Реферат: Расчет надежности конструкции детектора близости

Содержание

1.  Требования технического задания кконструкции прибора.

2.  Введение.

3.  Оценка критической длиныкритических связей и влияние паразитных параметров служебных проводников напомехоустойчивость и работу схемы

4.  Оценка влияния возвратных токов пошинам земли и питания.

5.  Оценка перегрева схемы иобоснование системы охлаждения.

6.  Расчет надежности.

7.  Оценка характеристик восстанавливаемостиустройства.

8.  Литература.

1. Требования технического задания к конструкцииприбора

1.Конструктивное исполнениеприбора:       в виде портативного модуля. Группа эксплуатации 4 ГОСТ 16019-70.

2.Условия эксплуатации:                         бытовые.

3.Вероятность безотказной работы:                 в течении 7000 часов.

4.Питание модуля:                                   от внешнего источника 9 В.

5.Габаритные размеры:                                     не более 60х35х25 мм.

6.Диапазон рабочих температур:           от -10 до +40 °С.

7.Масса:                                                    не более 0,150 кг.

8.Потребляемая мощность:                     0.02 Вт.

 

2. Введение

Для расчета характеристик конструкции детектораблизости необходимо проанализировать работу прибора в целом и оценитьследующее:

·    Электромагнитную совместимость;

·    Тепловую совместимость:

·    Механическую прочность.

Основным элементом детектора близости являетсягенератор ВЧ (2 МГц), выполненный на микросхеме DD1. Печатнуюплату необходимо скомпоновать так, чтобы длина сигнальных линий была как можноменьше, т. е. расположить микросхему как можно ближе к клеммной колодке и рядомс БИС основные элементы генератора. Тогда электромагнитная совместимость будетудовлетворительна.

Максимальная мощность, потребляемая устройством, невелика (0,02 Вт). Перегрева элементов схемы наблюдаться не будет. Тепловаясовместимость выполнима.

С точки зрения механической прочности (вибро- иударопрочности) крепление печатной платы к корпусу прибора можно осуществить неболее чем на трех винах, т.к. размеры платы не большие и нет массивныхэлементов.

В расчетном задании производится:

1.  оценка перегрева схемы иобоснование системы охлаждения;

2.  оценка электрической длиныкритических связей и влияние паразитных параметров служебных проводников напомехоустойчивость и работу схемы;

3.  расчет надежностирадиоэлектронного устройства;

4.  оценка характеристиквосстановляемости.

3. Оценка критической длины критических связей и влияние паразитных параметровслужебных проводников на помехоустойчивость и работу схемы

В качестве критической линии  выбирается линиясоединяющая элементы частотозадающей цепи с соответствующими выводамимикросхемы [2]. Максимальная длина /> см.

Частота колебаний в линии 2 МГц.

Печатные проводники изготовлены комбинированнымметодом, толщина проводника 35 мкм, ширина 1 мм. Погонные параметрыпроводников:

         сопротивление        />, />… 0.4;

         емкость                   />, />… 0.96;

         индуктивность        />, />… 0.1.

Емкость образованная выводами микросхемы:

          Свых, пФ     4.12;

          Свх,    пФ     4.12.

Параметры линии:

          Сопротивление

/>;/> Ом;                        (3.1)

Емкость

/>;/> пФ;    (3.2)

Время распространения сигнала по линии:

/>;/> с;                            (3.3)

Время задержки сигнала в линии:

/>;/> с;                                               (3.4)

Для нормальной работы схемы необходимо выполнениеусловий:

/>;                                              (3.5)

/>;                                              (3.6)

где/> - длительность фронтаимпульса.

/>;/>; /> с,

/>;/>,

/>,

/>.

Таким образом необходимые условия выполняются.

4. Оценка влияния возвратных токов по шинам земли ипитания

Расчетпроизводится по [2].

Исходя из параметров:

максимальнаядлина шины питания         />, м… 0.3;

толщинапроводника                                 />, мкм… 35;

ширинапроводника                                  />, мм… 3;

максимальныйпотребляемый ток             />, А… 0,0025;

Погонные параметры печатного проводника:

сопротивление         />,/>… 0.14;

индуктивность          />,/>… 0.1.

