Разработка инструкции по диагностике платы автономного охранного устройства
Министерство образования и науки Самарской области
государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Жигулевский государственный колледж»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По МДК 01.02 Проектирование цифровых устройств
Тема: Разработка инструкции по диагностике платы автономного охранного устройства
Выполнил студент группы Д3Т1
Специальности 230113 Компьютерные
системы и комплексы
Агафонов Д.П.
Руководитель Ежова Н.И.
2014 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. Актуальность поставленной задачи 5
1Исходные данные и их анализ
1.1Описание и анализ принципиальной электрической схемы 7
1.2Анализ соответствия электронной базы условиям эксплуатации. 9
2. Проектирование функционального узла 12
2.1 Выбор метода изготовления печатной платы и выбор материалов. 12
2.2. Расчет номинальных диаметров монтажных отверстий. 14
2.3 Определение ширины проводников. 15
2.4 Определение минимального расстояния между элементами 15
печатного монтажа.
3.Расчет надежности: вероятности безотказной работы и 17
среднего времени наработки на отказ.
4. Разработка инструкции по диагностике платы охранного 21
сигнализатора на контроллере PIC16F628A
Заключение.
Список использованных источников.
Приложения.
Приложение А Спецификация.
Приложение Б Перечень элементов
Введение.
Актуальность поставленной задачи
Развитие электронной науки и техники идет по двум основным направлениям, первое из которых связано с решением проблем информационно - вычислительного обеспечения, а второе – с проблемами получения и использования энергии.
Тенденция развития электронных приборов для создания электронно-вычислительных средств характеризуется непрерывной миниатюризацией приборов, повышением их быстродействия, снижением энергопотребления, повышением качества и надежности, ростом массового промышленного выпуска, улучшением экономических показателей, снижением стоимости электронных приборов (точнее, стоимости процессов переработки информации). Все эти проблемы наиболее эффективно решаются в рамках микроэлектроники, которая за последние четверть века прошла путь от гибридных ИС до монолитных СБИС.
В микроэлектронике непрерывно происходят крупные изменения в методах и принципах проектирования, технологии изготовления и организации производства ИС, например матричных СБИС. Распространение т.н. заказных микросхем приводит к принципиально новым взаимоотношениям между заказчиками и изготовителями СБИС. Заказчик, проектирую микросхему, выдает изготовителю записанную на носителе управляющую информацию, с помощью которой на автоматических линиях в кратчайшие сроки выпускается необходимое количество нужных микросхем. Такая система требует стандартизированной формы представления информации, программной и аппаратной согласованности автоматизированных систем заказчиков и изготовителей.
Энергетическое направление связано с развитием почти всех основных видов электронных приборов. При этом использование достижений в области твердотельной электроники имеет ограниченный характер из-за относительно невысоких КПД полупроводниковых приборов (солнечные батареи, полупроводниковые преобразователи и др.). Более перспективными для энергетических целей (например, направленной передачи энергии из космоса), решение технологических задач (например, радиационного нагрева) и медицинских целей (лазерной хирургии, СВЧ терапии и др.) являются вакуумные СВЧ приборы (магнетроны, амплитроны и др.) и приборы квантовой электроники (лазеры на основе стекла с неодимом, СО2 и др.).
Прогнозируется развитие приборов сверх мощной СВЧ электроники на основе релятивистских эффектов (гиротронов, пролетных суперклистронов и
др.) с уровнями мощности, достаточными для осуществления управляемого термоядерного синтеза (до 1014 Вт при длительности импульсов около 50 нс.). Ожидается создание сверхмощных лазеров рентгеновского и гамма-излучений.
Глубокое проникновение электроники в жизнь человеческого общества настоятельно требует развития международного сотрудничества в этой области знаний, объединение усилий ученых и политических деятелей всех стран мира на то, чтобы величайшие достижения в области электроники использовались только в мирных целях и являлись бы неисчерпаемым источником удовлетворения материальных и духовных потребностей людей.
