Проектирование светодиодного устройства на базе МК ATtiny 15

курсовая работа

6.6 Расчет надежности светодиодного устройства

Основной показатель надежности - интенсивность отказов 1-го элемента, определяется по формуле:

[6.1]

- интенсивность отказов данного типа элементов при номинальной электрической нагрузке и нормальных условиях эксплуатации;

- коэффициент, учитывающий влияние механических факторов;

- влияние климатических факторов;

- влияние пониженного атмосферного давления.

Расчет показателей надежности заключается в определении реальной суммарной интенсивности отказов схемы электрической принципиальной. Производим расчет показателей для схемы электрической принципиальной, данные заносим в таблицу.

Таблица 1 - Данные интенсивности отказов элементов изделия

Наименование элементов

Количество

лoi*10-6

бi

лi*10-6

(лi*ni)*10-6

ИМС

2

0,5

1

0,5

1

Постоянные резисторы

3

0,02

0,5

0,01

0,03

Конденсаторы

2

0,7

0,64

0,448

0,946

Оксидные конденсаторы

2

0,5

0,64

0,32

0,64

Транзистор n-p-n

1

0,5

0,3

0,15

0,15

Диоды

1

0,2

0,83

0,17

0,17

Светодиоды

1

0,5

0,83

0,4

0,4

Для рассматриваемой схемы электрической принципиальной интенсивность отказов составляет:

[6.2]

где - интенсивность отказов данного типа элементов при номинальной электрической нагрузке и нормальных условиях эксплуатации;

- количество элементов данного типа. Определяем суммарную интенсивность отказов

= (1+0,03+0,946+0,64+0,15+0,17+0,4) * 10-6 = 3,34 * 10-6 (1/ч)

Время безотказной работы (средняя наработка на отказ) схемы электрической принципиальной рассчитывается по формуле:

[6.3]

Время безотказной работы схемы по полученным данным

Т = 1/3,34 * 10-6 = 0.299401 * 106 = 299401 часов (34 года)

Далее определение интенсивности отказов устройства после монтажа элементов на печатной плате (ПП), данные заносим в таблицу.

Таблица 2 - Данные интенсивности отказов элементов изделия

Наименование элементов

Количество элементов

Количество паяных соединений

лoi*10-6 (1/ч)

(лоi*ni)*10-6 (1/ч)

1

2

3

4

5

ИМС

2

16

0,01

0,16

Постоянные резисторы

3

6

0,01

0,06

Конденсаторы

2

4

0,01

0,04

Оксидные конденсаторы

2

4

0,01

0,04

Транзистор n-p-n

1

3

0,01

0,03

Диоды

1

2

0,01

0,02

Светодиоды

1

2

0,01

0,02

Катушка

1

2

0,01

0,02

Кнопка

1

2

0,01

0,02

Выключатель

1

2

0,01

0,02

Батарея

1

2

0,01

0,02

ПП

1

1

0.7

0,7

Суммарная интенсивность отказов элементов схемы после их пайки на ПП

Луст-ва = 0.3 + (0.16+0.06+0.04+0.04+0.03+0.02+0.02+0.02+0.02+0.02+0.02+0.7) * 10-6 = 1.45 * 10-6 (1/ч)

Безотказное время работы устройства

Туст-ва = 1/1.45 * 106 = 0.689655 * 106 = 689655 часов (78 лет)

Рассчитываем вероятность безотказной работы устройства в зависимости от времени наработки по формуле:

[6.4]

Расчет вероятности безотказной работы устройства в зависимости от времени наработки

P(t1) = 0,998

P(t2) = 0,997

P(t3) = 0,994

P(t4) = 0,988

P(t5) = 0,976

P(t6) = 0,368 T6 = 689655 (ч)

График безотказной работы представлен в отчете практической работы на рисунке 24

Рисунок 24 - График безотказной работы

Для устройства с тремя светодиодами

Таблица 3 - Данные интенсивности отказов элементов изделия

Наименование элементов

Количество

лoi*10-6

бi

лi*10-6

(лi*ni)*10-6

1

2

3

4

5

6

ИМС

1

0,5

1

0,5

0,5

Постоянные резисторы

6

0,02

0,5

0,01

0,06

Конденсаторы

1

0,7

0,64

0,448

0,448

Оксидные конденсаторы

2

0,5

0,64

0,32

0,64

Транзистор n-p-n

2

0,5

0,3

0,15

0,3

Диоды

1

0,2

0,83

0,17

0,17

Светодиоды

3

0,5

0,83

0,4

1,2

Определяем суммарную интенсивность отказов

= (0.5+0,06+0,448+0,64+0,3+0,17+1,2) * 10-6 = 3,318 * 10-6 (1/ч)

Время безотказной работы схемы по полученным данным

Т = 1/3,318 * 10-6 = 0.301386 * 106 = 301396 часов (34,5 года)

Далее определение интенсивности отказов устройства после монтажа элементов на печатной плате (ПП), данные заносим в таблицу.

Таблица 4 - Данные интенсивности отказов элементов изделия

Наименование элементов

Количество элементов

Количество паяных соединений

лoi*10-6 (1/ч)

(лоi*ni)*10-6 (1/ч)

1

2

3

4

5

ИМС

1

8

0,01

0,08

Постоянные резисторы

6

12

0,01

0,12

Конденсаторы

1

2

0,01

0,02

Оксидные конденсаторы

2

4

0,01

0,04

Транзистор n-p-n

2

6

0,01

0,06

Диоды

1

2

0,01

0,02

Светодиоды

3

6

0,01

0,06

Стабилизатор

1

3

0,01

0,03

Катушка

1

2

0,01

0,02

Кнопка

1

2

0,01

0,02

Выключатель

1

2

0,01

0,02

Батарея

1

2

0,01

0,02

ПП

1

1

0.7

0,7

Суммарная интенсивность отказов элементов схемы после их пайки на ПП

Луст-ва = 0.3 + (0.08+0.12+0.02+0.04+0.06+0.02+0.06+0.03+0.02+0.02+0.02+0.02+0.7) * 10-6 = 1.51 * 10-6 (1/ч)

Безотказное время работы устройства

Туст-ва = 1/1.51 * 106 = 0.662251 * 106 = 662251 часов (75,6 лет)

Расчет вероятности безотказной работы устройства в зависимости от времени наработки

P(t1) = 0,997

P(t2) = 0,993

P(t3) = 0,987

P(t4) = 0,974

P(t5) = 0,948

P(t6) = 0,111 T6 = 662251 (ч)

График безотказной работы представлен в отчете практической работы на рисунке 25

Рисунок 25 - График безотказной работы

Делись добром ;)