Визначення надійності пристрою РЕА

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст

Введення

  1. Вибір і обгрунтування схеми електричної принципової

  2. Основні визначення теорії надійності

  3. Кількісні характеристики теорії надійності

  4. Розрахунки надійності при проектуванні РЕА

Специфікація

Література

Введення

Напівпровідникова електроніка - прогресуюча галузь науки і техніки. Вже в першому десятилітті з моменту винахід транзисторів напівпровідникові прилади знайшли широке застосування в найрізноманітнішої апаратурі, грунтовно потіснивши вакуумні лампи. Це було пов'язано з їх перевагою перед останніми, такими як мала споживана потужність, відсутність ланцюгів напруження, мініатюрне конструктивне виконання, висока механічна міцність і практично миттєва готовність до роботи, що дозволило корінним чином змінити зовнішній вигляд і функціональні можливості апаратури. Суттєво зменшилися її габаритні розміри і енергоємність. Зокрема, широкого поширення набули малогабаритні переносні радіоприймачі, магнітофони, телевізори з батарейним харчуванням. Незмірно розширилися можливості обчислювальної техніки: різко зросла обчислювальна потужність і швидкодію ЕОМ при значному зниженні габаритних розмірів і енергоспоживання. Завдяки дискретним напівпровідниковим приладам, апаратура впевнено ступила на борт літака, ракети, проникла в космос, все більше і більше приймаючи на себе функції управління процесами і різними об'єктами, що є раніше безроздільної областю діяльності людини.

Найбільшого поширення в першу чергу отримали цифрові (логічні) інтегральні мікросхеми та схеми пам'яті, так як їх схемотехніка грунтується на бістабільних перемикальних елементах, які порівняно легко реалізуються в твердотільному виконанні. Складніше виявилося положення справ з лінійними інтегральними схемами зважаючи на істотні обмежень, властивих монолітним інтегральних мікросхем, обумовлених наявністю паразитних зв'язків через підкладку, дискретністю подібних матеріалів, нестабільність підсилюючих і шумових характеристик активних елементів схеми, обмеженим діапазоном номіналів твердотільних резисторів, конденсаторів, а також відсутністю твердотільних індуктивностей .

Впровадження напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем в радіоелектронну апаратуру проходило в умовах подолання істотних труднощів. Однією з основних при цьому була проблема забезпечення високої надійності функціонування приладів в апаратурі. Теоретично довговічність ідеального напівпровідникового приладу обчислювалася декількома сотнями років. І таке прогнозування слід вважати обгрунтуванням, так як воно базується на тому, що довговічність приладу, в якому відсутня рухомі механічні частини і в якості активної області використовується твердий напівпровідник, визначається в основному зносостійкістю конструкційних матеріалів та швидкість деградаційних фізико-хімічних процесів, стимульованих проходженням струму через прилад і факторами зовнішніх впливів. На практиці настільки багатообіцяючі прогнози не підтвердилися. Реальні напівпровідникові прилади, що прийшли на зміну лампам, мали порівняно низьку довговічність і виходили з ладу.

Виникнення проблеми надійності в електроніки відносять до початку п'ятдесятих років, коли розвиток техніки призвело до створення складної радіоелектронної апаратури і передачі їй основних функцій управління. У цей період фахівці зіткнулися з дуже частими відмовами апаратури і, в першу чергу, за рахунок її схемотехнічного недосконалості та неякісних елементів. Для подолання виниклих труднощів необхідний був науково обгрунтований підхід до забезпечення високої працездатності різної апаратури та приладів в неї входять. Цей підхід і вилився у створення нового науково напрямки - науки про надійність.

Основні положення загальної теорії надійності є фундаментом для розробки прикладних питань надійності в різних областях техніки, у тому числі і в напівпровідниковій електроніці.

Великий обсяг робіт, спрямованих на підвищення надійності напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем, у нас в країні і за кордоном, і досягнуті успіхи в цій області забезпечують в більшості випадків функціонування приладів в експлуатації з надійністю, що характеризується інтенсивністю відмов. Однак постійне зростання складності радіоелектронної апаратури, розширення виконуваних нею керуючих функцій висувають все більш жорсткі вимоги до комплектуючих виробів. Це в свою чергу стимулює розширення фронту робіт в області надійності і викликає необхідність періодичного узагальнення отриманих результатів.

Матеріальною основою всієї системи є підсистема збору даних про надійність і аналіз відмов приладів на всіх етапах їх життєвого циклу. Узгодженість всіх складових системи забезпечення надійності, постійне вдосконалення організаційних засад системи має йти в ногу з прогресом в області напівпровідникової електроніки.

  1. Вибір і обгрунтування схеми електричної структурної

Блок перетворення кодів призначений для перетворення двійково-десяткового коду технологічних програм у двійковий код і зворотне перетворення двійкового коду в двійково-десятковий з метою отримання відкоригованих перфострічок і дублікатів з допомогою перфоратора ПЛ.

