Технология ремонта стабилизатора напряжения ультразвукового дефектоскопа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Рост эффективности общественного производства, повышение качества продукции, научные достижения сегодня становятся практически невозможными без широкого применения электронной аппаратуры. Практически во всех областях знаний, прогресс не мыслим без широкого использования электроники. Именно по этому радиоэлектроника, зародившаяся всего несколько десятилетий назад, является бурно развивающейся областью техники.

Одним из направлений радиоэлектронного приборостроения является ультразвуковая дефектоскопия.

Ультразвуковая дефектоскопия как самостоятельная область науки зародилась в нашей стране. В 1928 году Член-корреспондент Академии Наук СССР профессор Соколов С.Я. сформулировал основные принципы ультразвуковой дефектоскопии, а с середины 50-х годов этот прогрессивный метод стали активно применять для оценки качества продукции.

Ультразвуком принято называть колебания, распространяющиеся в упругой среде со сверхзвуковой частотой, иначе говоря, с частотой, превышающей верхний порог слышимости человеческого уха - 20 000Гц.

В настоящее время ультразвук с успехом находит применение в машиностроении и химии, металлургии и медицине, в легкой промышленности, сельском хозяйстве и энергетике, и трудно назвать область техники, где нельзя было бы использовать те или иные свойства ультразвуковых колебаний. Эффективность и большие технико-экономические преимущества ультразвуковой техники делают ее средством мощного технического прогресса, открывающим большие возможности в развитии промышленности.

Общеизвестно применение ультразвуковой дефектоскопии для контроля внутренних пороков, дефектов в металлоизделиях. Большая проникающая способность ультразвуковых колебаний ставит ее на одно из первых мест среди прочих разнообразных физических методов дефектоскопии без разрушения испытуемых изделий методов дефектоскопии с помощью незатухающих колебаний.

К ним следует отнести проверку резонансным методом толщин изделий, доступ к которым возможен с одной стороны. С подобным видом измерения можно встретиться при проверке зон коррозионного разъедания стенок котлов, трубопроводов и обшивки судов.

Область применения импульсной ультразвуковой дефектоскопии металлов весьма многообразна: детали турбин и двигателей внутреннего сгорания, детали автомобилей, паровозов и самолетов, рельсы, поковки, листовые материалы, трубопроводы, крепежные шпильки, заклепочные соединения котлов и самая разнообразная продукция прокатных, кузнечных и прессовых цехов. Кроме импульсных методов ультразвуковой дефектоскопии, существует несколько различных по своей физической природе.

Незатухающие колебания используются также при проверке дефектов в автомобильных покрышках, осуществляемой посредством так называемого «теневого» метода; этим же методом определяются зоны непропая и расслоя в тонких стальных листах.

Мощные ультразвуковые колебания используются так же для интенсификации ряда технологических процессов: кристаллизация расплавов и получения высококачественных соединений при производстве каучуков, расщепления целлюлозы в бумажном производстве, ускорения дубления кожи, обезжиривания крашения тканей, для осаждения мелких частичек дыма заводских труб и другие.

Ряд химических реакций и окислительных процессов ускоряется под действием ультразвука. Ультразвуковые волны достаточной интенсивности сопровождаются и рядом биологических эффектов. Микроорганизмы и бактерии погибают под действием ультразвука, при этом особенно сильное действие ультразвук оказывает на живые организмы, когда распространение сопровождается явлением кавитации.

В 1959 г. в Кишиневе был создан завод «Электроточприбор» по выпуску средств неразрушающего контроля. В 1963 г. там же создан ВНИИ по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (ВНИИНК), специализировавшихся на ультразвуковых методах неразрушающего контроля. С 1971 г. вопросы исследований методов, разработки и производства аппаратуры комплексно решаются в рамках научно-производственного процесса. С 1978 г. создано ПО «Волна», в которое вошли ВНИИНК и завод «Электроточприбор». По разработкам ВНИИНК выпущено более 300 типов промышленных дефектоскопов, толщиномеров, структуромеров и установок автоматизированного контроля, а количество приборов и преобразователей различного типа, выпускаемых ПО «Волна», превышает десятки и сотни тысяч.

В настоящее время ультразвуковой дефектоскоп УД2-12 является самым распространенным в России.

Дефектоскоп ультразвуковой УД2-12 предназначен для контроля продукции на наличие дефектов (обнаружение дефектов) типа нарушения оплошности и однородности материалов, полуфабрикатов, готовых изделий сварных соединений, для измерения глубины и координат их залегания, измерения отношений амплитуд сигналов от дефектов, и работающий на частотах 1,25; 1,8; 2,5; 5,0 и 10,0МГц. Дефектоскоп реализует эхо-импульсный метод, теневой и зеркально-теневой методы контроля.

Дефектоскоп выполнен на основе базового унифицированного конструктива ручных переносных приборов для ультразвуковой дефектоскопии.

Конструкция дефектоскопа состоит из десяти функционально законченных блоков и каркаса.

На каркасе крепится коммутационная плата, которая с помощью разъемов подключаются остальные функциональные блоки: выпрямитель, стабилизатор напряжения, преобразователь напряжения, блок ЭЛТ, блок развертки, генератор импульсов возбуждения, блок АСД, устройство приемное, измеритель отношений, блок цифрового отчета, преобразователи ультразвуковые.

Как любое электронное устройство, не смотря на развитие электронной техники и постоянное повышение надежности аппаратуры, ультразвуковые дефектоскопы периодически выходят из строя. При ремонте такой аппаратуры наибольшая трудоемкость приходится на отыскание неисправного элемента, по этому для сокращения времени и стоимости ремонта, весьма важна разработка технической документации по ремонту.

Темой моего дипломного проекта является разработка технологии ремонта стабилизатора напряжения ультразвукового дефектоскопа.

1. Анализ прохождения сигнала в схеме электрической принципиальной

Стабилизатор напряжения предназначен для преобразования напряжения первичного источника питания (от сети или от аккумуляторного блока) в стабильные постоянные напряжения +5, +10 и минус 10В и стабильное переменное напряжение (меандр) 22В.

Кроме того, стабилизатор напряжения вырабатывает импульсы внешней и внутренней синхронизации дефектоскопа.

