Мультимедійний підсилювач для домашнього комп'ютера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕННЯ

У даній роботі проводитимемо аналіз надійності і працездатності мультимедійного підсилювача для домашнього комп'ютера. В даному пристрої можна виділити чотири функціональних вузла (ФВ), за якими буде здійснюватися розрахунок надійності, а потім проводитись розрахунок надійності для всього приладу. На основі такого аналізу можливо буде зробити висновки щодо надійності та безвідмовності заданого приладу. Після цього для того, щоб впевнитися у вірності розрахунків, необхідно провести уточнюючий розрахунок для одного з ФВ.

В результаті отримуємо інформацію щодо надійності даного приладу, можливо, зможемо виявити деякі недоліки і припустити шляхи підвищення надійності.

1. АНАЛІЗ ОБ'ЄКТА ТА УМОВИ ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ

1.1 Призначення, функції, склад і структура об'єкта

Основною метою представленого розділу є розгляд призначення, принципів дії, складу, основних параметрів і умов використання мультимедійного підсилювача для домашнього комп'ютера.

Даний прилад є дуже практична річ. Не секрет, що звичайні комп'ютерні колонки не завжди задовольняють як по вихідний потужності так і за ціною. Мультимедійний підсилювач, представлений в даній роботі, має низку переваг у порівнянні зі звичайними комп'ютерними колонками. Він має вихідну потужність близько 20 .. 30 Вт, компактні розміри і невисоку вартість. Також плюсом можна вважати його простоту у використанні.

Перейдемо до аналізу об'єкта, а саме його принципової схеми.

Схему електричну принципову мультимедійного підсилювача для домашнього комп'ютера можна розбити на 10 вузлів:

А1 - коммутатор сигналів;

А2 - темброблок, що забезпечує регулювання відносного рівня низьких і високих частот, балансу і гучності;

А3 - власне підсилювач потужності звукових частот (ППЗЧ);

А4 - приймач діапазону УКХ ЧМ мовлення;

А5 - блоку затримки підключення гучномовців (захист від клацання при включенні);

А6 - індикатор рівня вхідного сигналу на мікросхемі АМ6884

А7 - блок керування швидкістю обертання вентилятора активного охолодження

А8 - блок живлення;

А9 та А10 -- вузли, винесені на передню панель органи управління та налаштування.

Для спрощення аналізу роботи приладу розіб'ємо схему на 4 функціональні вузла (ФВ):

ФВ 1 - включає приймач ЧМ і комутатори сигналів;

ФВ 2 - складається з темброблока, УМЗЧ і блоку затримки підключення гучномовця;

ФВ 3 - включає в себе блок живлення і схему управління вентилятором;

ФВ 4 - індикатори вихідного сигналу та органи управління.

Структурна схема приладу представлена на мал. (1.1)

Малюнок 1.1 - Структурна схема мультимедійного підсилювача для домашнього комп'ютера.

1.2 Кліматичні та механічні дії, основні ЗВЧ [2]

Для кожного приладу, враховуючи умови його експлуатації, існує ряд впливів, відповідно до основних норм експлуатації радіотехнічної апаратури. Основні впливу для мультимедійного підсилювача для домашнього комп'ютера представлені в табл. 1.1



Таблиця 1.1 - Норми кліматичних і механічних впливів

Вид впливу, характеристики	Норми впливу	Допуск
	Група 1
Вібростійкість	-	-
Вібропрочність	-	-
Відсутність резонансу в конструкції: діапазон частот, Гц амплітуда вібропереміщення, мм	10-30 0.5-0.8	± 1 ± 15 %
Ударна стійкість	-	-
Ударна стійкість	-	-
Міцність при транспортуванні (в упакованому вигляді): тривалість ударного імпульсу, мс прискорення пікове, g число ударів в хвилину загальне число ударів, не менш	5-10 5, 10, 25 40-80 13000	- ± 20 % - -
Міцність при падінні	-	-
Теплотривкість: робоча температура, ? С гранична температура, ? С	40 55	± 3 ± 3
Холодостійкість: робоча температура, ? С гранична температура, ? С (*)	5 -40(-50)	± 3 ± 3
Вологостійкість: відносна вологість,% температура, ? С	80 25
Герметичність при зануренні у воду на глибину, м	-	-
Захищеність від впливу дощу з інтенсивністю, мм / хв	-	-
Захищеність від впливу соляного (морського) туману з водністю, г/мм3	2-3	-
Захищеність від впливу повітряно-пилового потоку зі швидкістю, м / с	-	-
Стійкість до зниженого атмосферного тиску, кПа	60	± 0.6