Широко известно применение каналов сотовой связи в охранной сигнализации. Однако существует возможность по тем же каналам управлять различными исполнительными устройствами, используя в качестве пульта дистанционного управления обычный сотовый телефон. Это может быть полезно при отъезде в отпуск или в командировку, когда желательно сымитировать присутствие людей в доме, квартире или оставленной без присмотра даче, периодически включая и выключая освещение и различные бытовые приборы. Для этой цели разрабатываются модули , принимающие и декодирующие команды, подаваемые по каналу сотовой связи. Для этого используется «телефонная» микросхема декодера DTMF, однако логическая часть может быть построена на обычных микросхемах малой и средней степени интеграции, транзисторах и реле, или на микроконтроллерах .
- Исходные данные и их анализ.
1.1 Описание и анализ принципиальной электрической схемы.
На двери установлены кнопки наборного поля, ИК оптопара с открытым оптическим каналом и индикаторы. Если подойти к двери, на цифровом индикаторе (который виден с внешней ее стороны) начинается обратный отсчет времени от 9 до 0.В этот интервал времени необходимо ввести код. Если он не набран или набран неверно, по истечении указанного временного интервала включится сирена, которая выключится, если от двери отойти. Отсчет времени начнется заново с 9 при следующем подходе к двери. В дежурном подходе цифра 9 высвечивается постоянно. Если же за отведенное время код набран верно, включится зеленый светодиод и прозвучит речевое сообщение, заранее записанное в память «электронного диктофона». Длительность сообщения -16 или 20 с. в зависимости от используемой микросхемы. Пример «Сигнализация отключена. Теперь можно войти в помещение». При отключении питания записанное сообщение сохраняется. Число перезаписей может достигать 100000. После подачи питающего напряжения светодиод HL1 светит красным цветом , сигнализируя о включении. В качестве источника ИК сигналов использована плата (с излучающим ИК диодом) от пульта дистанционного управления (ПДУ) телевизора, видеомагнитофона и т.п. Приемником ИК сигналов служит модуль В1. Излучающий диод посылает импульсный сигнал в пространство непосредственно перед дверью. Если вблизи нее никого нет, эти импульсу в приемник В1 не попадают и устройство остается в дежурном режиме.
С приближением к двери человека отраженные от него импульсы ИК излучения попадают на приемник В1 и на его выходе формируются импульсные сигналы, поступающие на линию RA4 портаRA микроконтроллера DD2. Он обрабатывает эти импульсы и начинает обратный отсчет от 9 до 0. Информация об оставшемся времени выводится на цифровой индикатор HG1. Код набирают тремя кнопками SB3 «1», SB4 «2», SB6 «3». Нажатие на кнопку SB5 «4» обнуляет набранный код. Правильный код, записанный в память микроконтроллераDD2, выглядит так:1-2- 3-1-2-1. Число кнопок набора может быть любым, но не менее четырех. Кнопки с номерами «1», «2», «3» можно расположить в любом месте наборного поля. Все остальные соединяют параллельно - они работают на обнуление. Чем больше кнопок на поле, тем больше вероятность ошибочного набора кода для посторонних людей. Если код набран неверно, то по истечении указанного временного интервала на линии RВ0 порта RВ
(вывод 6) микроконтроллера DD2 формируется сигнал высокого уровня,транзистор VT1 открывается и срабатавшее реле К1 своими контактами К1.1
подает питание на автомобильную сирену НА1. При верно набранном коде на линии RВ3 порта R8 (вывод 9) микроконтроллера DD2 формируется короткий импульс низкого уровня , который запускает воспроизведение речевого сообщения из «электронного диктофона»- микросхемы DD1.Длительность сообщения для указанной микросхемы –не более 16с.
С вывода усилителя ЗЧ DА1 сигнал поступает на динамическую головку ВА1. Желаемую громкость можно установить подстроечным резистором R10.Записывают речевое сообщение при нажатии на кнопку SB1 и удерживании её на время записи. Во время записи светит светодиодHL2. Кнопка SB2 служит для прослушивания записанной информации. Питается устройство от сетевлгл стабилизированного блока питения, содержащего понижающий трансформатор Т1, выпрямитель на диодном мосте VD1, сглаживающий конденсатор C1 и два стабилизатора напряженияDA1 иDA2. Плату ПДУ питают от стабилизатора напяжения3,3 В.