Он состоит из следующих основных узлов: силового ключа, трансформатора, выпрямителя с фильтром, схемы управления, схемы защиты и синхронизатора.

При включении кнопки «Работа» входное напряжение с выпрямителя +12В поступает на стабилизатор опорного напряжения, выполненный на транзисторах VT1, VT2, VT3, стабилитроне VD1. Со стабилизатора снимается опорное напряжение со стабилитрона VD1, которое поступает на вход усилителя рассогласования схемы управления, с эмиттера транзистора VT3 подается стабильное напряжение питания для логических микросхем, а также напряжение установки в единицу триггера схемы защиты и напряжение на инвертирующий вход компаратора схемы защиты.

Схема управления выполнена на элементах DD2, DD3, DА2, DА3 и транзисторе VT13.

На элементах DD2.1 и DD2.2 выполнен задающий генератор. Задающий генератор собран по схеме мультивибратора на 2 элементах И-НЕ. Положительная обратная связь осуществляется через конденсатор С7, который разряжается и заряжается через резисторы R11, R12, R13, с помощью резистора R12 осуществляется регулировка частоты.

С выхода генератора сигнал с частотой 40кГц поступает на тактовые входа 11 и 03 триггера схемы управления DD3 (К561 ТМ2).Триггер собран на микросхеме К561 ТМ2 и представляет собой два D-триггера с двумя входами асинхронного управления. При наличии сигнала логического нуля на выходах инвертора схемы управления (элементы DD2.3 и DD2.4) триггер DD3 делит частоту задающего генератора пополам и задерживает выходной сигнал на один период. Выходные сигналы триггеров DD3 поступают на силовой ключ. С не инвертируемого выхода второго D триггера (вывод 12 DD3) сигнал поступает на делитель синхронизатора.

Инвертор состоящий из двух элементов И-НЕ (DD2.3, DD2.4 К561 ЛА7) управляет работой триггера DD3. При наличии логической единицы на входах 08, 09, 13 на выходе 10 присутствует сигнал логического нуля разрешающего работу триггера DD3.

На элементах DА2, DA3, VT13 выполнен усилитель рассогласования. На не инвертирующий вход, которого поступает опорное напряжение со стабилизатора на элементах VT1, VT2, VD1, а на инвертирующий - выходное напряжение +10В. При изменении напряжения сети или потребляемой мощности по любому из выходных напряжений усиленное напряжение рассогласования с выхода DА2 поступает на не инвертирующий вход DА3. На второй вход DA3 поступает пилообразное напряжение с конденсатора C19. При сравнении напряжений на входах DA3 на выходе появляется сигнал рассогласования, который через элемент И-НЕ DD2.4 управляет установочным входом 06 триггера DD3. Фазировка сигналов выполнена таким образом, что повышение выходного напряжения приводит к укорочению длительности выходного импульса триггера схемы управления, то есть широтно-импульсной модуляции выходного сигнала схемы управления. Резистор R28 служит для установки выходных напряжений.

Схема защиты выполнена на элементах DА1 и DD1. На элементе DD1.1 и DD1.2 (К561 ЛА9) выполнен триггер, устанавливаемый в единицу напряжением с VT3 при включении питания.

Триггер схемы защиты выполнен на двух элементах 3И-НЕ. На вход 03 элемента DD1.1 при включении питания поступает напряжение со стабилизатора, устанавливающие триггер в логическую единицу. Управление триггера происходит по входам 11, 12, 13. На вход 13 поступает напряжение с выхода +10В. В случае отсутствия напряжения или короткого замыкания на выходе будет логический ноль. На вход 12 поступает напряжение с компаратора схемы защиты, при падении входного напряжения сети менее +10В, будет логический ноль. На всех входах триггера DD1.2 должна быть логическая единица, в это случае на выходе 10 присутствует логический ноль, а выходе DD1.1 09 - логическая единица. То есть присутствие логического нуля на входах 03, 12, 13 приводит, а появлению логического нуля на выходе 09 триггера схемы защиты.

При коротком замыкании на любом из выходов стабилизатора напряжения через делитель R8, R10 на вход 02 триггера поступает нуль, который устанавливает триггер в нуль. Нуль с выхода 09 DD1.1 через DD2.3 и DD2.4 устанавливает выходы триггеров DD3 в логическую единицу, что запирает силовой ключ.

Компаратор DА1 (КР544УД1А) сравнивает напряжение первичного источника с опорным и при снижении первого ниже 10,0В через вход 12 микросхемы DD1.2 устанавливает триггер схемы защиты в единицу и выключает силовой ключ, что необходимо для защиты аккумулятора от перезаряда. Для повторного включения дефектоскопа необходимо отключить и снова включить питание. Резистор R2 служит для установки напряжения отключения дефектоскопа.

Синхронизатор состоит из делителя на DD4 и DD5, ключа на транзисторе VT11 и формирователя на транзисторе VT12. С не инвертируемого выхода второго D триггера (вывод 12 DD3) схемы управления сигнал с частотой 20 кГц поступает на делитель, выполненный на элементах DD4 (четырёхразрядный реверсивный счётчик К561 ИЕ14 используемый как 10-ный делитель), а затем на DD5 (четырёхразрядный синхронный двоичный счётчик К561 ИЕ10), где происходит деление данной частоты на 2, 4, 8, 16, затем с помощью переключателей S1, S2 путем подключения одного из выходов DD5, выбирается частота синхронизации 125, 250, 500 и 1000Гц в зависимости от требуемой частоты зондирующих импульсов дефектоскопа.

После чего сигнал поступает на ключ синхронизатора VT11, где окончательно формируются синхроимпульсы. Транзистор VT11 работает в ключевом режиме, управляется напряжением, которое подается на базу. При напряжении на базе 0В, напряжение на коллекторе 10В. При положительном напряжении на базе превышающим пороговое напряжение на коллекторе будет 0В.

Формирователь, выполненный на транзисторе VT12, формирует из внешних импульсов любой полярности синхроимпульсы, поступающие через переключатель S3 на ключ транзистора VT11.