* Величини в дужках наведені для другого ступеня жорсткості

Також для радіотехнічних приладів існує ряд основних зовнішніх факторів (ЗВЧ). Основні ЗВЧ для мультимедійного підсилювача для домашнього комп'ютера в табл. 1.2 [3]

Таблиця 1.2 Характеристика ЗВЧ і їх вплив на задану конструкцію

Група ЗВЧ	Вид ЗВЧ	Найменування	Одиниці виміру	Вплив на конструкцію ЕА
Удар	Механічний удар, удар при вільному падінні, сейсмічний удар	Пікове ударне прискорення	м · с-2	Дані впливи деформують конструкцію і елементи виробу, що в свою чергу призводить до утворення в них механічних напружень і механічного руйнування.
		Тривалість дії ударного прискорення (?і)	с
		Форма імпульсу ударного прискорення	-
		Спектр ударного імпульсу	-
		Частота повторення ударів	с-1, мин-1
		Напрямок впливу удару
		Висота падіння	м, мм
Механічний тиск	Динамічний тиск	Швидкість зміни динамічного тиску	Па·с-1	Динамічний тиск може призвести до механічним пошкодженням та руйнування.
		Форма імпульсу динамічного тиску
		Граничне значення динамічного тиску	Па
		Тривалість дії динамічного тиску	с, мин, ч
		Напрямок впливу динамічного тиску
Вплив вологості повітря	Підвищена (знижена) вологість	Відносна вологість при даній температурі	%	Вологість повітря призводить до окислення елементів, що в свою чергу веде до змін параметрів об'єктів та повного виходу їх з ладу.
		Абсолютна вологість	г·м-3
		Тривалість дії	год, сут
Електричний струм	Постійний електричний струм	Сила постійного електричного струму	А	Дія електричного струму, як негативне, має місце за рахунок перевищення допустимих параметрів електронного засобу. У такому випадку ЕРЕ (або на час, або остаточно) виходять з ладу, Ізоляційне покриття нагрівається, плавиться, внаслідок чого може виникнути спалах.
		Полярність постійного електричного струму	+
		Щільність постійного електричного струму	А·м-2
		Тривалість постійного електричногоструму	с, мин, год
	Змінний електричний струм	Частота змінного електричного струму	Гц
		Чинне значення змінного електричного струму	А
		Щільність змінного електричного струму	А·м-2
		Тривалість впливу змінного електричного струму	с, мин, ч
	Електричний імпульс струму (напруги)	Форма електричного імпульсу
		Амплітуда імпульсу	А (В)
		Тривалість імпульсу	с

2. ВИЗНАЧЕННЯ ВИМОГ ПО НАДІЙНОСТІ ВИРОБИ

2.1 Вимоги до об'єкта по застосуванню [4]

Мультимедійний підсилювач для домашнього комп'ютера - це виріб конкретного призначення, що має один варіант застосування. За працездатності - це виріб виду I, який в процесі експлуатації може знаходитися в двох станах - працездатному та непрацездатному. По режиму застосування (функціонування) - це виріб тривалого безперервного застосування і багаторазового циклічного застосування, відновлюваний, що не обслуговуються, ремонтується знеособленим способом. Основним процесом, що визначає перехід в граничний стан, є зношування.

При експлуатації:

1) Дотримуватись необхідні вимоги експлуатаційної документації;

2) Контроль стану вироби;

3) Ремонт своєчасно, з використанням нових технологій;

4) Своєчасна і періодична діагностика.

