Радиоэлементы использемые в стенде

Введение

 

Целью дипломного проекта является разработка демонстрационного стенда разветвление рельсовых цепей.

Рельсовые цепи служат для контроля свободного или занятого состояния участка пути на перегонах и станциях, контроля целостности рельсовых линий, передачи кодовых сигналов с путевых устройств на локомотив и между путевыми устройствами.

Актуальность данной темы дипломного проектирования в том что разрабатываемый демонстрационный стенд, разветвление рельсовых цепей предназначен для проведения учебно - практических занятий по предмету,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

По принципу действия рельсовые цепи разделяются на нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые. В нормально-замкнутых рельсовых цепях, при свободном состоянии контролируемого участка, путевое реле находится под током, контролируя свободность участка и исправность всех элементов. В нормально-разомкнутых рельсовых цепях, при свободном состоянии контролируемого участка, путевое реле находится в обесточенном состоянии. Преимуществами нормально-разомкнутых рельсовых цепей являются более высокое быстродействие при фиксации занятости контролируемого участка пути (так как реле быстрее притягивает якорь, чем отпускает) и меньший расход кабеля (поскольку питающий и релейный конец рельсовой цепи совмещены). Однако в нормально-разомкнутых рельсовых цепях не контролируется исправность элементов и целостность рельсовых нитей, поэтому они применяются только на сортировочных горках.

Существуют четыре основных режима работы нормально-замкнутых рельсовых цепей:

- нормальный — рельсовая цепь свободна от подвижного состава;

- шунтовой — хотя бы одна колёсная пара подвижного состава находится на рельсовой - цепи;

- контрольный — нарушена целостность рельсовой цепи.

- режим АРС-АЛС - включается кодировка токами АРС-АЛС для работы локомотивной аппаратуры.

В рельсовых цепях используются одноэлементные, двухэлементные, электронные и микропроцессорные путевые реле. Двухэлементные (фазочувствительные) реле имеют путевую обмотку, включенную в рельсовую цепь и местную обмотку. Срабатывание реле происходит при одинаковой частоте тока в путевой и местной обмотке и сдвиге фаз между ними на определённый угол. Достоинством фазочувствительных реле является надёжная защита от влияния тягового тока и других помех.

Для контроля занятости стрелочных переводов используются разветвлённые рельсовые цепи, которые могут иметь два или три путевых реле.

 

Общя часть

Назначение стенда

Разработанный демонстрационныйт стенд разветвление рельсовых цепей будет использоватся на учебных занятиях в качестве демонстрационного материала, при прохождении учебного процесса при изучении дисциплины,,,,,,,,,,,,,. Данный стенд позволит обучающимся закрепить и освоить лекционный и практический материал, полученный в процессе изучения.

 

Элементная база стенда

 

Преимущества

По сравнению с другими электрическими источниками света (преобразователями электроэнергии в электромагнитное излучение видимого диапазона), светодиоды имеют следующие отличия:

Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру и металлогалогенными лампами, достигнув 150 Люмен на Ватт.

1. Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие нити накаливания и иных чувствительных составляющих).

2. Длительный срок службы - от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день - 34 года). Но и он не бесконечен - при длительной работе и плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости.

3. Спектр современных светодиодов бывает различным - от тёплого белого = 2700К до холодного белого = 6500К.

4. Малая инерционность - включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-форфорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 сек до 1 мин, а яркость увеличивается от 30% до 100% за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.

5. Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света - ламп накаливания, газоразрядных ламп).

6. Различный угол излучения - от 15 до 180 градусов.

7. Низкая стоимость индикаторных светодиодов, но относительно высокая стоимость при использовании в освещении, которая снизится при увеличении производства и продаж.

8. Безопасность - не требуются высокие напряжения, низкая температура светодиода или арматуры, обычно не выше 60 градусов Цельсия.

9. Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

10. Экологичность - отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.

 

Принцип работы:

При воздействии квантов излучения в базе происходит генерация свободных носителей, которые устремляются к границе p-n-перехода. Ширина базы (n-область) делается такой, чтобы дырки не успевали рекомбинировать до перехода в p-область. Ток фотодиода определяется током неосновных носителей — дрейфовым током. Быстродействие фотодиода определяется скоростью разделения носителей полем p-n-перехода и ёмкостью p-n-перехода Cp-n

Фотодиод может работать в двух режимах:

фотогальванический — без внешнего напряжения

фотодиодный — с внешним обратным напряжением

Особенности:

простота технологии изготовления и структуры

сочетание высокой фоточувствительности и быстродействия

малое сопротивление базы

малая инерционность

 

Постоянная времени

это время, в течение которого фототок фотодиода изменяется после освещения или после затемнения фотодиода в е раз (63 %) по отношению к установившемуся значению.