1.2. Анализ соответствия электронной базы условиям эксплуатации
При анализе условий эксплуатации необходимо определить:
- какие дестабилизирующие факторы влияют на ЭА данной группы;
- какие деградационные процессы в проектируемом узле, в том числе в ПП
они вызывают;
- какие необходимо применить способы защиты печатного узла от этого
влияния.
Обобщенные значения механических воздействующих факторов по
классам ЭА и влияние дестабилизирующих факторов на ПП приведены в
таблицах:
Коэффициенты влияния механических воздействий
Условия эксплуатации Вибрация Ударные Суммарные
аппаратуры К1 нагрузки воздействия К
К2
Лабораторные 1,0 1,0 1,0
Стационарные (полевые) 1,04 1,03 1,07
Корабельные 1,3 1,05 1,37
Автофургонные 1,35 1,08 1,46
Железнодорожные 1,4 1,1 1,54
Самолетные 1,46 1,13 1,65
Коэффициенты влияния влажности
Влажность, % Температура, 0С Поправочный
коэффициент К3
60…70 20…40 1,0
90…98 20…25 2,0
90…98 30…40 2,5
Коэффициенты влияния атмосферного давления
Давление кПа Поправочный коэффициент К4
0,1…1,3 1,45
1,3…2,4 1,40
2,4…4,4 1,36
4,4…12 1,35
12…24 1,3
24…32 1,25
32…42 1,2
42…50 1,16
50…65 1,14
65…80 1,1
80…100 1,0
2.Проектирование функционального узла.
2.1 Выбор метода изготовления печатной платы и выбор материалов
Печатная плата устройства, изготавливаемая из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, изображена на рис. 2. Она рассчитана на установку постоянных резисторов МЛТ, конденсаторов КМ-6 и К50-35 (или аналогичных импортных, подходящих по размерам). Конденсатор СЗ - К73-17 или К78-2 на напряжение не менее 630 В.
Аналог таймера КР1006ВИ1 - любая импортная микросхема серии 555, например NE555. Транзистор КТ315А можно заменить другим прибором этой серии или серии КТ3102. Подойдёт и импортный маломощный транзистор структуры п-р-п. Светодиоды указанных на схеме типов можно заменить любыми, которые при токе 0,5 мА обеспечат достаточную яркость свечения.
Трансформатор Т1 - ТВК-110ЛМ, доработанный по методике, описанной в статье И. Балонова "Об использовании ТВК в блоке питания" ("Радио", 1984, № 7, с. 38), либо другой малогабаритный, обеспечивающий ток вторичной обмотки 200...500 мА и напряжение после выпрямления (на конденсаторе С4) 20...35 В.
В качестве резервных источников питания применены гальванические батареи "Крона-ВЦ" (6F22). Потребляемый от них ток в дежурном режиме не превышает 30 мА, а при подаче сигнала тревоги - 50 мА. Работоспособность устройства сохраняется при снижении суммарного напряжения батарей GB1 и GB2 до 11 В, а напряжения на выходе стабилизатора DA2 до 9 В.
При налаживании охранного устройства движок подстроенного резистора R10 устанавливают в такое положение, при котором после включения питания выключателем SA1 первым гаснет светодиод, встроенный в датчик с наибольшим временем вхождения в рабочий режим (в данном случае это датчик "Reflex"), и лишь через 3...5 с после этого - светодиод HL2. Желаемую продолжительность звучания сигнала тревоги устанавливают подстроечным резистором R4.
2.2 Расчет номинальных диаметров монтажных отверстий
Номинальный диаметр d монтажных металлизированных и
неметаллизированных отверстий устанавливают из следующего соотношения:
d d но d э + r , (3.3)
где d но - нижнее предельное отклонение диаметра отверстия (определяется по
табл. 3.5);
d э - максимальное значение диаметра вывода ЭРИ, устанавливаемого на ПП
(для прямоугольного вывода за диаметр принимается диагональ его сечения);
r - разность (гарантированный зазор) между минимальным значением
диаметра отверстия и максимальным диаметром вывода устанавливаемого
ЭРИ; ее выбирают в пределах 0,1…0,4 мм при ручной установке ЭРИ и в
пределах 0,4…0,5 мм – при автоматической).