2.2 Вибір номенклатури і визначення показників надійності

Вимоги по надійності - це сукупність кількісних і (або) якісних вимог про безвідмовності, довговічності, ремонтопригодності, збереження, притримування яких забезпечує експлуатацію виробів з даними показниками ефективності, безпеки, екологічності, життєвості та інших складових якості, які залежать від надійності вироби, або можливості його використання. Задамося значеннями типових показників надійності:

- Ймовірність безвідмовної роботи Р(tб.р)=0.99;

- час безперервної сеансу безвідмовної роботи tб.р.=200 год.;

- коефіцієнт готовності Кг=0,99;

- номінальний фонд часу, протягом якого об'єкт може використовуватися за призначенням tн.=2роки;

- коефіцієнт оперативної готовності Ког=0,98;

- коефіцієнт технічного використання Кти=0,95;

2.3 Формування критеріїв відмов та критеріїв граничних станів [3]

Критеріями відмов для ФВ № 1 є:

- Припинення виконання виробом заданих функцій - відсутність сигналу на виході блоку;

- Зниження якості функціонування - зменшення потужності звукового сигналу і збільшення шуму на виході блоку.

Критеріями відмов для ФВ № 2 є:

- Припинення виконання виробом заданих функцій - відсутність сигналу на виході блоку;

- Зниження якості функціонування - збільшення шуму на виході блоку, зниження чутливості, зниження коефіцієнта підсилення.

Критеріями відмов для ФВ № 3 є:

- Зниження якості функціонування - збільшення шуму на виході блоку, зниження чутливості, зниження коефіцієнта підсилення;

- Зниження якості функціонування - зниження вихідної потужності і електричних характеристик;

- Припинення виконання виробом заданих функцій - відсутність напруження харчування на виході блоку;

- Зовнішні прояви у вигляді шуму, стукоту вентилятора, вібрації та перегріву.

Критеріями відмов для ФВ № 4 є:

- припинення виконання виробом заданих функцій - відсутність сигналу на виході блоку;

- відсутність реакції пристрою при дії на органи управління;

- відсутність реакції індикаторів на зміну вихідних параметрів сигналу.



3. РОЗПОДІЛ НОРМ ПОКАЗНИКІВ НАДІЙНОСТІ ПО СКЛАДОВИМ ЧАСТИНИНАМ

3.1 Нормування показників надійності [6]

Для кожного ФВ підраховуємо кількість типів елементів, розраховуємо середні сумарні інтенсивності відмов за типами елементів і сумарну середню інтенсивність відмов для кожного ФВ за формулами (2.1) та (2.2) і заносимо результати в таблицю 3.1.

Сумарна інтенсивність відмов по вузлу розраховується:

, (3.1)

де - сумарна інтенсивність відмов однакових елементів вузла.

Сумарна інтенсивність відмов розраховується:

, (3.2)

де - інтенсивність відмов одного елемента;

- Кількість однакових елементів у вузлі;

- коефіцієнт впливу рівня якості.

Таблиця 3.1 - інтенсивність відмов

№	Вид элемента				10-6 ч-1
Функціональний вузел №1
1	Резистори підстроєчні	0,0037	2	10	0,074
2	Резистори	0,0037	1	10	0,037
4	Реле	0,0059	1	2,9	0,0171
7	ЧМ тюнер	0,035	1	10	0,35
8	Контакти пайки	0,0091	33	10	3,003
9	Провідні доріжки	0,005	25	10	1,25
= 5,313•10-6 ч-1
2 Функціональний вузел
1	Резистори підстроєчні	0,0037	8	10	0,296
2	Резистори	0,0037	3	10	0,111
3	Конденсатори пленочні	0,00051	11	10	0,0561
4	Конденсатори оксидні	0,00012	3	1,5	0,00054
5	Діоды	0,0038	1	5,5	0,0209
6	Реле	0,0059	2	2,9	0,0342
7	Мікросхеми	0,033	4	10	1,32
8	Контакти пайки	0,0091	103	10	9,373
9	Провідні доріжки	0,005	64	10	3,2
=15,22 ч-1
3 Функціональний вузел
1	Резистори підстроєчні	0,0037	1	10	0,037
2	Резистори	0,0037	6	10	0,222
3	Конденсатори пленочні	0,00051	7	10	0,0357
4	Конденсатори оксидні	0,00012	5	1,5	0,0009
	Мікросхеми	0,0035	2	10	0,07
	Диодный мост	0,02	2	5,5	0,22
	Трансформатори	0,022	2	3	0,132
	Запобіжник	0,01	2	10	0,2
	Перемикачі	0,01	1	1,0	0,01
	Роз'єми	0,04	8	1	0,32
	Транзистор	0,00074	1	5,5	0,004
	Діод	0,035	2	5,5	0,385
	Світлодіод	0,0038	1	5,5	0,0209
	Стабілітрон	0,002	1	2,4	0,0048
	Контакти пайки	0,0091	110	10	10,01
	Провідні доріжки	0,005	66	10	3,3
=14,9 ч-1
4 Функціональний вузел
	Резистори підстроєчні	0,0037	7	10	0,259
	Резистори	0,0037	6	10	0,222
	Конденсатори пленочні	0,00051	2	10	0,0102
	Конденсатори оксидні	0,00012	2	1,5	0,0004
	Мікросхеми	0,0035	1	10	0,035
	Світлодіод	0,0038	11	5,5	0,2299
	Перемикачі	0,01	3	1,0	0,03
	Контакти пайки	0,0091	79	10	7,189
	Провідні доріжки	0,005	48	10	2,4
= 10,37•10-6 ч-1