Силовой ключ выполнен на транзисторах VT4, VT5, VT6, VT7, VT8, VT9, VT10 и предназначен для усиления широтно-модулированных импульсов, поступающих с выхода схемы управления. Нагрузкой является трансформатор Т2. Силовой ключ выполнен по двухтактной трехкаскадной схеме на одно плечо подается деленный на двое и сдвинутый на один период сигнал задающего генератора с выхода 13 микросхемы DD3, на второе плечо подается широтно-модулированный импульсный сигнал с усилителя рассогласования.

Трансформатор служит для преобразования выходного сигнала силового ключа в выходные напряжения блока стабилизатора.

Выпрямитель с фильтром выполнен по двухполупериодной схеме на элементах VD9, VD10, VD11, VD12, VD13, VD14, VD15, VD16 и С10, С11, С12. Его работа основана на использовании центрального отвода вторичной обмотки трансформатора Т2. Диоды VD9, VD10 включены таким образом, что в каждой половине периода переменного напряжения один из них будет смещен в прямом направлении. Центральный отвод используется как общая точка источника питания и заземляется. При этом один конец вторичной обмотки, делается положительным, а другой отрицательным по отношению к центральному отводу в любой момент периода переменного напряжения.

В результате этого используются обе полуволны переменного напряжения. При этом вырабатывается пульсирующее колебание, в котором отсутствовавшие ранее полуволны инвертируются и появляются между нормальными положительными полу волнами.

Частота пульсации в точности равна удвоенной частоте входных колебаний переменного тока. В качестве фильтров используются электролитические конденсаторы С10-С12.

2. Составление структурной схемы

На основе анализа схемы электрической принципиальной составлена структурная схема стабилизатора напряжения.

Структурная схема - определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи. Дает наиболее общее представление об изделии.

Деление схемы на структурные блоки производится с целью сокращения времени и облегчения работы при отыскании и устранении неисправностей.

В состав стабилизатора напряжения входят: силовой ключ; трансформатор; выпрямитель с фильтром; стабилизатор опорного напряжения, схема защита: компаратор, триггер; схема управления: задающий генератор, триггер, усилитель рассогласования, инвертор; синхронизатор: делитель, ключ, формирователь.

В состав структурных единиц входят следующие элементы:

Стабилизатор напряжения собран на: VT1, R6, C1, VT2, VD1, VT3, R7, C3; S1.1, VD19, S1.2, R47.

Cиловой ключ на элементах: C8, C9, VD2, VD3, VT4, VT5, R15, R16, R17, Т1, R18, R19, R20, R21, VT6, VT7, R22, R23, VT8, R24, VT9, VT10, R25, VD6, VD4, VD5.

Трансформатор собран на: Т1, Т2.

Выпрямитель с фильтром на элементах: VD9, VD10, C10, C11, VD11, VD12, VD13, VD14, C12, VD7, VD8, VD15, VD16.

Cхема защита состоит: компаратор: R1, R2, R3, R4, R5, C2, DA1; триггер: C4, R9, C5, R8, C6, R10, DD1.1, DD1.2.

Cхема управления состоит: задающий генератор: R11, R12, DD2.1, DD2.2, C7; счетный триггер: DD3, R14; усилитель рассогласования: R27, R28, R29, C16, R31, R32, DA2, R34, C17, DA3, R38, C19, VT13, R41, C22, R45; инвертор: DD2.3, DD2.4.

Cинхронизатор состоит: делитель: C13, R45, R26, DD4, DD5; ключ: C15, R30, VT11, R33; формирователь: C18, R35, R36, VT12, R37, C20, C21, R39, R40, VD17, VD18, R42, R43, R44.

На основании выше перечисленных узлов, строим структурную схему.

Деление схемы на функционально законченные узлы с учетом их связей:

Схема управления задающий генератор вырабатывает импульсы с частотой повторения импульсов 40 кГц, которые поступают на триггер схемы управления, который делит частоту задающего генератора и задерживает выходной сигнал на один период. Выходные сигналы триггера поступают на силовой ключ и делитель.

На усилитель рассогласования поступает опорное напряжение со стабилизатора и выходное напряжение +10В. При изменении напряжения сети или потребляемой мощности по любому из выходных напряжений сигнал рассогласования с выхода усилителя поступает на инвертор, который управляет установочным входом триггера схемы управления.

Силовой ключ предназначен для усиления широтно-модулированных импульсов, поступающих с выхода триггера схемы управления. Нагрузкой является трансформатор.

Выпрямитель с фильтром выполнен по двухполупериодной схеме.

Схема защиты состоит из триггера, устанавливаемого в единицу при включении питания. При коротком замыкании на любом из выходов стабилизатора напряжения триггер устанавливается в нуль. Нуль с выхода триггера через инвертор устанавливает выходы триггера схемы управления в логическую единицу, что запирает силовой ключ. Компаратор сравнивает напряжение первичного источника с опорным и при снижении первого ниже 10,0В через триггер выключает силовой ключ.

Синхронизатор состоит из делителя, ключа и формирователя. На вход делителя поступают импульсы с частотой 20 кГц с выхода триггера схемы управления, а выходные импульсы через переключатели и ключ поступают на выход синхронизации и выходной разъем стабилизатора напряжения. Формирователь формирует из внешних импульсов любой полярности синхроимпульсы, поступающие через переключатель на ключ.

Трансформатор преобразует выходное напряжение силового ключа в выходные напряжения блока.

Стабилизатор опорного напряжения вырабатывает опорное напряжение питания для логических микросхем.

3. Расчет показателей надежности изделия

В связи с возрастающей сложностью радиоэлектронного оборудования перед конструкторами встала задача создание более надежной и долговечной аппаратуры.

Надежность это свойство изделия выполнять заданные функции в определенных условиях эксплуатации при сохранении значений основных параметров в заранее установленных пределах.

Надежность - это физическое свойство изделия, которое зависит от сложности; от надежности элементной базы и от количества элементов входящих в это изделие; зависит от конструкции; качества изготовления; от электрических нагрузок в схеме; от условий эксплуатации от механических воздействий; от вибрации, ударов и от ряда других причин.

С понятием надежности связанны понятия отказа и безотказности работы.

