Домашние метеостанции
2.2 Расчет надежности
Цель - определение показателей надёжности проектируемого модуля в реальных условиях эксплуатации с учётом особенностей функционирования принципиальной схемы, которое позволяет оценить влияние условий применения элементов и дестабилизирующего влияния окружающей среды на надёжность аппаратуры.
В общем случае формула расчета надёжности в реальных условиях эксплуатации имеет вид
, (2.1)
где а - интенсивность отказа изделия в нормальных условиях эксплуатации;
мв, t, вл, д - коэффициенты, учитывающие влияние на надёжность механических воздействий, температуры, влажности и давления соответственно;
Кэн - коэффициент электрической нагрузки, учитывающий особенности функционирования принципиальной схемы с выбранными элементами.
Следует учесть, что влияние внешних факторов на элементы различных классов неодинаково. Достаточно сложно вычислить обобщённый Кэн для всего модуля. Поэтому наиболее точный результат интенсивности отказов модуля дает формула, учитывающая соответствующие коэффициенты для каждого i-го элемента:
(22)
Методика уточненного расчета модуля состоит в следующем:
1. На основе анализа принципиальной схемы и спецификации определяют типы элементов, входящих в рассчитываемый модуль. Элементы, выполняющие вспомогательные функции, из расчета исключаются.
Для каждого из элементов определяется интенсивность отказов в нормальных условиях эксплуатации и номинальной нагрузкой (i). Все необходимые данные имеются на кафедре "Проектирования и технологии электронных средств".
2. Для каждого из выбранных элементов вычисляется Кiэн. В данном случае были использованы рекомендованные значения, а не полученные на основе анализа работы принципиальной схемы.
3. Наиболее неоднозначно влияет на интенсивность отказов элементов различных типов температура. Поэтому рассчитанные коэффициенты электрической нагрузки необходимо скорректировать, учитывая максимальную температуру наименее термостойкого элемента, и получить коэффициент Кiпопр.
4. Определяют значение интенсивности отказов проектируемого модуля в реальных условиях эксплуатации
(2.3)
Коэффициенты мв,, вл,, д при условиях, заявленных в ТЗ, получаются равными:
мв = 1.07
вл = 1
д = 1
Исходные данные и результаты расчётов размещены в таблице 2.
Таблица 2.2 "Данные и результаты расчёта надёжности".
Элемент |
Количество элементов в группе |
Интенсивность отказов лi, •10-6 1/Ч |
Коэффициент электрической нагрузки Kiэн |
Коэффициент нагрузки с поправкой Kiпопр |
Интенсивность отказов n• лi? Kiпопр, •10-6 1/ч |
|
К50-35 |
4 |
0,1 |
0,7 |
0,82 |
0,23 |
|
К10-17 |
15 |
0,025 |
0,7 |
0,27 |
0,07 |
|
С2-23 |
33 |
0,065 |
0,7 |
0,6 |
0,9 |
|
СП3-19 |
1 |
0,009 |
0,7 |
0,6 |
0,004 |
|
КД522 |
1 |
0,055 |
0,5 |
0,37 |
0,010 |
|
КП507 |
4 |
0,088 |
0,5 |
0,37 |
0,065 |
|
КП523 |
5 |
0,088 |
0,5 |
0,37 |
0,0814 |
|
TPS71501DCK |
2 |
0, 19 |
0,7 |
0,46 |
0,122 |
|
MAX6326UR29 |
1 |
0, 19 |
0,7 |
0,46 |
0,061 |
|
ATMEGA168V |
1 |
0, 19 |
0,7 |
0,46 |
0,061 |
|
Продолжение таблицы 2.2 |
||||||
HEF4052BT |
1 |
0, 19 |
0,7 |
0,46 |
0,061 |
|
Пайка печатного монтажа |
210 |
0,00007 |
0,8 |
0,8 |
0,009 |
|
Печатная плата |
1 |
0,7 |
1 |
1 |
0,7 |
|
Интенсивность отказов всего модуля, •10-6 1/ч |
2,38 |
|||||
Интенсивность отказов всего модуля в реальных условиях эксплуатации:
= 1,07 · 1· 1 ·2,38 · 10 - 6 = 2,54·10 - 6 1/ч
Среднее время наработки на отказ модуля:
= 392680 ч (2.4)
Время наработки на отказ модуля при вероятности безотказной работы P=0,95:
; =20194 ч (2.5)
Полученное время наработки на отказ модуля при вероятности безотказной работы 0,95 превышает заявленное в техническом задании (8000ч), а следовательно удовлетворяет требованиям по надежности.