3.2 Розрахунок показників надійності [3]

Інтенсивність відмов всього об'єкта визначаємо за формулою:

, (3.3)

де - загальна кількість складових частин.

Виконавши обчислення, отримали ?=45,803•10-6 ч-1.

Знайдемо коефіцієнт вагомості для кожної j-ї складової частини за формулою:

, (3.4)

Підставивши необхідні значення в (3.3) отримали такі значення коефіцієнтів вагомості:

ФВ №1: 0,117

ФВ №2: 0,332

ФВ №3: 0,325

ФВ №4: 0,226

По знайденому значенню aj розраховуємо необхідні значення показників надійності (імовірності безвідмовної роботи за заданий час і час середнього наробітку до відмови) j-ї складової частини за формулами:

, (3.5)

, (3.6)

где P(t), Т - необхідні для всього об'єкта значення відповідних показників надійності. Отримані результати занесені в таблицю 3.2.

Таблица 3.2.

	Pj(t)	Tj г
ФВ №1	0,999	1700
ФВ №2	0,997	602,4
ФВ №3	0,997	615,4
ФВ №4	0,998	884,9

Визначимо необхідну значення коефіцієнта готовності Kгj j-ї складової частини. Причому зробимо припущення, що при відновленні відмовила складової частини інші складові частини не функціонують. У такому випадку працює формула:

(3.7)

Провівши обчислення, отримали Kг=0,997

Далі розраховуємо середній час відновлення об'єкта:

, (3.8)

где qk=?к/?, Твк - середній час відновлення k-го функціонального вузла. Параметрами ТВК задаємося самостійно і вибираємо для них такі значення:

Тв1=0,5 год; Тв2=1,5 год; Тв3=1,5год; Тв4=1год.

Підставивши значення в (3.4) отримали наступні значення середнього часу відновлення об'єкту: Тв=1,3 год

За заданої ймовірності безвідмовної роботи для всього пристрою і заданої тривалості часу безперервної роботи визначимо необхідну інтенсивність відмов за формулою:

?з = - ln Pз/tб.р , (3.9)

У ході обчислень отримали ?з=5,03•10-5 ч-1

Далі визначимо нормоване значення інтенсивності відмов, та ймовірності безвідмовної роботи j-ї складової частини:

?зi=?з?аj (3.10)

Pзi(t)=1-?зi?tб.р (3.11)

Отримані результати мають такий вигляд:

ФВ№1: ?зi=5,888•10-6 ч-1 Pзi=0,999

ФВ№2: ?зi=1,67•10-5 ч-1 Pзi=0,997

ФВ№3: ?зi=1,635•10-5 ч-1 Pзi=0,997

ФВ№4: ?зi=1,137•10-5 ч-1 Pзi=0,998

Для розрахунку коефіцієнта готовності скористаємося формулою:

. (3.12)

Коефіцієнт оперативної готовності розраховуємо за формулою (3.13). На малюнку 3.2 зображена залежності коефіцієнта оперативної готовності від t

Ког= Кг(t) е-?•tб.р . (3.13)



Графік залежності коефіцієнта готовності від t представлений на малюнку 3.1.