Отказ - это нарушение нормальной работы системы, при котором она полностью или частично теряет способность выполнять заданные функции, или ухудшаются её основные качественные показатели до уровня ниже установленных пределом.

Количественным критерием надежности является вероятность безотказной работы системы Р(t) за определенный промежуток времени.

Вероятность безотказной работы - это гарантия того, что система будут выполнять заданные функции и сохранять параметры в установленных пределах в течение данного промежутка времени и при определенных условиях эксплуатации.

Чтобы сравнить различные типы изделий или экземпляры изделия одного и того же типа необходимо иметь количественные характеристики надежности.

Одной из характеристик является вероятность безотказной работы в течение заданного интервала времени.

1>Р_(tp)>0 (1)

Вероятность безотказной работы показывает, какая часть будет работать исправно в течении заданного времени tp.

Для определения надежности разрабатываемого устройства находим интенсивность отказов всех элементов и поправочные коэффициенты к ним. Данные расчета приведены в таблице 1. После этого находим суммарную интенсивность отказов и рассчитываем вероятность безотказной работы.

Влияние внешних факторов на надежность радиокомпонентов можно оценить с помощью коэффициента нагрузки. Коэффициентом нагрузки называют соотношение фактического значения воздействующего фактора к его номинальному или максимально допустимому значению.

Коэффициент нагрузки для транзисторов

, (2)

где, Рф - фактическая мощность;

Р^max - максимальная мощность.

Для диодов

Кн=Jпр ф/Jпр^мах, (3)

где, Jпр ф - фактический ток диода;

Jпр^мах - максимально допустимый ток диода.

Для резисторов и транзисторов

, (4)

где, Рф - фактическая мощность, рассеиваемая на радиокомпоненте;

Рн - номинальная мощность.

Для конденсаторов

, (5)

где, Uф - фактическое напряжение, приложенное к конденсатору;

Uн - номинальное напряжение конденсатора.

При увеличении коэффициента нагрузки, интенсивность отказов увеличивается.

Интенсивность отказов увеличивается также, если компонент эксплуатируется при более жестких условиях, повышенной температуре, окружающего воздуха и влажности, увеличение вибрации и ударов.

Таблица 1 Расчет показателей надежности

№	Позиционное обозначение	Наименование		Кн		n
1	С1, С3, С4, С10, С11, С12, С18	Конденсаторы К53-14	0,45	0,7	1,9	7
	С5	К73-17	0,04		1,05	1
	С2, С6-С9, С13-17, С19-С22	К10-7В	0,04		0,4	14
2	R9	Резисторы МЛТ - 0,25	0,005	0,7	0,71	1
	R1, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R10, R11, R13, R14, R15, R16-R27, R29-R47	МЛТ - 0,125	0,005		0,75	43
	R2, R12, R2	СП3-44А	0,05		0,75	3
3	VT1	Транзисторы КП307Б	0,1	0,7	0,5	1
	VT2, VT3, VT4, VT5, VT12, VT13,	КТ315Г	0,5		0,8	6
	VT6, VT7	КТ3102АМ	0,3		0,8	2
	VT8, VT9, VT10	КТ817Б	0,5		0,5	3
	VT11	КТ361Г	0,3		0,8	1
4	VD2, VD3, VD4, VD5, VD17, VD18	Диоды КД522Б	0,1	0,7	0,6	6
	VD6, VD9, VD10	КД213А	0,2		0,75	3
	VD7, VD8, VD11, VD12, VD13, VD14, VD15, VD16	КД510А	0,1		0,6	8
5	VD1	Стабилитрон КС170А	0,1	0,7	0,55	1
6	VD19	Светодиод АЛ307БМ	0,1	0,7	0,6	1
7	Т1, Т2	Трансформатор	0,5	0,7	0,4	2
8	DA1	Микросхемы КР544УД1А	0,15	0,7	0,8	1
	DA2, DA3	КР544УД2А	0,15		0,8	2
	DD1	К561ЛА9	0,15		0,8	1
	DD2	К561ЛА7	0,15		0,8	1
	DD3	К561ТМ2	0,15		0,8	1
	DD4	К561ИЕ14	0,15		0,8	1
	DD5	К561ИЕ10	0,15		0,8	1
9	F1	Предохранитель ВП1-1	0,4	0,7	0,6	1
10	S1, S2, S3, S1.1, S1.2	Переключатели П2К	0,1	0,7	0,75	5
11	Х1	Разъемы РШ2Н1	0,02	0,7	0,19	1
	Х2	МРН14-1	0,02		0,19	1
	Х3, Х4	СР50-13ФВ	0,02		0,19	2
12	Пайка		0,01	0,7	0,3	371
Итого Ул:

Расчет показателей надежности:

1 Для предварительного расчета надежности задаемся коэффициентом

нагрузки Кн=0,7, максимальной t=+50є.

2 По справочным данным находим интенсивность отказов для всех

радиоэлементов () и заносим данные в таблицу 1.

3 Находим суммарную интенсивность отказа:

, (6)

где Ул - суммарная интенсивность отказа

4 Находим вероятность безотказной работы при вероятности отказа за

500 часов:

(7)

где е - основание натуральный алгоритм;

лУ - интенсивность отказов,

t_раб - заданное время работы изделия.

5 Рассчитываем среднее время наработки до отказа:

(8)

где Тср - среднее время наработки до отказа,

лУ - интенсивность отказов.



6 Определяем вероятность отказа:

(9)

Методы повышения надежности:

1. Резкое увеличение надежности может быть достигнуто за счет резервирования. Резервирование - это один из эффективных методов повышения надежности, позволяющий составлять системы, надежность которых может быть выше надежности входящих в них элементов. Существует резервирование с замещением и постоянное резервирование.

При первом способе система проектируется таким образом, что при появлении отказа элемента она перестраивается и восстанавливает свою работоспособность путем замещения отказавшего элемента резервным.

При постоянном резервировании резервные элементы присоединены к основным в течение всего времени работы и находятся в одинаковом с ними рабочем режиме.

2. Величину механических нагрузок можно уменьшить путем амортизации аппаратуры. Монтаж радиоаппаратуры должен исключать возможности появления колебательных частот в определённом диапазоне.