Расчетное значение d следует округлить в сторону увеличения до целых
десятых долей миллиметра из ряда предпочтительных диаметров отверстий:
0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм.
Далее следует убедиться в том, что полученный диаметр
металлизированного монтажного отверстия не меньше, чем минимально
допустимый диаметр d 0 для данной толщины ПП. Диаметр d 0 определяют из
соотношения
d0 H , (3.4)
где H - толщина ПП;
- отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине ПП (см.
табл. 3.3).
Таблица 3.3
Наименьшие номинальные значения основных параметров
для классов точности ПП
Условные обозначения элементов Класс точности ПП
печатного монтажа
1 2 3 4 5
t , мм 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10
S, мм 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10
b, мм 0,30 0,20 0,10 0,05 0,025
=d H 0,40 0,40 0,33 0,25 0,20
t , мм (без покрытия) ±0,15 ±0,10 ±0,05 ±0,03 0; -0,03
t , мм (с покрытием) +0,25; - 0,20 +0,15; - 0,10 ±0,10 ±0,05 ±0,03
Tl, мм – ОПП, ДПП, МПП 0,20 0,10 0,05 0,03 0,02
(наружный слой)
Tl, мм – МПП (внутренний слой) 0,30 0,15 0,10 0,08 0,05
Таблица 3.4
Ширина, Длина, Ширина, Длина, Ширина, Длина, Ширина, Длина,
мм мммммммммммммм
20 30 90 120 150
100 140
40 100 130 200
60
140 150 150
30 40 160 110 170 170
150
40 60 75 120 180
75
75 90 140 200
45
80 170 150 170
120 160
60 130 160 200
80
80 140 170 180
50
100 90 180 170 200
150 90 120 288 280
60 150
60 130 200 200 360
Таблица 3.5
Диаметр Наличие
отверстия, мм металлизации
Предельные отклонения диаметра d но , d во , мм
по классам точности
1 2 3 4 5
Без металлизации ±0,10 ±0,10 ±0,05 ±0,05 ±0,0025
До 1,0
включительно С металлизацией +0,05 +0,05
без оплавления -0,15 -0,15 0; -0,10 0;-0,10 0; -0,075
С металлизацией +0,05 +0,05
с оплавлением -0,18 -0,12 0; -0,13 0; -0,13 0; -0,13
Без металлизации ±0,15 ±0,15 ±0,10 ±0,10 ±0,10
Свыше 1,0
С металлизацией +0,10 +0,10 +0,05 +0,05 +0,05
без оплавления -0,20 -0,20 -0,15 -0,15 -0,15
С металлизацией +0,10 +0,10 +0,05 +0,05 +0,03
с оплавлением -0,23 -0,23 -0,18 -0,18
2.3 Определение ширины проводников
Ширина печатного проводника зависит от электрических,
конструктивных и технологических требований.
Для проводников, формирующих сигнальные цепи, главным являются
требования по тепловыделениям. Необходимо, чтобы перегрев проводника
относительно окружающей среды за счет выделяющегося в нем джоулевого
тепла не превысил допустимого уровня.
При расчетах ширины печатного проводника сечение проводника
принимается прямоугольным, факт искажения сечения за счет подтравливания
во внимание не принимается.
Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника t, мм,
рассчитывают по формуле
t = t min D + | t но | , (3.5)
где t min D - минимально допустимая ширина проводника, рассчитываемая в
зависимости от допустимой плотности тока (токовой нагрузки);
t но - нижнее предельное отклонение ширины печатного проводника (см.
табл. 3.3).
Величину t min D определяют по формуле
I
t min D = max , (3.6)
jдоп h
где Imах – действующее значение максимального тока, протекающего в
проводниках (определяют из анализа электрической принципиальной схемы);
jдоп – допустимая плотность тока;
h – толщина печатного проводника.
Значение допустимой плотности тока выбирается:
- для медной фольги - (100…250)·106 А/м2 (100…250 А/мм2);
- для гальванической меди - (60…100)·106 А/м2 (60…100 А/мм2).
Как видно, допустимая плотность тока в данном случае более чем на
порядок превосходит таковую в обмотках трансформаторов, дросселей и
других подобных устройств, поскольку конструкция печатного проводника
обеспечивает почти идеальные условия теплоотвода.
Более конкретные значения допустимой плотности тока в печатных
проводниках можно найти в таблице [3, с.112].
Для проводников, формирующих шины питания и общего провода, кроме
требований по тепловыделениям, учитывают требования по падению
напряжения на них и обеспечения электромагнитной совместимости
(уменьшения кондуктивных паразитных связей). Как правило, требования,
накладываемые на ширину печатного проводника исходя из допустимого
уровня падения напряжения на нем и кондуктивных паразитных связей,
являются более жесткими по сравнению с требованиями по тепловыделениям.
Минимально допустимую ширину проводника с учетом допустимого
падения напряжения на нем Uдоп, если конструкция проводника состоит из
одного слоя меди, определяют следующим образом:
I l
t min D = max , (3.7)
hUдоп
где – удельное сопротивление слоя меди (см. табл. 3.6) [3, с.113];
l – максимально допустимая длина проводника (задается схемотехником,
исходя из частотных характеристик ПУ).
Броски тока, вызванные работой цифрового устройства, вызовут броски
питающего напряжения, если не предусмотреть блокирующие конденсаторы по
цепям питания. Поэтому необходимо, чтобы U доп U ЗПУ (здесь U ЗПУ - запас
помехоустойчивости ИМС, определяемый по справочнику). При выполнении
учебных расчетов можно принять U доп = (0 ,1...0 ,2 )U П (здесь U П - напряжение
питания ИМС) [3, с.113].
Если конструкция проводника состоит из нескольких слоев меди и
дополнительного покрытия, удельные сопротивления которых значительно
отличаются одно от другого, и их толщины соизмеримы, то минимально
допустимую ширину проводника с учетом допустимого падения напряжения на
нем рассчитывают по формуле
ki
I max l
hi
t min D = i =1
, (3.8)
U доп
где hi и i - толщина и удельное объемное сопротивление i -го слоя
проводника (табл. 3.6); k - число слоев.
Допустимую плотность тока рекомендуется умешать:
- на 15% для печатных проводников, расположенных на расстоянии,
равном или меньшем их ширины;
- на 40% для печатных проводников из гальванической меди на
тонкомерной фольге;
- в 2 раза для печатных проводников из химически осажденной меди по
аддитивной технологии.
Таблица 3.6
Удельное объемное сопротивление различных металлов
Металл Удельное объемное сопротивление, Ч10-8, Ом·м
Медная фольга 1,72
Гальваническая медь 1,90
Химическая медь 2,80
Олово 12,00
Серебро 1,59
Золото 2,22
Никель 7,80
Палладий 10,80
Таблица 3.7
Позиционные допуски расположения осей монтажных отверстий( Td )
Размер ПП по большей стороне, мм Значение позиционного допуска расположения
отверстий (Td), мм, по классам точности
1 2 3 4 5
До 180 включительно 0,20 0,15 0,08 0,05 0,05
Свыше 180 до 360 включительно 0,25 0,20 0,10 0,08 0,08
Свыше 360 0,30 0,25 0,15 0,10 0,10
Таблица 3.8
Позиционные допуски расположения центров КП ( TD )
Вид изделия Размер ПП по большей стороне, мм Значение позиционного допуска
расположения центров КП (TD), мм, по
классам точности
1 2 3 4 5
ОПП, ДПП, До 180 включительно 0,35 0,25 0,15 0,10 0,05
ГПК, МПП Свыше 180 до 360 включительно 0,40 0,30 0,20 0,15 0,08
(наружный слой) Свыше 360 0,45 0,35 0,25 0,20 0,15
МПП До 180 включительно 0,40 0,30 0,20 0,15 0,10
(внутренний слой) Свыше 180 до 360 включительно 0,45 0,35 0,25 0,20 0,15
Свыше 360 0,50 0,40 0,30 0,25 0,20
2.4 Определение минимального расстояния между элементами печатного монтажа
Расстояние между элементами проводящего рисунка
устанавливают в зависимости от электрических, конструктивных и
технологических требований.
Наименьшее номинальное расстояние S между элементами проводящего
рисунка (между двумя проводниками)
Tl
S = S min D + t ВО + 2
Здесь Tl - позиционный допуск расположения печатных проводников
относительно соседнего элемента проводящего рисунка, который учитывается
лишь при наличии проводников в узком месте (см. табл. 3.3); tВО - верхнее
предельное отклонение ширины проводника (см. табл. 3.3); S min D - минимально
допустимое расстояние между двумя соседними проводниками.
Величина S min D зависит от приложенного напряжения и условий
эксплуатации и выбирается по табл. 3.9. и 3.10. [3, с.31,32].
Допустимое рабочее напряжение между элементами проводящего рисунка,
расположенными в соседних слоях ПП, включая ГПК, зависит от расстояния
между ними, материала основания ПП и не должно превышать значений,
приведенных в табл. 3.9.
Допустимые рабочие напряжения между элементами проводящего рисунка
находящимися на наружном слое ПП, зависит от расстояния между
элементами печатного монтажа, материала основания ПП, от условий
эксплуатации и не должны превышать значений, приведенных в табл. 3.10.
Таблица 3.9
Значения рабочего напряжения в зависимости от расстояния между
элементами рисунка, расположенными в соседних слоях.
Значение рабочего напряжения, В
Расстояние между элементами
рисунка, мм
Фольгированный Фольгированный
гетинакс стеклотекстолит
От 0,1 до 0,2 включительно - 25
»0,2 »0,3 » - 50
»0,3 »0,4 » 75 100
»0,4 »0,5 » 150 200
»0,5 »0,75 » 250 350
»0,75 »1,5 » 350 500
»1,5 »2,5 » 500 650
Таблица 3.10
Значения рабочего напряжения в зависимости от расстояния между
элементами проводящего рисунка, расположенными на наружном слое.
Значения рабочего напряжения, В
Расстояние При при пониженном атмосферном
между при нормальных относительной давлении
элементами условиях влажности 53600 Па 666 Па
проводящего (93±3)% и (400 мм рт. ст.) (5 мм рт. ст.)
рисунка, мм температуре
(40±2)С в
течение 48 ч
ГФ* СФ** ГФ СФ ГФ СФ ГФ СФ
От 0,1 до 0,2 - 25 - 15 - 20 - 10
»0,2 »0,3 30 50 20 30 25 40 20 30
»0,3 »0,4 100 150 50 100 80 110 30 50
»0,4 »0,7 150 300 100 200 110 160 58 80
»0,7 »1,2 300 400 230 300 160 200 80 100
»1,2 »2,0 400 600 300 360 200 300 100 130
»2,0 »3,5 500 830 360 430 250 400 110 160
»3,5 »5,0 660 1160 500 600 330 560 150 210
»5,0 »7,5 1000 1500 660 830 500 660 200 250
»7,5 »10,0 1300 2000 830 1160 560 1000 230 300
»10,0 »15,0 1800 2300 1160 1600 660 1160 300 330
*Гетинакс фольгированный.
**Стеклотекстолит фольгированный.
3.Расчет надежности: вероятности безотказной работы и среднего времени наработки на отказ
Надежность – одно из важнейших свойств изделий, в том числе
электронных устройств, которое определяет их эксплуатационную
пригодность. Показатели надежности являются техническими параметрами
изделия наряду с точностью, коэффициентом полезного действия, массо-
габаритными характеристиками и пр. Техническое задание на разработку
любого изделия должно содержать раздел (подраздел) с требованиями по
надежности.
Признаки, по которым оценивается надежность изделия, называются
критериями. Основными критериями надежности являются безотказность,
долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Только все
перечисленные критерии в совокупности могут дать полное представление о
надежности изделия. Количественные характеристики определяются
количественными значениями критериев надежности и называются
показателями (см. таблицу 4.1).
На надежность изделия влияют многочисленные факторы, имеющие
место на этапах его проектирования, производства и эксплуатации.
Соответственно различают расчетную, производственную и эксплуатационную
надежности. В идеальном случае значения расчетной, производственной и
эксплуатационной надежности должны совпадать.
