Оценка показателей надёжности

Расчёт надёжности заключается в определении показателей надёжности ЭА по известным характеристикам надёжности составляющих компонентов (ЭРИ, ПП, паяные соединения, соединитель) и условиям эксплуатации.

Основными показателями надёжности устройства служат вероятность безотказной работы P(t), вероятность неисправной работы Q(t), наработка на отказ T₀ и коэффициент готовности К_г. Исходными данными для расчёта этих показателей служат значения интенсивности отказов λ_i для каждого входящего в устройство элемента.

 

Интенсивность отказа элементов с учётом условий эксплуатации ЭА:

λi = λ0i • k • ai (T,k н),

(5.1)

где λ_0i – номинальная интенсивность отказов;

k=k₁• k₂• k₃• k₄ – поправочный коэффициент на условия эксплуатации; k₁ и k₂ – поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов; k₃ – поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры; k₄ – поправочный коэффициент в зависимости от давления воздуха.

Взятые из справочников значения λ_i приведены в таблице 5.1

Таблица 5.1 - Расчет надежности

Тип элемента	Кол-во	Значение λi
Конденсатор CC81 2KV 05B NP0 C F5	3	0,02 · 10^-6
Резистор С2-33	5	0,05 · 10^-6
Транзистор 2N1711	2	0,5 · 10^-6
Микросхема 74ALS190, 142EH12	2	0,1 · 10^-6
Трансформатор ТП-112, Реле РЭС9	3	0,5 · 10^-6

 

Влияние температуры при расчёте надёжности учитывают, используя коэффициенты электрической нагрузки k_н и температуру блока, которую при ориентировочных расчётах принимают равной 40-50 ºС;

a_i(T, k_н) – поправочный коэффициент в зависимости от температуры Т и коэффициента нагрузки k_н.

Общая интенсивность отказов системы определяется формулой:

i=1 λобщ = Ʃ λi= 3·0,02·10^-6 + 5·0,5·10^-6 + 2·0,1·10^-6 + 5·0,05·10^-6=3,01•10^-6()

(5.2)

n

Значение λ_общ определено для лабораторных условий эксплуатации и для наземных стационарных условий должно быть спроектировано умножением на поправочный коэффициент К=10.

 

Таким образом, при расчёте будем считать:

λобщ =3,01•10^-6()

Определим вероятность безотказной работы устройства в течении 1000 часов:

P (t) = e^-^t^()λобщ=e^-^1000·3,01·10-6=е^-0,000301=0,99	(5.4)

Тогда вероятность неисправности работы будет

Q(t) = 1- P(t) = 1-0,99=0,01

(5.5)

Наработка на отказ составляет

T0 = 1/ λобщ = 1/3,01•10^-6=332225 час

(5.6)

Среднее время наработки на отказ данного устройства составляет примерно 38 лет, но, проанализировав зависимость вероятности безотказной работы устройства от времени, можно сделать вывод, что гарантировать безотказную работу устройства можно только в течение 15 000 часов (примерно 1 - 1,5 года), т.е. пока вероятность его безотказной работы находится в пределах 0,75-0,8.

Данное значение больше общепринятого гарантийного срока, равного 1 году, следовательно, устройство можно считать достаточно надёжным. Значение коэффициента готовности зависит от времени ремонта данного устройства Т_Р, которое для простого устройства не превышает 0,5 час, что следует признать удовлетворительным. Тогда коэффициент готовности будет

Kr = T 0 /T0+TP = 332225/1000+0,5 =332,225

(5.3)

что следует принять результат расчёта удовлетворительным.

Заключение

В процессе выполнения работы данного курсового проекта была разработана схема блока управления освещением в помещении. Это устройство является частью системы автоматизации освещения.

В процессе проектирования приведён функциональный и структурный синтез цифрового устройства с заданными техническими характеристиками.

В результате курсового проектирования разработано устройство на уровне структурной, функциональной и принципиальной электрических схем, определена номенклатура микросхем. Кроме того, проведён фактической мощности потребления данного устройства и основные показатели надёжности.

В рамках проекта проверена работоспособность схемы путём моделирования в САПР Proteus и разработана конструкция.

Разработанное устройство полностью соответствует техническому заданию.

 

Список литературы

1. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2010.

2. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учебное пособие.- СПб, Изд-во БХВ – СПб, 2004

3. Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств: Учеб. пособие / Под ред. Л.Н.Преснухина. - М.: Высшая школа, 1982.

4. Ридико Л. И. Применение кода RC-5. Схемотехника. – 2001. – №1, – С.2 – 4, Схемотехника. – 2001. – №2, – С.2 – 5.

5. Дж. Ф. Уэкерли Проектирование цифровых устройств. М, Постмаркет,

2002.

6. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. СПб, БХВ-Петербург, 2004.

7. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ.–М.: Высш.школа., 1987 г. – 318 с.

8. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база. - М.: ИТАР-ТАСС, 1993.

9. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Сов.радио, 1979.

10. Схемотехника ЭВМ: Методические указания по курсовому проектированию./ Лернер М.И., Смирнов А.М., Шадрин М.П., Трифонов Е.Ф. -Пенза, РИО ППИ, 1986.

11. Чулков В.А., Смагин Ю.А., Фролов Г.В. Компьютерное макетирование электронных схем: Методическое пособие. - Пенза, Изд-во Пензенского технологического института, 1999.

12.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Блок управления освещением в помещении.

Перечень элементов

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

Блок управления освещением в помещении.

Плата печатная

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(обязательное)

Блок управления освещением в помещении.

Схема электрическая расположения.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(обязательное)

Блок управления освещением в помещении.

Ведомость курсового проекта

 

 

N стр.	Фор мат	Обозначение	Наименование	Кол-во листов	N экз	Прим.
1	А4	КП-09.02.01-ПКИПТ-29-С-100-20 ПЗ	Документация текстовая Пояснительная записка	30
2
3
4
5	А3	КП-09.02.01-ПКИПТ-29-С-100-20 Э1	Документация графическая Блок управления освещением в помещении. Схема электрическая структурная	1
6
7
8
9
10	А3	КП-09.02.01-ПКИПТ-29-С-100-20 Э2	Блок управления освещением в помещении. Схема электрическая функциональная	1
11
12
13
14
15
16
17

18	А2	КП-09.02.01-ПКИПТ-29-С-100-20 Э3	Блок управления освещением в помещении.   Схема электрическая принципиальная	1
19
20
21
22
23
24