3. Защищать изделие от внешних воздействий.

4. Уменьшить коэффициент нагрузки на элементы до 0,1.

4. Перечень наиболее вероятных отказов и их внешних проявлений

Отказом называется нарушение работоспособности изделия. Отказы РЭА условно разделяются на три группы:

· Несложные дефекты - это такие дефекты, которые можно легко отыскать и устранить.

· Сложные дефекты - их легко найти, но трудно устранить, либо их сложно найти и легко устранить.

· Очень сложные - это трудно определяемые и трудно устраняемые дефекты.

Отказы по характеру изменению параметров могут быть: внезапными (параметр изменяющейся скачкообразно), которые определяются просто и постепенно (параметр изменяется постепенно), которые определяются сложно.

По взаимодействию между собой отказы различают на: зависимые, при отказе одного элемента ведет к отказу другого и независимые, при которых, элемент выходит из строя сам по себе.

Поиск неисправностей производится по значимости блока обуславливающего этот дефект. Поиск дефекта начинается с оценки внешних признаков, затем по внешним признакам отказавшего блока производится внешний осмотр с целью обнаружения отказавших элементов.

Перечень возможных неисправностей стабилизатора напряжения и способы их устранения приведены в таблице 2.

Таблица 2. Перечень наиболее вероятных отказов и их внешние проявления

Внешнее проявление	Вероятный отказ
Отсутствует сигнал синхронизации	Неисправность задающего генератора, или счетного триггера, или делителя, или ключа синхронизатора
Отсутствие выходных напряжений	Неисправность стабилизатора, или триггера схемы защиты, или инвертора, триггера счетного, или силового ключа, или импульсного трансформатора, или выпрямителя, или усилителя рассогласования, или компаратора схемы защиты.
Отсутствие сигнала синхронизации при подключении от внешнего источника синхронизации	Неисправен формирователь импульсов синхронизации, или ключ синхронизатора.
При нажатии кнопки «РАБОТА» не загорается цифровой индикатор	Сгорел предохранитель в блоке стабилизатор напряжения
При нажатии кнопки «НАКАЛ» не загорается индикатор накал	Неисправен светодиод
Напряжение +5В, +10В не стабильно	Неисправны транзисторы в силовом ключе, или неисправен транзистор или микросхемы в усилителе рассогласования

5. Разработка алгоритмов диагностики отказов

надежность отказ стабилизатор напряжение

Все неисправности РЭА можно разделить на механические и электрические. Механические неисправности определяются главным образом путем внешнего осмотра аппаратуры. Внешний осмотр также позволяет выявлять некоторые электрические неисправности.

Существуют следующие методы отыскания неисправности:

- метод электрического прогона - проводится с целью обнаружения самоустраняющихся отказов, кроме этого электропрогон проводится к любому отремонтируемому изделию в течение десяти часов для подтверждения полного ремонта.

- метод исключения - основан на исключении из процесса диагностики заведомо исправных функционально законченных устройств;

- метод замены - подозреваемый блок заменяется на заведомо исправный, если при этом дефект устраняется, место отыскания неисправности локализуется в данном блоке.

- метод сравнения - основан на сравнении сигналов на выходе проверяемого устройства с сигналом на том же выходе заведомо исправного аналогичного устройства при одном и том же входном сигнале.

Перечисленные методы отыскания неисправностей применяются к тем или иным устройствам в зависимости от спецификации рассматриваемого стабилизатора напряжения относящегося к функциональным устройствам с последовательным прохождением сигнала.

При большом количестве функциональных устройств, входящих в изделие с целью сокращения времени поиска неисправностей, изделие условно делят на части и определяют, какая из них не работает.

Условные обозначения, которые применяются в построении алгоритмов поиска неисправностей.

Разработка алгоритмов поиска неисправностей

На основе схемы электрической принципиальной, структурной схемы, перечня вероятных отказов разрабатываются алгоритмы поиска неисправностей.

1 Отсутствует сигнал синхронизации. Осциллографом проверяем сигнал 20кГц на выходе 12 микросхемы DD3. При отсутствии сигнала 20кГц, неисправность в схеме управления.

Сигнал 20кГц есть, осциллографом проверим сигнал 2кГц на выходе 02 микросхемы DD4. При отсутствии сигнала 2кГц, следует заменить микросхему DD4.

Сигнал 2кГц есть, проверим сигналы 1000Гц, 500кГц, 250кГц, 125кГц на выходах 11, 12, 13, 14 микросхемы DD5. Сигналов нет, заменить микросхему DD5.

Сигналы 1000Гц, 500кГц, 250кГц, 125кГц есть, проверяем переключатель S1 и его цепи. Если переключатель S1 неисправен, следует заменить его.

Если переключатель S1 исправен, проверим переключатель S2 и его цепи. Если переключатель S2 неисправен, следует заменить его.

Если переключатель S2 исправен, проверим переключатель S3 и его цепи. Если переключатель S3 неисправен, следует заменить его.

Если переключатель S3 исправен, проверяем исправность транзистора VT11. Транзистор VT11 неисправен, заменим его.

Транзистор VT11 исправен, проверим разъем Х3и его цепи. Если разъем Х3 неисправен, следует заменить этот разъем. Если разъем исправен, проверка окончена.

2 Отсутствуют выходные напряжения. Проверяем наличие напряжения U=7В на входе микросхемы DD1. Напряжения нет, значит, неисправность в стабилизаторе опорного напряжения.

Напряжение U=7В, проверяем на наличие напряжения U=5,7В на входе 12 микросхемы DD1. Напряжения нет, неисправность в компараторе схемы защиты.

Напряжение U=5,7В, подадим высокий уровень на вход микросхемы DD1 и проверим напряжение U=7В на выходе 09 микросхемы DD1. Если напряжения U=7В нет, следует заменить микросхему DD1.

Напряжение равно 7В, проверим сигнал 40кГц на выходе 04 микросхемы DD2. При отсутствии сигнала 40кГц нет, следует заменить микросхему DD2.

Сигнал есть, тогда проверим напряжение 0В на выходе 10 микросхемы DD2. Напряжение неравно 0В, заменим микросхему DD2.