Малюнок 3.1 - Графік залежності коефіцієнта готовності від часу напрацювання

Малюнок 3.2 - Залежність коефіцієнта оперативної готовності від часу напрацювання

Зіставивши результати, отримані під час розрахунків із заданими характеристиками можна помітити, що жоден параметр не вийшов за рамки припущення поставлені нами. Графіки залежностей коефіцієнтів готовності підтверджують теоретично передбачувані залежності.

електронний комп'ютер мультимедійний підсилювач



4. УТОЧНЮЮЧИЙ РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ ОДНОГО З ФВ [4]

Метою уточнюючого розрахунку є отримання найбільш точної оцінки показників безвідмовності за рахунок більш адекватної імовірнісної моделі розподілу напрацювання до відмови та більш повного врахування факторів, які впливають на безвідмовність. Розрахунок буде проводитися для ФВ №1. До цього функціонально вузла входять такі елементи: К1, R1, R2 та ЧМ тюнер.

Розглянемо уточнюючий розрахунок інтенсивності відмов для мікросхеми. Інтенсивність відмов виліковується за формулою:

, (4.1)

де, С1 - інтенсивність відмов, пов'язана з відмовами кристалів, дорівнює 0.005;

- коефіцієнт впливу підвищення температури(див.4.2);

С2 - інтенсивність відмов пов'язана з відмовою корпусу,дорівнює 1,96 ;

- коефіцієнт впливу навколишніх умов. Дорівнює 4;

- коефіцієнт впливу рівня якості, дорівнює 10;

- коефіцієнт, який враховує рівень пізнання технічного процесу(див.4.3).

Коефіцієнт впливу підвищення температури вираховується за формулою:

, (4.2)

де, - енергія активації, яка дорівнює 0,32 еВ;

- температура переходу, дорівнює 53.70;

- сталий коефіцієнт, дорівнює 298.

Після розрахунків виходить, що коефіцієнт впливу підвищення температури дорівнює 0.41.

Коефіцієнт, який враховує рівень пізнання технічного процесу можна вирахувати з формули:

, (4.3)

де, - тривалість використання технології, дорівнює 10 років.

Звідси виходить, що коефіцієнт врахування рівня пізнання технічного процесу дорівнює 0,064.

Інтенсивність відмов для мікросхеми враховуючи всі дані і коефіцієнти дорівнює ?р=6,33•10-6 год-1.

Для всіх інших елементів інтенсивність відмов вираховується за формулою:

. (4.4)

де ?0 - базова інтенсивність відмов групи виробів;

М - кількість коефіцієнтів моделі;

?і - поправочні коефіцієнти, враховуючі умови та режими експлуатації виробів, особливості конструкції, відпрацьованості технологічного процесу тощо.

Знайдемо інтенсивність відмов для резисторів підстроєних РП1-61в. Для розрахунку інтенсивності відмов резисторів підстроєних необхідно знати коефіцієнти , , , , та значення .

Величина базової інтенсивності відмов ?0=0,0024•10-6 год-1

Коефіцієнт впливу температури вираховується за формулою (4.2) і дорівнює = 1.827.

Коефіцієнт впливу потужності розсіяння розраховується за формулою:

, (4.5)

де Р - потужності розсіяння (0,25 Вт);

=0,582

Коефіцієнт впливу жорсткості електричного режиму праці розраховується за формулою:

, (4.6)

де А=0,71, В=1,1, S=0.784;

=1,682

Значення впливу рівня якості ?Q=10.

Коефіцієнт впливу жорсткості умов експлуатації ?Е=4.

Користуючись формулою (4.4) отримали такий результат:

?р=4,3•10-6 год-1.

Розглянемо уточнюючий розрахунок інтенсивності відмов для реле. Інтенсивність відмов виліковується за формулою:

,(4.7)

де А=0,19 при номінальній температурі 85 ?С;

Т0 - температура навколишнього середовища (30 ?С).

Підставивши у (4.7) необхідні значення отримали ?0=7,204•10-4.

Коефіцієнт контактної форми ?Q=3,0.

Коефіцієнт впливу кількості комутацій ?CYC=0,15.