Полное сопротивление цепи питания:

/>;/>,                                     (4.1)

где/> - пороговое напряжениевентилей данной технологии изготовления микросхем (/> В)Не допустимо падение напряжения на проводниках выше Uпор.

/> Ом,

/> [3.2];/>,                     (4.2)

/> Ом;/> мкГн,

/>.

Условиевыполняется.

5. Оценка перегрева схемы и обоснование системыохлаждения

Выбор системы охлаждения производится в соответствии сОСТ 4ГО 070.003(1).

Мощность рассеваемая радиоэлементами:

                       /> Вт.

Допустимая температура нагретой зоны:

                       /> С.

Диапазон изменения температур окружающей среды:

                       />;

                       />;

/>;                                   (5.1)

/> С.

Поверхность нагретой зоны:

/>,                          (5.2)

/> -коэффициент загруженности,

/> -длина,     /> м,

/> -ширина, /> м,

/> -высота,   /> м,

/> м2.

Удельная рассеваемая мощность:

/>;                                               (5.3)

 />.

Минимальная величина допустимого нагрева рабочей зоны:

/>;                                                                                 (5.4)

/> С.

Требуемое охлаждение способно обеспечить воздушноеестественное.

Естественное воздушное охлаждение.

Охлаждение при нормальном атмосферном давлении:

По значениям /> и/> определяется значениевероятности Р, обеспечения нормального теплового режима блоков.

При нормальном атмосферном давлении 760 мм.рт.ст. />

В данном случае обеспечить нормальный тепловой режимможно, причем не следует уделять особого внимания вопросам охлаждения.

6. Расчет надежности конструкции

Расчетпроизводится по [2].

Данныедля расчета надежности конструкции приведены в таблице 1.

Таблица1

№

группа

РЭ

Сборочные ЭРЭ Эффект. Знач. парам. Коэфф. Нагр

Ni кол-во одинак. РЭ

эксплуат. коэфф отказов а1

/>

/>

а5

/>

(а1, а5)

1 R1 – R4 1 0.01 4 0.36

10-8

4×10-8

1.5

2.16×10-8

2 C1 – C4 30 0.2 4 0.66

2×10-8

8 10-8

1.5

7.92×10-8

3 VT1 5 0.05 1 0.035

2.19×10-7

2.19×10-7

1

1.5×10-8

4 DD1 5 1 1 2.5

5×10-8

5 10-8

1

1.25×10-7

Интенсивность отказа системы:

/>;                                             (6.1)

/>

Среднее время наработки на отказ:

/>;                                                         (6.2)

/> ч

Вероятность безотказной работы:

/>;                                                               (6.3)

при t= 7000 ч />

Приемлемым считается значение

/>.

7. Оценка характеристик восстанавливаемостиустройства.

Коэффициент отказов

/>;                                           (7.1)

/>.                                              (7.2)

Таблица2

№ группы ЭРЭ

/>

1

9×10-2

2 0.33 3

9.2×10-3

4 0.52

                      

Среднее время восстановления

/>,                                               (7.3)

/> -среднее время восстановления для данной группы элементов.

/>.                                            (7.4)

Таблица3

№

/>

min max 1 0.3 1.275 2 0.4 1.7 3 1.75 3.18 4 2 3

              />,                         />,

              />,                          />.

                      

                      

/> мс.

Коэффициент готовности:

/>;                                         (7.5)

/>.

Коэффициентремонтопригодности:

/>;                                              (7.6)

                                      />.

 

8. Литература

1. ПреснухинЛ.И. и др. «Конструирование электронных вычислительных машин и систем» В.Ш.1986г.

2. Ненашев А.П.«Конструирование радиоэлектронных средств» — М. Радио и связь 1989г.

3. «Разработка иоформление конструкторской документации РЭА» — М. Радио и связь 1989г.
/под ред. э.т. Романычевой Э.Г.