темновое сопротивление

сопротивление фотодиода в отсутствие освещения.

инерционность

 

 

Резисторы

Резистор — один из наиболее распространённых компонентов в электронике. Его назначение — простое: сопротивляться течению тока, преобразовывая его часть в тепло.

Основной характеристикой резистора является сопротивление. Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление, тем большая часть тока рассеивается в тепло. В схемах, питаемых небольшим напряжением (5 – 12 В), наиболее распространены резисторы номиналом от 100 Ом до 100 кОм.

 

Условные графические обозначения резисторов на схемах должны соответствовать ГОСТ. В соответствии с ним, постоянные резисторы обозначаются следующим образом показанные в таблице 1.1:

 

Таблица 1.1 - Условные графические обозначения резисторов

УГО	Описание
	Постоянный резистор без указания номинальной мощности рассеивания
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,05 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,25 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 1 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 2 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 5 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 10 Вт

 

Маркировка резисторов с проволочными выводами. Резисторы, в особенности малой мощности - мелкие детали, резистор мощностью 0,125Вт имеет длину несколько миллиметров и диаметр порядка миллиметра. Прочитать на такой детали номинал с десятичной запятой невозможно. Поэтому, при указании номинала вместо десятичной точки пишут букву, соответствующую единицам измерения (К - для килоомов, М - для мегаомов, E или R для единиц Ом). Однако и в таком виде читать номиналы трудно и применяют маркировку цветными полосами.

Первые две полоски всегда означают первые два знака номинала. Если полосок 3 или 4, третья полоска означает десятичный множитель, то есть степень десятки, которая умножается на двузначное число, указанное первыми двумя полосками. Если полосок 4, последняя указывает точность резистора. Если полосок 5, третья означает третий знак сопротивления, четвёртая - десятичный множитель, пятая - точность. Шестая полоска, если она есть, указывает температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если эта полоска в 1,5 раза шире остальных, то она указывает надёжность резистора (% отказов на 1000 часов работы).

 

Таблица 1.2 - Цветовая кодировка резисторов

Цвет	Число	Десятичный множитель	Точность в %	ТКС в ppm/°C	% отказов
1	2	3	4	5	6
серебристый	-	1·10−2	10	-	-
золотой	-	1·10−1	5	-	-
чёрный	0	1·100	-	-	-
коричневый	1	1·101	1	100	1
красный	2	1·10²	2	50	0,1
оранжевый	3	1·10³	-	15	0,01
жёлтый	4	1·104	-	25	0,001
зелёный	5	1·105	0,5	-	-
синий	6	1·106	0,25	10	-
1	2	3	4	5	6
фиолетовый	7	1·107	0,1	5	-
серый	8	1·108	-	-	-
Белый	9	1·109	-	1	-
отсутствует	-	-	20	-	-

 

 

Запомнить цветную кодировку резисторов нетрудно: после чёрной 0 и коричневой 1 идёт последовательность цветов радуги. Так как маркировка была придумана в англоязычных странах, голубой и синий цвета не различаются.

Для облегчения различные разработчики программного обеспечения создают программы, которые определяют сопротивление резистора.

. Специальные резисторы.

К каткгории специальных резисторов относятся резисторы, сопротивление которых зависит от внешних факторов: темперетуры, освещенности. магнитного поля и т.д.

Варисторы - полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от приложенного к ним напряжения. Варисторы изготавливаются путем спекания криссталов карбида кремния и связующих веществ. В готовой структуре варистора между криссталами кремния существуют мельчайшие зазоры. При приложению к варистору внешнего напряжения происходит перекрытие этих зазоров, в результате чего сопротивление варистора уменьшается. Типичный вид вольт - амперной характеристики показан на рис. 2.10.

Параметрами варистора являются:

- номинальное напряжение Uном;

- номинальный ток Iном:

- статическое сопротивление

- дифференциальное сопротивление

- коэффициент нелинейности

Поскольку сопротивление варисторов значительно изменяется с изменением приложенного напряжения, то они находят применение в качестве регулирующих элементов в устройствах автоматики. В обозначении варисторов содержатся буквы CH (сопротивление нелинейное).

Терморезисторы - это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от температуры (рис. 2.11, а)

Вследствие нелинейности температурной характеристики вольт - амперная характиристика (ВАХ) будет также нелинейной (рис. 2.11,б). При малых токах ВАХ практически линейна (участок ОМ), посколько мощность, выделяемя в терморезисторе, недостаточна для того, чтобы заметно нагреть его. При больших токах сопративление резистора уменьшится, что сопровождается уменьшением напряжения на нем.

Параметрами терморезистора являются:

- номинальное сопротивление Rи при T=20oC,

- температурный коэффициент сопротивления TKC,

- максимально допустимая мощность рассеивания Pmax,

- постоянная времени t, численно равная времени, в течение которого температура резистора при перенесении его из воздушной среды с температурой 0o С в воздушную среду с температурой 100o С изменяется на 63%.

Терморезисторы используются в системах измерения и регулирования температуры. В обозначении терморезисторов содержатся буквы СТ.

Фоторезисторы - это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется под воздействием света. Они используются в качестве датчиков освещенности в системах телеметрии.

Тензорезисторы — это резисторы, сопротивление которых меняется под влиянием механических воздействий.

Магииторезисторы - это резисторы с резко выраженной зависимостью электрического сопротивления от магнитного поля. Свойства магниторезисторов оцениваются магниторезистивным отношением, которое показывает, во сколько раз изменяется сопротивление магниторезистора при помещении его в магнитное поле с индукцией 0,5Т (или IT).

Закон Ома

Закон Ома позволяет на заданном участке цепи определить одну из величин: силу тока I, напряжение U, сопротивление R, если известны две остальные:

Для обозначения напряжения наряду с символом U используется V.

Рассмотрим простую цепь

Расчитаем силу тока, проходящего через резистор R1 и, соответственно, затем через лампу L1. Для простоты будем предполагать, что сама лампа обладает нулевым собственным сопротивлением.

Аналогично, если бы у нас был источник питания на 5 В и лампа, которая по документации должна работать при токе 20 мА, нам нужно бы было выбрать резистор подходящего номинала.

В данном случае, разница в 10 Ом между идеальным номиналом и имеющимся не играет большого значения: можно смело брать стандартный номинал — 240 или 220 Ом.

Аналогично, мы могли бы расчитать требуемое напряжение, если бы оно было не известно, а на руках были значения сопротивления и желаемая сила тока.

Соединение резисторов

При последовательном соединении резисторов, их сопротивление суммируется:

При параллельном соединении, итоговое сопротивление расчитывается по формуле:

Если резистора всего два, то:

В частном случае двух одинаковых резисторов, итоговое сопротивление при параллельном соединении равно половине сопротивления каждого из них.

Таким образом можно получать новые номиналы из имеющихся в наличии.

Среди ролей, которые может выполнять резистор в схеме можно выделить следующие:

Токоограничивающий резистор (current-limiting resistor)

Стягивающий, подтягивающий резистор (pull-down / pull-up resistor)

Делитель напряжения (voltage divider)

Токоограничивающий резистор

Пример, на котором рассматривался Закон Ома представляет собой также пример токоограничевающего резистора: у нас есть компонент, который расчитан на работу при определённом токе — резистор снижает силу тока до нужного уровня.

В случае с Ардуино следует ограничивать ток, поступающий с выходных контактов (output pins). Напряжение, в состоянии, когда контакт включен (high) составляет 5 В. Исходя из документации, ток не должен превышать 40 мА. Таким образом, чтобы безопасно увести ток с контакта в землю понадобится резистор номиналом R = U / I = 5 В / 0.04 А = 125 Ом или более.

Делитель напряжения

Делитель напряжения (voltage divider) используется для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть. Например, из 9 В получить 5. Мощность резисторов

Резисторы помимо сопротивления обладают ещё характеристикой мощности. Она определяет нагрузку, которую способен выдержать резистор. Среди обычных керамических резисторов наиболее распространены показатели 0.25 Вт, 0.5 Вт и 1 Вт. Для расчёта нагрузки, действующей на резистор, используйте формулу:

При превышении допустимой нагрузки, резистор будет греться и его срок службы может сильно сократиться. При сильном превышении — резистор может начать плавиться и вызвать воспламенение.

 

Классификация транзисторов

	p-n-p		канал p-типа
	n-p-n		канал n-типа
Биполярные		Полевые

 

Обозначение транзисторов разных типов.

Условные обозначения:

Э — эмиттер, К — коллектор, Б — база;

З — затвор, И — исток, С — сток.

Ниже приведена формальная классификация токовых транзисторов, где рабочее тело представляет собой поток носителей тока, а состояния между которыми переключается прибор определяется по величине сигнала: малый сигнал — большой сигнал, закрытое состояние — открытое состояние, на которых реализуется двоичная логика работы транзистора. Современная технология может оперировать не только электрическим зарядом, но и магнитными моментами, спином отдельного электрона, фононами и световыми квантами, квантовыми состояниями в общем случае.

По основному полупроводниковому материалу[править | править исходный текст]

Помимо основного полупроводникового материала, применяемого обычно в виде монокристалла, транзистор содержит в своей конструкции легирующие добавки к основному материалу, металлические выводы, изолирующие элементы, части корпуса (пластиковые или керамические). Иногда употребляются комбинированные наименования, частично описывающие материалы конкретной разновидности (например, «кремний на сапфире» или «металл-окисел-полупроводник»). Однако основными являются транзисторы на основе кремния, германия, арсенида галлия.

Другие материалы для транзисторов до недавнего времени не использовались. В настоящее время имеются транзисторы на основе, например, прозрачных полупроводников для использования в матрицах дисплеев. Перспективный материал для транзисторов — полупроводниковые полимеры. Также имеются отдельные сообщения о транзисторах на основе углеродных нанотрубок[3], о графеновых полевых транзисторах.

По структуре

Транзисторы

Биполярные

Полевые

p-n-p

n-p-n

С p-n-переходом

С изолированным затвором

С каналом n-типа

С каналом p-типа

Со встроенным каналом

С индуцированным каналом

Принцип действия и способы применения транзисторов существенно зависят от их типа и внутренней структуры, поэтому подробная информация об этом отнесена в соответствующие статьи.

Биполярные

- n-p-n структуры, «обратной проводимости».

- p-n-p структуры, «прямой проводимости».

В биполярном транзисторе носители заряда движутся от эмиттера через тонкую базу к коллектору. База отделена от эмиттера и коллектора p–n переходами. Ток протекает через транзистор лишь тогда, когда носители заряда инжектируются из эмиттера в базу через p–n переход. В базе они являются неосновными носителями заряда и легко проникают через другой pn переход между базой и коллектором, ускоряясь при этом. В самой базе носители заряда движутся за счет диффузионного механизма, поэтому база должна быть достаточно тонкой. Управления током между эмиттером и коллектором осуществляется изменением напряжения между базой и эмиттером, от которой зависят условия инжекции носителей заряда в базу.

Полевые

- с p-n переходом.

- с изолированным затвором — МДП-транзистор.

В полевом транзисторе ток протекает от истока до стока через канал под затвором. Канал существует в легированном полупроводнике в промежутке между затвором и нелегированнойподложкой, в которой нет носителей заряда, и она не может проводить ток. Преимущественно под затвором существует область обеднения, в которой тоже нет носителей заряда благодаря образованию между легированным полупроводником и металлическим затвором контакта Шоттки. Таким образом ширина канала ограничена пространством между подложкой и областью обеднения. Приложенное к затвору напряжение увеличивает или уменьшает ширину области обеднения и, тем самым, ширину канала, контролируя ток.

Разновидности транзисторов:

Однопереходные (Двухбазовый диод)

Тумблеры ТВ1

 

 

 

Предназначены для работы в электрических цепях постоянного и переменного токов, для ручной коммутации низковольтных электрических цепей малой мощности, не требующих частого переключения.

Изготавливаются во всеклиматическом исполнении и для умеренного и холодного климата.

При необходимости комплектуются протектором.
Способ монтажа - на панель.