Блок складається з субблоків:

SB -443 3.082.443 Е3 - інтерфейс;

SB -442 3.082.442 Е3 - загальна частина перетворювача;

SB -441 3.082.441 Е3 - перетворення з двійкового коду в двійково-десятковий (2/2-10);

SB -440 3.082.440 Е3 - перетворення з двійково-десяткового коду в двійковий (2-10/2).

ЦП здійснює управління блоком через регістри, які мають адреси:

166620-РС;

166622 - РД 1 слово;

166624 - РД 2 слово;

Формат РС, розряди:

2 1 - перетворення 2-10/2, пишеться, читається ЦП;

2 2 - перетворення 2/2-10, пишеться, читається ЦП;

Обмін даними між ЦП і блоком здійснюється за допомогою програмних операцій.

Оскільки блок БПК і блок множення мають один інтерфейс, то звернення до блоків визначається розрядом адреси АО4. Для БПК розряд АО4 дорівнює одиниці, для блоку множення - нулю.

Адреси регістрів БПК, пройшовши через шинні формувачі (мікросхеми D 1 - D 4), розшифровуються в СА (мікросхеми D 9, D 10, D 15) і запам'ятовуються в регістрі адреси РА (мікросхеми D 11, D 12 субблока SB -443).

Керуючі сигнали «А00 - А04», «БАЙТ», «ВИСНОВОК» надходять на загальну клітинку перетворювача кодів і використовуються для запису інформації в РД (мікросхеми D 5 - D 11) і РС (мікросхеми D 13, D14).

Інформація з регістрів РД може читатися ЦП.

Дані з РД надходять в перетворювачі кодів, де в залежності від виду перетворення, що визначається станом розрядів РС, відбувається перетворення кодів.

2. Основні визначення теорії надійності

Вся промислова продукція, в тому числі напівпровідникові прилади та інтегральні мікросхеми характеризуються таким параметром як якість, що представляє собою сукупність властивостей продукції, які обумовлюють її придатність задовольняти певні потреби відповідно до призначення.

Властивості продукції діляться на прості і складні. Надійність визначається одним з фундаментальних складних властивостей продукції і визначається як властивість об'єкта зберігати в часі, у встановлених прибудовах, що характеризує здатність виконувати необхідні функції в даних режимах і умовах застосування технічного обслуговування, ремонту, зберігання і транспортування.

Для опису конкретного приладу користуються поняттями справного і працездатного стану. Під справними мається на увазі стан приладу, при якому він відповідає всім вимогам нормативної або конструктивної документації.

Працездатність такий стан, при якому всі параметри, які характеризують здатність приладу виконувати задані функції відповідають нормативно-технічної або конструкторської документації, здатним виконувати основні функції в даному стані, або пошкодження, які не впливають на електричні параметри (порушення маркування, відколи, подряпини, вм'ятини на корпусі).

Фундаментальним поняттям теорії надійності є визначення відмови, як події, що полягає у порушенні працездатного стану. При цьому під порушенням працездатного стану розуміється або раптове припинення функціонування приладу, або значні зміни електричних параметрів. Характеристикою приладу, пов'язаної з його експлуатацією є напрацювання, що представляє собою тривалість обсягу роботи приладу. Напрацювання вимірюється в годинах. Напрацювання обладнання у годинах від початку експлуатації до настання граничного стану називають технічним ресурсом. Календарна тривалість від початку експлуатації до настання граничного стану називають терміном служби. Під безвідмовністю розуміють властивість приладу безперервно зберігати працездатний стан протягом деякого часу або деякого напрацювання.

З цього випливає, що дана властивість відображає основний зміст надійності, тому що головне призначення будь-якого приладу, що використовується за прямим призначенням справно виконувати призначені йому функції протягом певного проміжку часу.

Стосовно до напівпровідникових приладів і мікросхем під безвідмовністю розуміється здатність безперервно зберігати вихідні параметри при використанні в випрямному, усилительном, переключательную та інших режимах, обумовлених схемами і умовами експлуатації.

3. Кількісні характеристики теорії надійності

Для оцінки апаратури використовуються критерії надійності.

Критерій надійності - ознака, за яким оцінюється надійність різних виробів, а характеристика - кількісне значення критерію надійності конкретного виробу.

До критеріїв надійності виробів, для невідновлювальної апаратури відносяться: інтенсивність відмов  (t); ймовірність безвідмовної роботи протягом певного часу Р (t); ймовірність відмови протягом певного часу Q (t); середнє напрацювання до першої відмови Т СР

При розрахунку інтенсивності відмов вироби необхідно знати номенклатуру і кількість вхідних в схему елементів. При цьому:

де λ - інтенсивність відмов елементів схеми;

n 1, n 2, n 3, ..., n n - кількість елементів кожного типу в схемі.

Ймовірністю безвідмовної роботи називається ймовірність того, що за певних умов експлуатації в заданому інтервалі часу не відбудеться жодної відмови. Імовірність безвідмовної роботи розраховується за наступною формулою:

де e - основа натурального логарифма;

t - час нормальної роботи виробу.