Коефіцієнт впливу електричного навантаження ?L=1.15

Значення коефіцієнту впливу конструкції реле та характеру застосування ?F=6.

Значення впливу рівня якості ?Q=2,9.

Коефіцієнт впливу жорсткості умов експлуатації ?Е=8.

Користуючись формулою (4.4) отримали такий результат:

?р=0,015•10-6 год-1.

Уточнена інтенсивність відмов ФВ №1 розраховується:

, (4.8)

і дорівнює після підрахунків 10,7•10-6 год-1.

Далі розрахуємо ймовірність безвідмовної роботи за формулою (4.9) та побудуємо залежність від часу напрацювання(мал.4.1.).

. (4.9)

Малюнок 4.1 - Графічна залежність ймовірності безвідмовної роботи від часу

При деградаційних відмовах, які властиві більшості елементів сучасної ЕА, необхідно користуватись DN - розподілом напрацювань до відмови елемента. D - розподіл має два особливих параметри: параметр ? - параметр масштабу DN - розподілу; ? - коефіцієнт варіації, який для нашого випадку ?=1. Розрахуємо параметр масштабу:

. (4.10)

де коефіцієнти T0j - середнє напрацювання електрорадіоелементів до відмови, яке залежить від значень .

Отже .

Вірогідність відмов при DN - розподілу

, (4.11)

де F(t) - функція, яка знаходиться за формулою

, (4.12)

де Ф - функція Лапласа.

Цю функцію можна привести до типового виду:

, (4.7)



де .

Користуючись мал. 4.2 та ДСТУ 2992-95 Розрахуємо та складемо таблицю для будування залежності вірогідності відмов при уточненому розрахунку від часу.

Малюнок 4.2 - Залежність середнього напрацювання до відмови

Таблиця 4.1 - Залежність вірогідності відмови PУТII при уточненому розрахунку від часу t

№ з/п	t, годин	x=t/?	F(x)	PУТ(t)=1-F(t)
1	0	0	0	1
2	22 100	0,1	0,00408	0,99592
3	44 200	0,2	0,06375	0,93625
4	66 300	0,3	0,16573	0,83427
5	88 400	0,4	0,27061	0,72939
6	110 500	0,5	0,36498	0,63502
7	132 600	0,6	0,44638	0,55362
8	154 700	0,7	0,51574	0,48426
9	176 800	0,8	0,57472	0,42528
10	198 900	0,9	0,62502	0,37498
11	221 000	1	0,6681	0,3319

Малюнок 4.3 - Залежність ймовірності безвідмовної роботи від часу



5 РОЗРАХУНОК ПОЛІВ ДОПУСКУ НА ВИЗНАЧАЮЧИЙ ПАРАМЕТР ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛУ [4]

Розрахунок полів допусків на визначаючий параметр будемо проводити для ФВ №1. Визначаючим параметром для цього ФВ буде коефіцієнт передачі. Моделювання роботи даної схеми будемо проводити в системі Electronics Workbench, звідки і отримаємо значення для розрахунку Аі. Цей коефіцієнт буде визначатися наступним чином

, (5.1)

де UВИХ=10 В, UВХ=12 В.

Тоді згідно з (4.1) K=0,83, тобто номінальне значення y0=0,82. Даний коефіцієнт передачі є функцією двох змінних

, (5.2)

де y - визначаючий параметр.

Визначаючий параметр розраховується за допомогою наступної формули

, (5.3)

де y0 - номінальне значення визначаючого параметру.

Знайдемо залежність визначаючих параметрів від первинних параметрів за допомогою формули



, (5.4)

де - різниця між встановленим і номінальним значенням визначаючого параметру для кожного з чотирьох елементів;

- різниця між отриманим значенням при зміні параметру та його номінальним значенням кожного з чотирьох елементів.

Для кожного елементу його номінальне значення будемо збільшувати на 5%. Після проведеного досліду користуючись (5.3) та (5.4) отримали наступні результати:

АR1=4,2•10-4;

AR2=4,5•10-4;

Розрахуємо коефіцієнти впливу для кожного елементу за формулою:

, (5.5)

Згідно з отриманими значеннями коефіцієнтів А та (5.5) маємо такі коефіцієнти впливу:

- для R1 KB1=0,35;

- для R2 KB2=0,45;

Для розрахунку значення поля допуску на відносну похибку первинного параметру скористаємося формулою:

, (5.6)

де та - нижнє та верхнє допустимі значення на відносні похибки, які рівні згідно -5% та +5%.