Основные технические характеристики тумблеров ТВ1:

Электрическая прочность изоляции:	1100 В
Сопротивление контакта:	не более 0.01 Ом
Сопротивление изоляции:	не менее 1000 МОм
Усилие переключения:	от 3.9 до 14.7 Н
Рабочая температура:	от -60С до +70С (для приемки «5» до +85С)
Повышенная относительная влажность:	для исполнения В при 35С - 98% для исполнения УХЛ при 25С - 98%
Гарантийная наработка:	для приемки «1» - 10000 ч для приемки «5» - 5000 ч
Гарантийный срок с даты изготовления:	8 ч / 10 ч
Фиксация:	есть
Количество контактных групп:
Количество контактов в контактной группе:
Алгоритм работы:	4хON-OFF

 

 

Специальная часть

 

Рельсовая цепь представляет собой электрическую цепь, в которой имеется источник питания и нагрузка (путевое реле), а проводниками электрического тока служат рельсовые нити железнодорожного пути.

Разветвленные рельсовые цепи применяют для контроля свободности стрелочных участков (секций) при установке маршрутов в системе электрической централизации.

Изолированные участки оборудуются рельсовыми цепями, с помощью которых осуществляется контроль их свободности. По своей конфигурации станционные рельсовые цепи бывают неразветвленные и разветвленные.

Разветвленные рельсовые цепи устраивают на стрелочных секциях. В одну стрелочную секцию может входить не более трех стрелок.

В разветвленных рельсовых цепях контролируется свободность всех ответвлений; они, как правило, должны обтекаться током, а на конце каждого ответвления предусматривается установка путевого реле. Изолирующие стыки на станционных путях и стрелочных секциях располагаются на расстоянии не менее 3.5 метра от предельного столбика или рейки в сторону пути.

Если изолирующий стык располагается ближе к предельному столбику, он называется негабаритным и на схематическом плане станции обводится кружком. Рельсовая цепь, расположенная за негабаритным изолирующим стыком и примыкающая к устанавливаемому маршруту, контролируется как охранная.

Принятый порядок нумерации рельсовых цепей позволяет легко определить ограждаемый участок каждого светофора. Номер последней по ходу поезда (в правильном направлении) рельсовой цепи, входящей в ограждаемый участок светофора всегда соответствует номеру этого светофора. На светофоре появится разрешающее показание после освобождения рельсовой цепи с тем же номером, какой номер имеет светофора. Буквы в обозначении рельсовых цепей смысловой нагрузки в этом случае не имеют.

Современные системы железнодорожной автоматики и телемеханики, применяемые на железных дорогах для регулирования движения поездов, автоматизации процесса расформирования составов на сортировочных горках, а также для обеспечения безопасности движения, строятся на использовании электрических рельсовых цепей как основных путевых датчиков и телемеханических каналов.

Параметры рельсовых цепей

При передаче сигнального тока от источника питания к путевому реле, часть энергии теряется за счёт падения напряжения на сопротивлении рельсовых нитей и утечек тока через сопротивление изоляции. Сопротивление изоляции рельсовой цепи зависит от типа балласта и шпал, их загрязнения, температуры и влажности окружающей среды, зазора между балластом и подошвами рельса и практически не изменяется при изменении частоты сигнального тока от 0 до 2000 Гц. Хорошими изоляционными свойствами обладают щебень и гравий, худшими — песок. Железобетонные шпалы имеют меньшее сопротивление по сравнению с деревянными, поэтому подошвы рельсов изолируются от них резиновыми прокладками. Установлена норма минимального удельного сопротивления изоляции для всех видов балласта — 1 Ом·км. В зимнее время сопротивление изоляции может достигать 100 Ом·км.

Удельное сопротивление рельсовой цепи зависит от частоты сигнального тока и увеличивается от 0,5 Ом/км при частоте 25 Гц до 7,9 Ом/км при частоте 780 Гц. Для стабилизации сопротивления рельсовых нитей, состоящих из звеньев, скреплённых накладками, на токопроводящих стыках устанавливаются стыковые соединители.

Расчет надежности

 

Эксплуатационные показатели – это характеристики, определяющие качество выполнения изделием заданных функций. Общими из них для всех изделий длительного действия являются показатели надежности (долговечности), динамичности качества, эргономические показатели и экономичность эксплуатации.

Надежность – это свойство объекта (например, изделия) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в допустимых пределах, соответствующих принятым режимам, условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность включает свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Показателями надежности являются вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ, интенсивность отказов и др.

Вероятность безотказной работы P(t ) – вероятность того, что в заданный момент времени t или в пределах заданной наработки, отказа в работе изделия не произойдет (отказ – событие, заключающееся в том, что изделие становится неспособным выполнять заданные функции с установленными показателями):

P(t) = N(t) / N₀, (2.1)

 

где N₀ – число изделий, работающих в начале испытаний, N(t) – число изделий, работоспособных в конце промежутка времени t.

