Анализ надежности

Описание функциональной схемы сигнализатора

Сигнализатор предназначен для выдачи сигнала ОБЛЕДЕНЕНИЕ при температуре всасываемого воздуха ниже 0°С и значении выходного сигнала преобразователя теплового потока, превышающем 10 мВ.

Электропитание сигнализатора осуществляется от системы агрегатной автоматики напряжениями 24 В (±15В).

Заданная чувствительность сигнализатора и точность индикации обледенения обеспечиваются выбранной функциональной схемой, представленной на рисунке 1.2.

Сигнализатор содержит датчик температуры, усилитель 2, компаратор3, термобатарею 4, усилитель 5, компаратор 6, схему задержки 7, компаратор 8, исполнительное реле 9. Выходной сигнал датчика температуры 1, включенного в одно из плеч моста, поступает на вход усилителя постоянного тока 2, выход которого соединен с инвертирующим входом компаратора 3, на неинвертирующий вход которого поступает опорное напряжение U_оп1.

Выходной сигнал термобатареи 4 усиливается прецизионным усилителем 5 и поступает на инвертирующий вход компаратора 6, на неинвертирующем входе которого присутствует опорное напряжение U_оп2. Выход компаратора 6 через схему задержки 7, исключающую ложные срабатывания, соединен c неинвертирующим входом компаратора 8. Выходной сигнал компаратора 8 через электронный ключ управляет работой исполнительного реле 9, выдающего сигнал ОБЛЕДЕНЕНИЕ при замкнутых контактах реле.

Интенсивность отказов элементов i -го типа определяется по формуле:

где λ_0i - интенсивность отказов данного типа элементов при номинальной электрической нагрузке и нормальных ус­ловиях эксплуатации (табл. 2.1);

α_i — коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающей среды и электрической нагрузки элемента (табл. 2.2); для элементов, не указанных в табл. 1.2, принимается α_i = 1;

k₁ —коэффициент, учитывающий влияние механических факторов (табл. 2.3);

k₂ — коэффициент, учитывающий влияние климатичес­ких факторов (табл. 2.4);

k₃ — коэффициент, учитывающий влияние пониженного атмосферного давления (табл.2.5).

Таблица 2.1. Интенсивность отказов элементов.

Вид элемента	Интенсивность отказов, λ0 ∙10^-6 ∙,1/ч
Интегральные микросхемы	0,5
Транзисторы	0,5
Диоды и стабилитроны	0,2
Диодные сборки	0,6
Оптроны	0,5
Светодиоды	0,5
Фотодиоды	0,1
Фоторезисторы	0,5
Конденсаторы оксидно-электролитические алюминиевые	0,5
Конденсаторы прочие	0,07
Резисторы постоянные	0,02
Резисторы переменные	0,25
Реле*	0,25
Переключатели*	0,05
Разъемы*	0,2
Трансформаторы силовые	1,0
Трансформаторы импульсные	0,2
Дроссели	0,25
Электродвигатели малой мощности	5,0
Двигатели шаговые	3,0
Провода монтажные на 1 м длины	0,01
Вставки плавкие	0,1
Соединения пайкой	0,01

Примечание

1. * — интенсивность отказов приведена в расчете на одну контактную группу.

Таблица 2.2.Значения коэффициентов αi.

Наименование элемента	Темпера­тура. °С	Значения коэффициентов αi при коэффициенте электрической нагрузки элементов kn
0,2	0,3	0.4	0,5	0,6	0,7	0,8
Микросхемы		0,35	0,40	0.45	0,52	0,59	0,67	0.77
	0,48	0,55	0,62	0,71	0,81	0.93	1.06
	0,66	0,76	0,86	0,98	1.12	1,28	1,46
	0.91	1,05	1.19	1.36	1,55	1,77	2,02
	1,26	1.45	1,64	1.87	2,13	2.43	2,78
Транзисторы		0,16	0,18	0,20	0,35	0,43	0,2	0,63
	0,16	0,19	0,22	0,37	0.46	0,55	0.67
	0,17	0,20	0,23	0.40	0,51	0.59	0.72
	0,18	0.21	0.24	0.45	0,55	0.65	0,78
	0,19	0,22	0,26	0.50	0,61	0.71	0,85
Диоды, стабилитроны, диодные сборки, светодиоды		0,77	0,78	0,79	0,81	0,83	0.85	0,88
	0,85	0,85	0,86	0,88	0.90	0,92	0,97
	0,92	0.92	0,94	0.97	1.00	1.04	1.08
	0.98	1,00	1,02	1.05	1,09	1.13	1,19
	1.04	1,08	1.11	1,16	1,22	1.30	1.39
Резисторы		0,20	0,26	0,35	0,42	0,50	0,60	0,72
	0.27	0.34	0,43	0,51	0,62	0.75	0,88
	0,33	0,42	0,51	0,60	0,76	0,94	1,11
	0,40	0,50	0,59	0,71	0,92	1,17
	0,47	0,57	0.67	0,82	1.08	1,43	1,70
Конденсаторы		0.28	0,28	0.36	0,49	0.64	0.80	-
	0,30	0,30	0,38	0,50	0,70	0.94	-
	0.34	0.34	0,42	0,54	0,80	1.10	-
	0,38	0,38	0.49	0,63	0,95	1.43	-
	0,46	0,46	0,61	0,75	1,19	2.00	-
Трансформаторы дросселю		-	0,10	0,10	0,10	0,20		0,60
	-	0,10	0,10	0,20	0,30	0,60	1,00
	-	0,20	0,20	0,20	0,50	1,20	1,80
	-	0,20	0,20	0,30	0,80	1,80	2,80
	-	0,30	0,30	0,40	1,20	2,50	4,10