Напряжение U=0В, проверим наличие импульсного сигнала на входе 12 микросхемы DD2. Если сигнала нет, неисправность находится в усилителе рассогласования.

Сигнал есть, проверим наличие импульсного сигнала на выходе 11 микросхемы DD2. Сигнала нет, следует заменить микросхему DD2.

Сигнал есть, проверим наличие сигналов на выходах 13 и 02 микросхемы DD3. Сигнал нет, заменим микросхему DD3.

Сигнал есть, проверка окончена.

3 Выходные напряжения (+5В,+10В,-10В) нестабильны. Проверяем исправность микросхемы DA2. Если микросхема DA2 неисправна, следует заменить микросхему DA2.

При исправной микросхеме DA2 необходимо проверить исправность транзистора VT13. Если транзистор VT13 неисправен, следует заменить транзистор VT13.

При исправном транзисторе VT13 необходимо проверить исправность микросхемы DA3. Если микросхема DA3 неисправна, следует заменить микросхему.

При исправной микросхеме DA3 необходимо проверить исправность транзистора VT5. Если транзистор VT5 неисправен, следует заменить транзистор.

При исправном транзисторе VT5 необходимо проверить исправность транзистора VT7. Если транзистор VT7 неисправен, следует заменить транзистор.

При исправном транзисторе VT7 необходимо проверить исправность транзистора VT10. Если транзистор VT10 неисправен, следует заменить транзистор.

При исправном транзисторе VT10 проверка окончена.

6. Технологическая часть

Охрана труда и окружающей среды

Охрана труда является одной из важнейших задач при организации производства. Большое внимание должно уделяться проблеме обеспечения всех трудящихся лучшими и безопасными условиями труда, а так же проведению мероприятий по охране труда на предприятиях. Овладение научными основами безопасности организации труда является одной из важнейших предпосылок устранения производственного травматизма и профессиональных заболеваний.

Одним из условий безопасности работы является неукоснительное выполнение требований инструкций по технике безопасности для различных категорий работающих, а так же выполнение мероприятий направленных на устранение возможных видов опасности. При подготовке радиоэлементов к установке на печатную плату, при пайке, промывке, сушке могут возникнуть следующие виды опасности: электробезопасность, взрывоопасность, опасность теплового ожога, опасность отравления, опасность травмирования от механических факторов, пожароопасность.

Электробезопасность на рабочем месте

Любое электрооборудование, в том числе и имеющее низковольтное питание, представляет собой опасность - поражение электрическим током.

Действие электрического тока на организм человека может быть тепловым (в виде ожога), механическим (разрыв тканей), химическим (электролиз) и биологическим (сокращение мышц, паралич дыхания и сердца).

Степень опасного воздействия на человека электрического тока зависит от величины поражающего напряжения и тока, его частоты, пути прохождения через тело человека, продолжительности воздействия, условий внешней среды, а также физического состояния и самочувствия человека.

Для переменного тока частотой 50 Гц напряжение прикосновения U_п. не должно превышать 2 В при токе менее 0,3 мА; для постоянного тока

U_п. < 8 В при токе менее 1 мА.

Для обеспечения электробезопасности было выполнено следующее:

- изоляция токоведущих частей;

- использование малого напряжения постоянного тока равное +5 В и 15В.

В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81, соблюдались следующие меры безопасности:

1 надежное заземление всех доступных для прикосновения токоведущих частей корпуса с шиной «земля»;

2 сопротивление между шиной «земля» и корпусом изделия не превышало 4 Ом (3,7 Ом).

3 при монтаже использовался паяльник, который питается напряжением ~36 В. Корпус паяльника заземлен.

Для исключения поражения людей электрическим током все приборы, используемые в процессе работы, должны быть заземлены. Требования к заземлению устанавливаются в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81.

Защитным заземлением называется намеренное соединение не токоведущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением с заземляющим устройством.

Для присоединения заземляющего проводника должны применяться сварные или резьбовые соединения в соответствии с ГОСТ 12.2.007-75. Не допускается использование болтов и винтов, выполняющих роль крепежных изделий, для заземления. Болт для присоединения заземляющего проводника должен быть выполнен из металла, стойкого в отношении коррозии, или покрыт металлом, предохраняющим его от коррозии, и не должен иметь поверхностной окраски. Болт для заземления должен быть расположен на изделии в безопасном и удобном месте. Возле места, в котором должно быть осуществлено присоединение заземляющего проводника, должен быть помещен, нанесенный любым способом, нестираемый при эксплуатации знак заземления. Вокруг болта должна быть площадка для присоединения, заземляющего проводника. Площадка должна быть защищена от коррозии.

Для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям согласно ГОСТ 12.1.019-79 применяются следующие способы и средства:

· изоляция токоведущих частей;

· малое напряжение.

Настольная осветительная лампа питается от сети переменного тока напряжением 36 В.

Помещение представляет собой лабораторию и имеет следующие характеристики:

1 отсутствие сырости (относительная влажность воздуха длительное время не превышает 60%);

2 отсутствие токопроводящей пыли (в лаборатории нет технологических процессов, сопровождающихся выделением токопроводящей пыли);

3 отсутствие высокой температуры (не превышает 25°С);

4 отсутствие токопроводящих полов (пол имеет удельное сопротивление не менее 5408 Ом·м).

Микроклимат на рабочем месте

В производственных помещениях, в которых производится сборка радиоаппаратуры и работа на ПЭВМ, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата.

Микроклиматические параметры производственной среды - это сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха.

Гигиенические требования к микроклимату помещений определены в СанПиН 2.2.2.542-96 и СанПиН 2.2.4.548-96.

В производственных помещениях должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата - это такие параметры, при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционирования и теплового состояния организма без напряжения реакций терморегуляции, создают ощущение теплового комфорта и являются предпосылкой высокого уровня работоспособности.

На организм человека, его самочувствие и работоспособность большое влияние оказывает относительная влажность воздуха и температура. Относительная влажность воздуха 40-60% является оптимальной для человека. Атмосферное давление в помещениях должно быть 101,325 2,66 кПа.