Интенсивность отказов l(t) является функцией времени.

Типичный характер изменения интенсивности отказов l(t) изделий от начала эксплуатации до списания представлен следующим графиком:

 

Рисунок 2.13 – Зависимость интенсивности отказов от времени

 

На рисунке 2.13 прослеживаются три основных периода работы изделия:

I период – период приработки. Повышенная интенсивность отказов в этом периоде связана с дефектами конструкций, изготовления, сборки конечного изделия. С окончанием этого периода, как правило, заканчивается гарантийное обслуживания изделия. Многие компании и фирмы-производители не выпускают свою продукцию на рынок, пока изделие не пройдет период приработки.

II период – период нормальной работы. Интенсивность отказов в этом периоде остается практически постоянной и незначительной.

IIIпериод – период старения. В этот период интенсивность отказов резко возрастает, происходит изнашивание, старение и необратимые физические явления, при которых эксплуатация изделия не возможна или экономически не оправдана. Для большинства изделий вычислительной техники период их морального устаревания опережает физический.

Расчет надежности производят на этапе разработки объекта для определения его соответствия требованиям, сформулированным в ТЗ. Расчет производится в следующем порядке. Исходными данными является интенсивности отказов элементов различных групп (справочные значения). Интенсивность отказов показывает, какая часть элементов поотношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя в единицу времени (обычно за час).

Сущность расчета надежности состоит в том, чтобы определить основные критерии характеризующие надежность: время наработки на отказ Т₀ и вероятность безотказной работы Р(t).

Элементы системы необходимо разбить на группы с одинаковыми интенсивностями отказов l и подсчитать внутри групп число элементов М_i.

Справочные значения интенсивностей отказов l некоторых элементов приведены в следующей таблице.

 

Таблица 2.2 - Таблица интенсивности отказов

Наименование элементов	Интенсивность отказов l (отказов/час)
Сопротивление	0,015*10^-5
Конденсатор	0,164*10^-5
Диод	0,5*10^-5
Транзистор	0,064*10^-5
Интегральная микросхема	0,00001*10^-5
Трансформатор	0,064*10^-5
Печатная плата	3,6*10^-5

 

Вычислим произведение М_i на l, характеризующее долю отказов, вносимых элементами каждой группы в общую интенсивность отказов системы:

 

l_i=М_i*l (2.2)

 

Общая интенсивность отказов системы состоит из интенсивностей отказов входящих в нее групп элементов:

 

_N

l_общая = ål_i (2.3)

ⁱ⁼¹

 

где N – число групп с однотипными элементами.

Вычислим наработку на отказ. Наработка на отказ Т₀– это показатель безотказности, равный отношению наработки восстанавливаемого изделия к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки. Следовательно, это величина обратно пропорциональна интенсивности отказов, то есть:

 

Т₀=1/ l_общая (2.4)

 

Вероятность безотказной работы Р(t) – это математическое ожидание того, что в заданном интервале времени не произойдет отказа. Вероятность безотказной работы Р(t) связана с интенсивностью отказов l следующей формулой:

 

Р(t)= е^-lt= е^-t/To, (2.5)

 

где е – это основание натурального логарифма;

е = 2.718281828459045….

 

Кроме того, расчет надежности можно заменить графическим методом на координатной плоскости. На горизонтальной оси наносятся деления в соответствии с полученной наработкой на отказ Т₀. На вертикальной оси отмечается точка Р(t)=1 и через нее проводится горизонтальная линия, а сама ось градуируется.

Через точку P(1) проводится горизонтальная линия. Линия надежности определяется экспериментальным законом. На оси t откладывается T₀ и эта величина сносится на горизонтальную линию, проведенную через точку P(1). Полученную точку соединяем прямой линией с точкой P(t)=1. Эта и есть линия надежности.

Для определения вероятности безотказной работы устройства в момент времени t_i откладываем величину t_i на оси t, сносим эту величину на полученную линию надежности, а затем на ось P и таким образом обнаруживаем P(t_i ) для заданного момента времени t_i.

Например:

Рисунок 2.14 – Линия надежности

 

Таблица 2.3 - Общая интенсивность отказов групп элементов