Таблица 2.3. Значенья коэффициентов k₁, для неамортизированной аппаратуры.

Вид аппаратуры	Коэффициент k1
Лабораторная	1,00
Наземная стационарная	1,07
Корабельная	1,37
Автомобильная	1,46
Железнодорожная	1,54
Авиационная	1,65

Таблица 2.4. Значения коэффициентов k₂.

Влажность, %	Температура, "С	Коэффициент k2
60-70	20-40	1.0
60-80	50-60	1.5
90-98	20-25	2,0
90-98	30-40	2,5

Таблица 2.5.Значения коэффициентов k₃.

Высота, км	0-1	1-3	3-8	8-15	15-30
Коэффициент k3	1.0	1,1	1,2		1.4

Интенсивность отказов устройства в целом.

где m_i — число элементов i -го типа; n — число типов элементов. Результаты промежуточных вычислений оформляются в табличной форме (табл. 2.6).

Таблица 2.6. Оформление результатов вычислений.

Тип элемента	Число элементов	λ0i ∙10^-6 ∙,1/ч	αi	αi ∙ λ0i ∙10^-6, 1/ч	λi ∙10^-6 ∙, 1/ч	λi ∙ mi ∙10^-6 ∙, 1/ч
Диоды		0,2	0,81	0,162	0,17334	0,69336
Конденсаторы		0,07	0,49	0,0343	0,036701	0,660618
Микросхемы		0,5	0,52	0,26	0,2782	1,391
Резисторы		0,02	0,42	0,0084	0,008988	0,377496
Разъемы		0,2		0,2	0,214	10,058
Реле		0,25		0,25	0,2675	1,3375
Транзисторы		0,5	0,43	0,215	0,23005	0,23005
Трансформаторы		0,2	0,1	0,02	0,0214	0,0214
Соединения пайкой		0,01		0,01	0,0107	2,6215

Λ = 17,39*10^-6 (1/ч)

Вероятность безотказной работы устройства рассчитывается по формуле

где время t выбирается из ряда: 1000,2000,4000,8000,16000 ч.

Для t = 1000ч имеем:

P(t) = e^-17,39*0,001 ≈ 0,983

Средняя наработка на отказ определяется из соотношения

.

Рис. 2.1 Распределение вероятности отказов по времени.

Заключение

По результатам проведенной работы анализа надежности можно сделать вывод, что устройство удовлетворяет требованиям технического задания по надежности, поэтому изменения в схеме не требуется.

Список литературы

1. Методические указания и контрольные задания к практическим занятиям по курсу «Конструирование устройств промыш­ленной электроники»/ Сост. С.Г. Григорян. Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. — 28 с.

2. Компоновка электронного блока с учетом заданных парамет­ров теплового режима: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Проектирование средств ПЭ»/Сост. С.Г. Григорян, ГС. Галикян. Новочеркасск: НГТУ, 1997. — 18 с.

3. Александров К. К., Кузьмина Е, Г. Электротехнические чертежи и схемы. М.: Энергоатомиздат, 1990. —288 с.

4. Микроэлектронные устройства автоматики: Учеб. пособие для вузов -Под ред. А.А. Сазонова, М.: Энергоатомиздат, 1991. — 384 с.

5. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/ Под ред. ПС. Найвельта. М.: Радио и связь, 1986. — 576 с.

6. Роткоп Л.Л, Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режи­мов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1976. — 232 с.

7. Спокойный Ю.Е., Сибиряков ВВ. Тепломассообмен в радио­электронной аппаратуре: Лабораторный практикум. Киев— Одесса: Выща шк., 1988. — 224 с.

8. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции: формулы, графики, таблицы. 3*е изд. М.: Наука, 1977. — 342 с.

9. Преснухин Л.Н., Шестов В А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем: Учебник для втузов. М.: Высш. шк., 1986. — S12 с.

10. МаквецовЕ.Н. Тартановский A.M. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1993. — 200 с.

Дата добавления: 2015-04-30