Оптимальной температурой для человека является 23-24С при оптимальной влажности и скорости движения воздуха до 0,1 м/с.

Требования к показателям микроклимата рабочих мест установлены с учётом интенсивности энергозатрат работающих, времени выполнения работы и периода года. По уровню энергозатрат работа оператора ПЭВМ и монтажника относится к категории Iа - до 139 Вт (работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением).

Освещённость рабочего места

Свет является естественным фактором жизнедеятельности человека, играющим важную роль в сохранении здоровья и высокой работоспособности. Действие света на организм человека чрезвычайно многообразно. Уровень освещенности оказывает действие на состояние психических функций и физиологические процессы в организме. Так, хорошее освещение действует как тонизирующие, стимулирует активность деятельности человека; улучшает протекание основных нервных процессов. Рациональное освещение предупреждает развитие утомления, способствует повышению производительности труда и играет важную роль в снижении производственного травматизма. Установлено, что плохое освещение является причиной примерно 5% несчастных случаев на предприятиях.

При недостаточной освещенности сокращается время, в течение которого глаз человека сохраняет способность различать рассматриваемый объект - время ясного видения. На устойчивость ясного видения оказывают влияние напряженность зрительной работы, уровень освещенности, пульсация светового потока.

Анализ воздействия света на организм человека и основных свойств зрительного восприятия позволяет сформулировать основные требования к производственному освещению, которые заключаются в обеспечении: достаточной освещенности рабочих поверхностей, равномерности распределения яркости, отсутствия глубоких и резких теней, постоянства освещенности во времени.

Освещение рабочих мест может быть естественным и искусственным. Естественное освещение может осуществляться через окна или световые проемы в наружных стенах (боковое освещение), через застекленные световые фонари и перекрытие (верхнее) или через фонари и окна одновременно (комбинированное). Рабочее освещение предназначено для создания необходимых условий работы и нормальной эксплуатации зданий или территории. Искусственное освещение делится на общее, местное и комбинированное. При выборе источников света, необходимо также обращать внимание на спектральный состав света, так как он не только способствует цветоразличению в процессе выполнения трудовой задачи, но и оказывает существенное влияние на психофизиологическое состояние человека и ощущение им светового комфорта.

Освещение рабочей поверхности или рассматриваемого объекта разноцветными источниками света может вызвать неприятные ощущения, ухудшить зрительную ориентацию. Свет лампы накаливания, например, не подходит в качестве дополнительного источника света к не достаточному дневному освещению. Для этой цели лучше использовать люминесцентную лампу белого света. У люминесцентного источника с большим числом трубок можно объединять лампы, дающие голубые, белые и даже розовые оттенки цвета, чем достигается большее совпадение с естественным освещением.

Для создания нормальных условий работы в лаборатории выполняются следующие требования к освещению рабочих мест (приведены в СанПиН_..2.2.2.542-96 и СНиП 23-05-95).

Помещение должно иметь естественное и искусственное освещение.

Естественное освещение должно осуществляться через световые проёмы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток, и обеспечивать коэффициент естественной освещённости (КЕО) не ниже 1,2% (для зон с устойчивым снежным покровом). Рабочие места необходимо располагать так, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

Искусственное освещение должно быть равномерным. Освещённость на поверхности стола должна быть 300 - 500 лк. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещённость экрана более 300 лк.

В качестве источников искусственного освещения должны применяться люминесцентные лампы ЛБ мощностью до 250 Вт.

Работы, связанные с макетированием и разработкой принципиальной электрической схемы, проводились в лаборатории, для которой выполняются следующие условия:

· измеренное значение освещенности на рабочем месте 620 лк соответствует санитарно - гигиеническим нормам (минимальное освещение должно быть не менее 200 лк).

· равномерное распределение яркости на рабочей поверхности обеспечивается 12 люминесцентными лампами дневного света, расположенными парами в два ряда в лаборатории (8.8Ч4.5Ч3.8 м) на высоте 3.5 м, тремя оконными проемами (2.6Ч2 м), расположенными с южной стороны, а также светлой окраской потолка и стен.

Охрана окружающей среды

При проектировании аппаратуры была поставлена задача его макетирования. При этом производились работы, связанные с использованием флюса и припоя, что сопровождается загрязнением воздушной среды, рук, одежды и может привести к разной степени отравления. Монтажные работы выполнялись в спецодежде - халате. На рабочем месте монтажника было установлено втяжное устройство в виде воронки, удаленной на расстояние 300 мм от места пайки.

Вентиляция - организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха, загрязнённого вредными газами, парами, пылью, а также улучшающий метеорологические условия в цехе.

Естественная вентиляция создаёт необходимый воздухообмен за счёт разности плотности тёплого воздуха, находящегося внутри помещения, и более холодного снаружи, а также за счёт ветра.

При монтажных работах рабочее место должно быть оснащено вытяжной вентиляцией. Скорость перемещения воздуха в сечении воронки 200х400 мм должна составлять 2.5-3 м/c. Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должна превышать норм. ПДК свинца должна быть не более 0.01 мг/мі.

При выполнении паечных работ, предусмотренных в данном дипломном проекте, в зоне рабочего места возникает концентрация вредных веществ в воздухе. В помещении, где производилась пайка, во избежание попадания свинца в организм, не допускалось хранение личных вещей и прием пищи. Для обеспечения необходимой концентрации свинца в воздухе применяется естественная и механическая вентиляция.

Естественная вентиляция осуществляется за счет движения воздуха через окна и двери. В качестве механической вентиляции используются два бытовых электроприбора БК - 1500, вделанные в оконные проемы и работающие в режиме вентиляции и кондиционирования воздуха.

Технология ремонта

Для обеспечения повторяемости работ по обслуживанию и ремонту радиоэлектронной аппаратуры работы проводятся в строгом в соответствии с технической документацией на эти работы. Технология по порядку проведения работ отражается в технологических картах, в которых указывается изделие, для которого предназначена эта карта, указания тех или иных операции в той последовательности, в которой они должны проводится, а также трудоемкость проведения этих работ в человеко-часах, перечень контрольно измерительной аппаратуры с указанием конкретных типов и необходимые расходные материалы, также приводится с указанием конкретных параметров.

