Приближенный расчет надежности электронных устройств
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
ДОНЕЦЬКІЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра АТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання практичних робіт з курсу
“НАДІЙніСТЬ СИСТЕМ автоматики”
для студентів спеціальності СУА
Розглянуті на засіданні кафедри
“Автоматика і телекомунікації”
протокол № 2 від 28 лютого 2013 р.
Затверджені на засіданні
навчально-видавничої ради ДонНТУ
протокол №_ від _______2013 р.
Донецьк – 2013
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу “Надійність систем автоматики” для студентів спеціальності СУА денної форми навчання / Борисов О.О. – Донецьк, ДонНТУ, 2013. – 30 с.
Укладач:
доц. Борисов О.О.
Рецензент:
Затверджені на засіданні кафедри
“Автоматика і телекомунікації”
протокол № 2 від 28 лютого 2013 р.
Цель, задача и виды расчетов надежности электронных устройств
На этапе проектирования определяются расчетные показатели надежности, так как испытания для определения надежности вновь создаваемых электронных устройств затруднительны.
Задача расчета показателей надежности электронных устройств состоит в том, чтобы по имеющимся сведениям о надежности комплектующих изделий и связях между ними, определить показатели надежности электронного устройства в целом.
|
|
|
Расчет показателей надежности электронного устройства проводится с целью:
– определить, достижимы ли заданные показатели надежности разрабатываемого устройства;
– сделать выбор между различными конструктивными решениями;
– выявить наиболее ненадежные блоки;
– обосновать необходимость и эффективность различных способов повышения надежности.
Для определения показателей надежности проектируемого устройства необходимо иметь первичную информацию о видах комплектующих изделий, входящих в состав устройства, и функциональных связях между ними. Эта информация может быть задана различными способами: в виде словесного описания связей и их изменений в процессе работы устройства, в виде принципиальной или функциональной схемы с описанием ее работы или другим способом.
Различают три вида расчетов показателей надежности электронных устройств: прикидочные, ориентировочные и уточненные.
Прикидочный расчет позволяет провести быструю ориентировочную оценку показателей надежности электронного устройства на самой ранней стадии проектирования, когда известно лишь число комплектующих элементов в схеме.
|
|
|
Приближенный расчет проводят в том случае, если известна номенклатура комплектующих изделий, входящих в состав разрабатываемого электронного устройства, но не известны режимы и условия их работы.
Уточненный расчет надежности предусматривает учет режимов и условий применения комплектующих изделий и производится после полного завершения разработки принципиальной схемы, конструкции и определения тепловых и нагрузочных режимов электронного устройства.
При расчете надежности электронных устройств обычно принимают следующие допущения:
– потоки отказов комплектующих изделий в электронном устройстве являются независим ыми и простейшими, а время безотказной работы распределено по экспоненциальному закону;
– влияние отказа каждого комплектующего изделия на работоспособность электронного устройства определено однозначно:
– отказ изделия либо влечет отказ устройства, либо нет; промежуточные состояния не рассматриваются;
– величина интенсивности отказов однотипных комплектующи изделий одинакова;
– комплектующие изделия работают в основной период экяуатации, когда интенсивность отказов постоянна.
Интенсивность отказов комплектующих радиоизделий
|
|
|
Расчет показателей надежности электронных устройств целесообразно вести с использованием такого показателя, как интенсивность отказов комплектующих изделий, который является наиболее удобной количественной характеристикой их безотказности. В табл. 1 приведены данные по интенсивности отказов 
комплектующих радиоизделий, полученные на основе статистического анализа данных во время их нормального функционирования (т.е. при = const) при нормальных (номинальных) условиях.
Таблица 1 – Интенсивность отказов комплектующих радиоизделий
| Наименование изделия | Интенсивность отказов,
 ,1/ч
| ||
| Полупроводниковые приборы
| |||
| Диоды:
| |||
| германиевые | 0,002 - 0,68 | ||
| кремниевые | 0,02 - 0,45 | ||
| селеновые | 0,11 -0,6 | ||
| Транзисторы: | |||
| германиевые: маломощные мощные | 0,33-1,4 1,9 | ||
| кремниевые: маломощные другие | 0,45 - 1,44 0,2 - 1,44 | ||
| Стабилитроны, тиристоры кремниевые | 5,0 | ||
| Элекровакуумые приборы
| |||
| Тетроды субминиатюрные | 2,1 | ||
| Пентоды-усилители | 3,5 | ||
| Тиратроны маломощные | 6,0 | ||
| Тиратроны мощные | 5,0 | ||
| Неоновые лампы | 0,1 | ||
| Электронно-лучевые трубки | 1 - 1,65 | ||
| Клистроны отражательные | 3,0 | ||
| Магнетроны | 100 | ||
| Лампы накаливания | 0,65 | ||
| Цифровые индикаторные лампы | 15 | ||
| Резисторы
| |||
| Постоянные | 0,01- 0,07 | ||
| Постоянные многоваттные | 0,01- 0,06 | ||
| Переменные | 0,02- 0,5 | ||
| Проволочные: | |||
| мощные | 0,076- 0,21 | ||
| переменные | 0,02 - 0,81 | ||
| Угольные | 0,005- 0,89 | ||
| Композиционные | 0,005-0,3 | ||
| Конденсаторы
| |||
| Бумажные | 0,003- 0,3 | ||
| Керамические | 0,042- 1,64 | ||
| Слюдяные | 0,005- 0,132 | ||
| Стекляные | 0,005- 0,87 | ||
| Танталовые | 0,11 -1,93 | ||
| Фарфоровые | 0,04 -1,02 | ||
Практическая работа №1
Приближенный расчет надежности электронных устройств
Для приближенного расчета надежности электронного устройства необходимо иметь следующие данные: номеклатура и количество комплектующих изделий одного вида, входящих в состав разрабатываемого устройства, а также статистические данные об их интенсивности отказов.
Приближенный расчет выполняется в следующем порядке:
1. Формулируется критерий отказа электронного устройства.
2. Определяются количество комплектующих изделий одного вида, входящих в состав проектируемого электронного устройства, и интенсивность их отказов.
3. На основе определенных выше данных, составляется таблица для проведения приближенного расчета надежности устройства (табл. 2).
Таблица 2 – Таблица для приближенного расчета надежности
| Наименование и тип комплектующих изделий (элементов) | Количество комплектующих изделий (элементов) (Ni) | Табличное значение интенсивности (параметра потока) отказов комплектующего изделия (элемента) l0i,*10-6, 1/ч | Nіl0i, *10-6, 1/ч | Коэффициент отказов, К0, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Важным моментом при расчете надежности является формулировка критерия отказа, так как от этого зависит, все ли составные элементы принимать в расчет или нет. Для формулировки критерия отказа рекомендуется следующий подход. Из технического задания (ТЗ) на изделие выясняются основные функции, для выполнения которых проектируется изделие. Из принципиальной и функциональной электрических схем выясняются элементы, обеспечивающие выполнение соответствующих функций. Если за отказ принимается событие, состоящее в нарушении выполнения всех функций, то в расчетную табл. 2 вносятся все составные элементы изделия. Если за отказ принимается нарушение одной или нескольких основных функций, то в табл. 2 вносятся соответствующие элементы, обеспечивающие выполнение этих функций.
Заполнение табл. 2 производится следующим образом.
В 1-ую колонку выписывается наименование комплектующих изделий, которые обеспечивают выполнение соответствующих функций разрабатываемого электронного устройства, например: резисторы постоянные, резисторы переменные, диоды кремниевые, транзисторы германиевые и т.д.
Во 2-ую и 3-ю колонки заносятся сведения соответственно о количестве перечисленных однотипных комплектующих элементов (Ni) и табличное значение интенсивности отказов комплектующего изделия (l0i).
Значения Ni и l0i для комплектующих изделий одного вида перемножаются и переносятся в 4-ую колонку.
После окончания заполнения колонки (4) значения Nіl0i суммируются. Суммарное значение представляет собой расчетную интенсивность отказов разрабатываемого электронного устройства lр:
, (4)
где l0i - значения интенсивности отказов і-го комплектующего изделия;
N - количество комплектующих.
В 5-ую колонку заносятся значения коэффициента отказов К0, %:
(5)
где k - число групп однотипных элементов расчетной табл. 2 (число горизонтальных строк таблицы).
Данные рассмотренной 5-ой колонки показывают долю отказов, приходящуюся на ту или иную группу однотипных элементов. Это позволяет по численному значению коэффициетов отказов строить стратегию повышения безотказности проектируемого электронного устройства, обращая внимание, в первую очередь, на те группы изделий, коэффициент отказов которых наибольший.
Так как в качестве допущения принят экспоненциальный закон распределения времени безотказной работы, то по величине lр легко определяются остальные показатели безотказности:
- средняя наработка на отказ Тср или среднее время между отказами MTBF ( Mean time between failures ):
; (6)
- вероятность безотказной работы р(t) за заданное время t:
. (7)
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!