Значення отримали рівним 0, адже допуск на елементи є симетричний.

Визначимо середнє значення поля допуску на відносну похибку визначаючого параметру за наступною формулою

. (5.7)

Згідно з (4.6) 0.

Визначимо половину поля допуску на відносну похибку визначаючого параметру за формулами

, (5.8)

згідно з (5.8) -5%;

, (5.9)

де ?=0,587 для вірогідності P=0,99 (? - коефіцієнт гарантованої надійності).

Згідно з (4.8) та 11,7%.

Розрахуємо граничні значення поля допуску на відносну похибку визначаючого параметру за формулами:

, (5.10)

. (5.11)

Згідно з (5.10) та (5.11) -11,7%, а 11,7%.

Розрахуємо граничні значення визначаючого параметру по наступним формулам

, (4.11)

. (4.12)

Згідно з (4.11) і (4.12) 19,6•103 та 24,5•103.

На цьому етапі були розраховані нижня та верхня границя визначаючого параметру. На значення цих границь впливає кількість коефіцієнтів впливу та їх величина. Тобто більша кількість впливових коефіцієнтів призведе до розширень цих границь.

6 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРИЧНОЇ НАДІЙНОСТІ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛА [5]

Метою даного етапу є розрахунок оцінки вірогідності безвідмовної роботи ФВ, який був обраний для аналізу на попередньому етапі. Початковими даними для розрахунку є:

1. Значення допусків на визначаючий параметр [yH, yB];

2. Значення коефіцієнта впливу KBi на попередньому етапі.

Аналізуючи коефіцієнти впливу, отримані на попередньому етапі визначаємо коефіцієнти чутливості для резисторів по формулі:

. (6.1)

АR1=0,043 AR2=0,051

Далі необхідно визначити параметричну інтенсивність відмов

, (6.2)

де чисельник дробі - параметрична відмова для впливового елементу у процентах, тобто для резисторів недротяних змінних - 72%.

Згідно з (6.2) 0,14·10-6 1/год. Користуючись графіком 4.2, та прийнявши tH=2·104 для 0,14·10-6 1/год маємо що середнє напрацювання до параметричної відмови T0і =3,2·105 годин.

Розрахуємо швидкість дрейфу параметрів елемента як

, (6.3)

де =22,5 кОм, =22 кОм, T0п R10=3,2·105 годин.

Маємо аі=1,6•10-3.

Визначимо середню швидкість зміни визначаючого параметру

. (6.4)

Згідно з (6.4) a=-0,78·10-6. Коефіцієнт варіації приймемо рівним ?=1. Знаходимо вираз для розрахунку вірогідності безвідмовної роботи при параметричній надійності

.(5.5)

Графік безвідмовної роботи згідно з (6.5) зображений на рисунку 5.1.

Вірогідність безвідмовної роботи при параметричній надійності .

Рисунок 6.1 - Графік вірогідності безвідмовної роботи по параметричній відмові



7. РОЗРАХУНОК ПОКАЗНИКІВ ЗБЕРІГАННЯ ТА ДОВГОВЫЧНОСТІ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛА

7.1 Розрахунок показників зберігання

В цьому розділі проведемо розрахунок показників зберігання спочатку для окремих елементів, а потім і для усього 5 вузла. Такий розрахунок є дуже важливим для оцінки об'єкта в цілому. Інтенсивність відмов при зберіганні ?хр окремих елементів знаходять за формулою:

, (7.1)

де - інтенсивність відмов елемента, що розглядається;

- інтенсивність відмов групи виробів при зберіганні;

- інтенсивність відмов групи виробів при експлуатації;

- коефіцієнт, що враховує вплив умов зберігання.

Рекомендовані ДСТУ 2992-94 значення при зберіганні виробів:

– в неопалюваному приміщенні - 1,2;

– під навісом - 1,4.

Данні для резисторів R1 та R2 відсутні, тому відношення

Резистори R1 та R2 однакові, тому інтенсивність відмов при зберіганні теж буде однакова. