Предварительный усилитель мощности коротковолнового передатчика мощностью 40 Вт

коротковолнового передатчика мощностью 40 Вт" width="181" height="42" align="BOTTOM" border="0" />


Расчёт с учётом условий эксплуатации.

Расчёт безотказности конструируемого объекта с учётом условий эксплуатации аппаратуры, т.е. влияние механических воздействий, высотности и климатических факторов производится с помощью поправочных коэффициентов для интенсивностей отказов по одной из следующих формул: ;

где оэ – интенсивность отказов j-го элемента в номинальном режиме ( температура окружающей элемент среды 20С, коэффициент нагрузки равен 1);

- поправочные коэффициенты, учитывающие соответственно воздействия вибрации, ударных нагрузок, климатических факторов (влажности и температуры) и высоты; k1,2,j- коэффициент, учитывающий одновременно воздействие вибрации и ударных нагрузок.

Значения интенсивностей оj и поправочных коэффициентов k,j берутся из научно-технической литературы по надёжности РЭА. Для наиболее распространённых элементов и условий эксплуатации эти значения приведены в приложении [2].

Обозначим произведение поправочных коэффициентов для j-го элемента через , тогда



Исходные данные интенсивности отказов для расчёта электрической схемы с учетом условий эксплуатации заносятся в таблицу 2. Если в объекте имеется nj однотипных элементов, имеющих одинаковые значения и , то для всей электрической схемы интенсивность определяется по формуле На основе этого значения определяются другие показатели с учётом условий эксплуатации:


Таблица 3. Исходные данные для уточненного расчета с учетом условий эксплуатации

Номер и наименование элемента

Кол-. элем.

j-го типа

Интенс. отказов

оj 10-6,

1/час

 Поправочные коэффициенты

Интен. отказов с учетом усл.экспл,

njkэ



k1j k2j k1,2j k3j k4j


1. Резисторы 47 0,5 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 84,6
2. Переменный резистор 2 1,65 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 11,88
3. Конденсатор 42 0,31 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 46,87
4. Переменный конденсатор 4 0,02 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 0,29
5. Диод 4 0,439 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 6,32
6. Транзистор 9 0,740 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 23,98
7. Индуктивность 12 0,50 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 21,6
8. Трансформатор 6 1,090 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 23,54
9, Разъем 4 0,15 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 2,16
10. Основание ПП 1 0,008 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 0,029
11. Пайка 315 0,117 1,04 1,03 1,07 1 1 3,6 132,68

Из таблицы 2 получаем, что



Уточнённый расчёт.

Уточнённый расчёт показателей безотказности производится, когда конструкция объекта в основном определена. Здесь, прежде всего, учитывается отклонение электрической нагрузки ЭЭС и окружающей их температуры от номинальных значений, кроме того, анализируется изменение ПН при используемой системе обслуживания. Интенсивности отказов элемента j-го типа уточнённая и всей схемы рассчитываются по формулам:


где aj – поправочный коэффициент, определяемый как функция коэффициента кн,j, учитывающего электрическую нагрузку, и температуры Тj для элемента j-го типа. Значения коэффициента Тj для элементов с учетом их температуры приведены в приложении 2 в таблице П 4.1, П 4.2, П 4.3, П4.4.

Для удобства расчёта заполняется таблица 3. Коэффициенты нагрузки для резисторов и конденсаторов определяются соответственно по формулам:



где Wдоп , W – допустимая и средняя мощности рассеяния на резисторе; Uном ,UП – номинальное и постоянное напряжение на конденсаторе; Uим – амплитуда импульсного напряжения.

Для транзисторов в качестве Кн берётся максимальный из следующих коэффициентов:


Uкэ/Uкэ,д ; Uкб/Uкб,д ; Uэб/Uэб,д ; W/Wд,


где Uкэ, Uкб, Uэб – прямое напряжение между коллектором и эмиттером, коллектором и базой, эмиттером и базой; Uкэ,д , Uкб, д, Uэб,д – прямое допустимое напряжение между коллектором и эмиттером, коллектором и базой, эмиттером и базой; Wд , W – допустимая и рассеиваемая на транзисторе мощности.

Для диодов коэффициент нагрузки берётся с учётом коэффициентов по прямому току (Iпр), обратному току и напряжению (U), т. е.


Кн = max{ Iобр.раб./Iобр.ном.; Iобр.раб./Iобр.ном.; Uраб/Uном }.


Рекомендуемые значения коэффициентов нагрузки различных ЭЭС приведены в приложении 4 [2].

Таблица 4. Исходные данные для уточненного расчета.

Номер и наименование элемента

Кол-во элементов

j-го типа

Интенсивность отказов с учетом усл.экспл,

эj

 Поправочные коэффициенты

Уточненная интенсивность отказов эj aj

Уточненная интенсивность отказов элементов

nj j aj 1/ч



Kнj Тj°C aj

1. Резисторы 47 84,6 0,2 30 0,27 23,4 1099,8
2.Переменный резистор 2 11,88 0,3 40 0,33 3,6 7,2
3. Конденсатор 42 46,87 0,4 40 0,42 18,7 876,47
4.Переменный конденсатор 4 0,29 0,2 40 0,34 0,099 0,4
5. Диод 4 6,32 0,6 40 0,41 2,59 10,36
6. Транзистор 9 23,98 0,3 60 0,19 4,56 41,04
7.Индуктивность 12 21,6 0,5 40 0,2 4,32 51,84
8.Трансформатор 6 23,54 0,4 60 0,3 7,06 42,36
9. Разъем 4 2,16 0,6 20 0,5 1,08 4,32
10.Основание ПП 1 0,029 0,75 20 0,72 0,02 0,02
11. Пайка 315 132,68 0,45 20 0,43 57,05 17970,75

Уточним значение : 1/час,


ч.


Расчёт надёжности с учётом других видов отказов.

Примем к расчёту, что отказы родственных РЭА показывают, что 60 % всех отказов вызвано нарушениями ЭРЭ принципиальной схемы, 30 % - ошибками конструкции и 10 % - нарушениями технологии изготовления и сборки. В этом случае сх Кк Кт,

где Кк и Кт– поправочные коэффициенты, учитывающие увеличение интенсивности за счёт ошибок в конструкции и нарушений технологии соответственно. Коэффициенты Кк и Кт:


;

Тогда 20,1Ч10–5 Ч 1,1 Ч 1,5 = 33,2 Ч 10–5 1/час


Окончательно, с учётом всех видов отказов и с учётом количества плат в приёмнике, получаем: = 33,2 Ч10–5 = 0,0312 Ч10–5 1/час; mt = 3120 ч; mв = 2 ч; Кг = 0,999359.

Сравним с нормой: 3120 > 3000 ч. По полученным данным можно сделать вывод, что усилитель предварительный КВ по средней наработке на отказ может эксплуатироваться, но учитывая не значительное превышение средней наработки над допустимой наработкой в дальнейшем следует увеличить надежность элементной базы.


4.2 Оценка качества


Показатель качества , Бi – показатель базового образца; Дi – значение показателя оцениваемого образца. – когда улучшение конструкции характеризуется уменьшением показателя. – когда улучшение конструкции характеризуется увеличением показателя.

Оцениваемый образец – предварительный усилитель мощности блока усилителя мощности КВ передатчика. Для данного образца рассматриваем 5 групп показателей для каждой группы , где mi – весовой коэффициент, ; , где k – число группы.

Представим показатели качества изделия в таблице 5.


Таблица 5. Показатели качества.

№ Наименование Числовое значение


Базов. Оценв. qi mi qiЧmi
1. Группа назначения
1,1 Объем, м3 0,02 0,02 1 0,1 0,1
1,2 Масса, кг 3,5 2,8 1 0,1 0,1
1,3 Потребляемая мощность, Вт 5 4 1,2 0,2 0,24
1,4 Уровень миниатюризации 0,037 0,04 1,08 0,3 0,324
1,5 Быстродействие, мс 15 10 1,5 0,3 0,45

М1= 0,2 214 M1Q1=0.24
2. Группа надежности
2,1 Безотказность, ч 3000 3120 1,04 0,4 0,416
2,2 Долговечность, лет 5 5 1 0,3 0,3
2,3 Ремонтопригодность, баллы 2 2 1 0,3 0,3

М2=0,2 =1.016 M2Q2=0.2
3. группа безопасности и эргономики
3,1 Безопасность, баллы 2 2 1 0,3 0,3
3,2 Гигеенические, баллы 2 2 1 0,2 0,2
3,3 Антропометрические, баллы 3 3 1 0,3 0,3
3,4 Психофизиологические, баллы 3 3 1 0,2 0,2

М3=0,1 =1 M3Q3=0.1

Продолжение таблицы 10

4. Группа эстетики
4,1 Выразительность, баллы 2 2 1 0,3 0,3
4,2 Рациональность формы, баллы 3 3 1 0,3 0,3
4,3 Целостность композиции, баллы 2 2 1 0,2 0,2
4,4 Совершенство производственного исполнения, баллы 2 3 1,5 0,2 0,3

М4=0,2 =1,1 М4Q4=0.22
5. Группа технологичности и унификации
5,1 Трудоемкость, нЧч 12,1 9,21 1,31 0,2 0,262
5,2 Материалоемкость, кг 9 8,2 1,1 0,2 0,22
5,3 Себестоимость, тыс.руб 1,4 1,3 1,08 0,2 0,22
5,4 Применяемость 0,5 0,6 1,2 0,2 0,24
5,4 Коэффициент технологичности 0,58 0,46 1,26 0,2 0,25

M5=0.3 =1.19 M5Q5=0.33

=1.09

Анализируя результаты сравнения полученных показателей качества базового и рассматриваемого образцов можно сделать вывод, что новый образец качественнее старого на 9%.

Заключение


В процессе курсовой работы была разработана конструкция предварительного усилителя мощности коротковолнового передатчика, был произведен расчет печатного монтажа, радиатора применяемого для охлаждения, надежности применяемых ЭРЭ и комплексного показателя качества.

Полученные результаты показали, что в дальнейшем следует большее внимание уделить разработке и расчетам систем охлаждения и повышению надежности блока.

В процессе выполнения курсовой работы, мною были приобретены навыки разработки конструкции блока, расчета его печатного монтажа, надежности применяемых ЭРЭ, теплового режима и качества изделия.

Список используемых источников


1. Муромцев Ю.Л., Грошев В.Н., Чернышева Т.И. “Надежность радиоэлектронных и микропроцессорных систем”: Учебное пособие/ Московский институт хим. Машиностр. М.: 2006.–104с.

2. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры / Е.М. Парфенов, В.П. Усачев.– М.: Радио и связь, 2003

3. Мощные полупроводниковые приборы. Транзисторы: Справочник/Под ред. А.В. Голомедова.–М.:Радио и связь, 2005.

4. Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры / П.И. Овсищер, Ю.В. Голованов, В.П. Кровешников и др.; под ред. П.И. Овсищера. – М.: Радио и связь, 1998. – 232 с.; ил.

5. Конструирование и микроминитюаризация радиоэлектронной аппаратуры / П.П. Гелль, Н.К. Иванов-Есипович. – Л.: Энергоатомиздат, 1999. – 536 с.

6. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справ. Пособие / Э.Т. Романычева, А.К. Иванова, А.С. Куликов, Т.П. Новикова. – М.: Радио и связь, 1994. – 256 с.