Расчет надежности заключается в определении показателей надежности
проектируемого изделия по известным характеристикам надежности
составляющих элементов конструкции и компонентов системы с учетом
условий эксплуатации. В дальнейшем элементы конструкции и компоненты,
рассматриваемые в теории надежности, будем называть элементами расчета
надежности, или, коротко, элементами. Основным показателем безотказности
изделия является вероятность безотказной работы P( ) – безразмерная
величина, зависимая от времени наработки и изменяющаяся в пределах от 0
до 1.
Понятие надежности связано с отказами. Отказ – событие,
заключающееся в нарушении работоспособности. При этом под46
работоспособностью понимают такое состояние изделия, при котором оно
способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными
требованиями технической документации.
Отказы классифицируют по характеру их возникновения на внезапные и
постепенные, независимые и зависимые, по внешним проявлениям – на
очевидные и скрытые, по объему – на полные (авария) и частичные, по
длительности действия – на окончательные (устойчивые) и перемещающиеся
(временные).
Для нерезервированных систем на основном временном участке работы,
m
P ( ) = exp( (i ), (4.1)
i =1
где: m – число элементов; i - интенсивность отказа i-го элемента.
То есть, вероятность безотказной работы уменьшается во времени по
экспотенциальному закону от значения 1. При этом интенсивность отказов
системы
m
= i , (4.2)
i =1
а среднее время наработки до отказа
T = 1/ . (4.3)
При выполнении проекта студенту предлагается провести расчет
вероятности безотказной работы нерезервированного, невосстанавливаемого
(неремонтируемого) проектируемого устройства по внезапным отказам.
Соответствующая методика расчета приведена ниже. Если в задании на
проектирование указаны требования по надежности и выполнить их без
применения резервирования невозможно, то необходимые расчетные формулы
для основных типов резервирования можно найти, например, в [ 6, с. 301-305].
Таблица 4.1
Критерии и показатели надежности
Критерии надежности Показатели надежности
Безотказность Вероятность безотказной работы
Интенсивность отказов
Наработка на отказ
Долговечность Ресурс
Срок службы
Ремонтопригодность Среднее время восстановления
Вероятность выполнения ремонта в заданное время
Средняя стоимость технического обслуживания
Сохраняемость Средний срок сохраняемости
Таблица 4.2
Коэффициенты нагрузки компонентов
Компоненты Контролируемые Коэффициент Рекомендуемые значения в
параметры режимах
нагрузкиКн импульсный статистическ
ий
Микросхемы Входной ток n
микросхем, I вхi
включенных на i =1 - -
выходе, Iвxi I выхmax
Максимальный
выходной ток Iвыхmax
Число нагруженных
входов n
Транзисторы Мощность, Рк / Ркдоп 0,5 0,2
рассеиваемая на
коллекторе, Рк
Полупроводниковые Обратное Uo/ Uодoп 0,5 0,2
диоды напряжение Uo
Конденсаторы Напряжение на U/Uдоп 0,7 0,5
обкладках U
Резисторы Рассеиваемая Р / Рдоп 0,6 0,5
мощность Р
Трансформаторы Ток нагрузки IнIн /Iндоп 0,9 0,7
Электрические Ток IкIк/ Iкдоп 0,8 0,5
соединители
Заключение
В ходе курсового проекта разработана инструкция по диагностике платы автономного охранного устройства
В общей части проекта описан принцип действия схемы платы автономного охранного устройства и выбранная электронная база с анализом соответствия ее условиям эксплуатации.
Расчетно-конструкторская часть содержит разработку чертежа печатной платы с расчетом элементов печатного монтажа и разработку инструкции печатного узла в группе жесткости 1. Так же расчет надежности: вероятности безотказной работы и среднего времени наработки на отказ
Был разработан чертеж печатной платы с расчетом элементов печатного монтажа. Перечень элементов и спецификация. Данное устройство состоит из односторонней печатной платы, (изображена одна сторона размеры которых получились такими:
длина – 80 мм, ширина – 75 мм, толщина – 1.5 мм;
Разработана инструкции покоторой описаны принцип действия схемы , назначение устройства, принцип действия, предусмотрены меры безопасности, выбраны средства измерения и инструмент, применяемый при контроле. Рассмотрены основные неисправности элементной базы, требования к рабочему месту, рассмотрена диагностики неисправностей.
Разработка инструкции по диагностике платы автономного охранного устройства