Организация рабочего места

При ремонте блока стабилизатора напряжения применяются следующие приборы:

1 Осциллограф С1 - 83

2 Вольтметр В7-27А

Инструменты и приспособления необходимые для ремонта дефектоскопа:

1 Пинцет 0-7889-0108-00

2 Острогубцы (бокорезы) 0-7889-0107-00

3 Паяльник 30Вт 36В 9-0838-0023-77

4 Подставка 0-7879-9243-00

5 Браслет 0-7889-0064-00

6 Пинцет прямой ППМ - 150 - 2

7 Отвертка 1810 - 0306

8 Лупа с четырехкратным увеличением

Оборудование:

1 Стол монтажника ОМ-429

2 Лудилка

Материалы вспомогательные:

1 Припой ПОС-61 ГОСТ 21931-76

2 Флюс ФКСП, Фкт ОСТ 4.ГО.033-200

3 Спиртобензиновая смесь ГОСТ 18300-87

4 Маркировочная краска

5 Бязь ГОСТ 1168-76

Технология ремонта производится в соответствии с технологическими картами.

Эргономичность проекта

Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сидение, органы управления, средства отображения информации и т.д.) соответствовали антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру выполняемой работы.

Рабочее место организовано для выполнения работ сидя. Данная конструкция рабочего места обеспечивает выполнение трудовых операций в пределах зоны деятельности моторного поля. Зоны досягаемости моторного поля в вертикальных и горизонтальных плоскостях для средних размеров тела человека приведены на рисунке 1.

Выполнение трудовых операций «часто» и «очень часто» обеспечивается в пределах зоны досягаемости и оптимальной зоны моторного поля, приведенных на рисунок 1 а, б.

а) - в вертикальной плоскости; б) - в горизонтальной плоскости.

Рисунок 1 - «Зоны досягаемости моторного поля тела человека»

Зоны расположения органов управления: 1 - часто используемые и наиболее важные органы управления; 2 - часто используемые и менее важные органы;

3 - редко используемые органы управления

Средства отображения информации (экран осциллографа, вольтметра и пр.) должны располагаться в информационном поле, которое делится на 3 зоны (см. рисунки 1.2, 1.3).

В первой зоне (+15 от нормальной линии взора в горизонтальной и вертикальной плоскостях) располагаются очень часто используемые средства отображения информации, требующие точного и быстрого считывания показаний (например, экран осциллографа во время настройки блока).



Рисунок 1.2 - «Расположение линий взгляда в вертикальной плоскости»

Рисунок 1.3 - «Расположение линий взгляда в горизонтальной плоскости»

Во второй зоне (30) располагают часто используемые средства отображения информации, требующие менее точного и быстрого считывания (например, вольтметр). В третьей (60) - редко используемые средства отображения информации (здесь возможны движения глаз и повороты головы).

Пожарная безопасность

Несовершенство конструкций, неправильная эксплуатация приборов, систем вентиляции приводит к пожарной опасности.

Во время конструирования и изготовления устройства отображения цифровых данных на информационном табло производились монтажные работы, в результате которых использовались электропаяльник и легко воспламеняющиеся жидкости (флюс и спиртовой раствор канифоли). При проведении экспериментальных работ использовались электроприборы, выделяющие большое количество тепла, которое могло стать причиной пожара. Поэтому, согласно нормам технологического проектирования, помещение относится к категории «В» пожароопасных помещений.

Во избежание пожара, пожароопасное оборудование обеспечено специальными термостойкими подставками и теплоотводящими радиаторами.

Легко воспламеняющиеся жидкости хранились в термостойкой герметичной посуде, которая открывалась только в момент их использования.

В качестве мер, обеспечивающих противопожарную защиту, применяются средства пожаротушения: огнетушители ОУ-5, ОХП-10, ящики с песком, средства индивидуальной и коллективной защиты.

Площадь помещения, где проводились работы по ремонту составляет 48 м² и внутри комнаты находится один огнетушитель типа ОУ-5.

Следовательно, помещение отвечает требованиям и является безопасным с пожарной точки зрения.

7. Экономическая часть

Расчет себестоимости и цены ремонтных работ

Себестоимость продукции - это один из важнейших экономических показателей деятельности промышленных предприятий и объединений, выражающий в денежной форме текущей затраты предприятия, связанные производством реализацией продукции.

Себестоимость ремонтных работ рассчитывается по статьям калькуляции.

В данном дипломном проекте расчет затрат на комплектующие изделия производится с учетом интенсивности отказов.

1 Затраты на покупные и комплектующие изделия:

схема надежность отказ диагностика

(10)

где л₁ - интенсивность отказов самого дорого элемента,

л₂ - наименьшая интенсивность отказов;

Ц - цена наиболее дорогого элемента;

N - количество групп элементов.

2 Затраты на основные и вспомогательные материалы:

(11)

где i=1 - количество наименований основных и вспомогательных материалов;

Рi - расход i-го материала;

Цi - цена i-го материала, руб.

Затраты на припой:

Затраты на канифоль:

Затраты на спирт:

Затраты на бязь:

Затраты на основные и вспомогательные материалы:

3 Затраты на транспортно-заготовительные расходы (10% от стоимости

комплектующих элементов)

(12)

4 Затраты на основную заработную плату радиомеханика 4 разряда

(13)

где Тшт - трудоемкость, затраченная на ремонт и проверку изделия,

Счi - часовая тарифная ставка радиомеханика 3-го разряда, (14,45 руб.);

Кпр - коэффициент премирования (1,6);

Кр - районный коэффициент (1,15).

5 Дополнительная заработная плата составляет 20% от основной заработной платы

, (14)

6 Фонд оплаты труда производственных рабочих складывается из основной заработной платы и дополнительной заработной платы

, (15)

7 Отчисления на социальные нужды составляют 26% от фонда оплаты труда производственных рабочих

, (16)

8 Цеховые расходы составляют 176% от основной заработной платы радиомеханика

, (17)

9 Затраты на электроэнергия

, (18)

где Кс - коэффициент спроса (0,4 - 0,5);

Кw - коэффициент потери электроэнергии в сети (1,04 - 1,05);