Відмова та безвідмовна робота є подіями несумісними і протилежними, тому:

Середнє напрацювання до першої відмови пов'язана з інтенсивністю відмов наступним співвідношенням:

    

4. Розрахунки надійності при проектуванні РЕА

Вимоги до надійності розроблюваного виробу задаються в технічному завданні на розробку. На ранніх стадіях розробки виробу складаються план забезпечення надійності, який на наступних стадіях розробки деталізується і уточнюється. Одним з елементів цього плану є розрахунок надійності виробу. Перші розрахунки роблять на ранніх стадіях розробки, а з уточненням відомостей про виріб уточнюються і розрахунки надійності. Існуючі методи розрахунку надійності дозволяють отримати розрахунковим шляхом кількісні характеристики надійності розроблюваного виробу, і зіставити ці характеристики з заданими у технічному завданні. Всі розрахунки надійності в основному зводяться до визначення ймовірності безвідмовної роботи P (t) і середньої напрацювання до першої відмови T ср за відомими интенсивностям відмов елементів схеми. У залежності від повноти врахування факторів, що впливають на роботу виробу і його надійність, послідовно проводять три розрахунку надійності: приблизний, орієнтовний і остаточний.

Приблизний розрахунок дозволяє судити про принципову можливість забезпечення необхідної надійності вироби. Цей розрахунок використовується при перевірці вимог по надійності, висунутих замовником в технічному завданні, при порівняльній оцінці надійності окремих варіантів виконання вироби на ранніх стадіях розробки. При приблизними розрахунками робиться припущення, що всі елементи схеми равнонадежни, так як принципові електричні схеми на виріб і його складові частини остаточно не розроблені. З'єднання елементів з точки зору надійності таке, що вихід з ладу будь-якого елемента приводить до відмови всього виробу. Інтенсивність відмов елементів беруться для періоду нормальної роботи, тобто i (t) = const. Тоді:

де λ i - середня інтенсивність відмов равнонадежних елементів схеми;

N - загальна кількість елементів.

Орієнтовний розрахунок проводиться тоді, коли на виріб і всі його складові частини розроблені електричні принципові схеми. При орієнтовному розрахунку враховується впливу на надійність вироби кількості та типів застосовуваних у схемах елементів. При розрахунку робляться такі припущення: всі елементи схеми працюють в нормальному режимі, передбаченому технічними умовами на ці елементи; всі елементи виробу працюють одночасно; інтенсивності відмов елементів беруться для періоду нормальної роботи, тобто λ i (t) = const. Інтенсивності відмов елементів кожного типу беруться за відповідними таблицями з довідників по надійності. Таким чином, орієнтовний розрахунок надійності дозволяє визначити раціональний склад елементів у виробі і намітити шляхи підвищення надійності.

Остаточний розрахунок проводиться на етапі технічного проектування і враховує вплив на характеристики надійності режимів роботи елементів у схемі і конкретні умови експлуатації виробу. У загальному випадку інтенсивності відмов елементів залежать від електричного режиму роботи елемента в схемі, температури навколишнього середовища, механічних впливів у вигляді вібрацій і ударів, вологості повітря, тиску, радіації і ряду інших можливих чинників.

Розрахунок надійності.

Найменування

Тип елемента

Інтенсивність відмов

Середнє напрацювання

Інтегральні мікросхеми

Напівпровідникові

0.01 - 2.5

100

Конденсатори постійної ємності

Керамічні

0.04 - 0.7

25

Елементи монтажу

Плата друкована

Роз'єми

0.1

0.03 - 0.6

10

33

Пайка

Хвилею

0.01


Розрахунок інтенсивності відмов.

Мікросхеми.

1 / ч.

1 / ч.

Конденсатори.

1 / ч.

1 / ч.

Роз'єми.

1 / ч.

1 / ч.

Плата.

1 / ч.

Пайка.

1 / ч.

Інтенсивність відмов всього пристрою.

1 / ч.

1 / ч.

1 / ч.

Розрахунок ймовірності безвідмовної роботи.

,

де годин

Імовірність відмови.

Середнє напрацювання.

годин або 5.5 років.

Найменування

Позначення

Результат

Середня інтенсивність відмов

88.3 1/час

Середня ймовірність безвідмовної роботи

0.55 1/час

Середня ймовірність відмови

0.45 1/час

Середнє напрацювання

5.5 років

Література

  1. Методичний посібник для курсового проекту.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
46.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Розрахунок надійності пристрою
Оцінка надійності радіоелектронного пристрою з урахуванням раптових відмов шляхом моделювання
Надійність в машинобудуванні Визначення надійності
Аналіз та визначення напрямків покращення фінансової надійності ст
Аналіз та визначення напрямків покращення фінансової надійності страхових компаній
Аналіз та визначення напрямків покращення фінансової надійності страхових компаній
Основні матмоделі в теорії надійності Вибір числа показників надійності Достовірність статистичної
Технологічність РЕА
Безпека праці технологічних процесів РЕА
© Усі права захищені
написати до нас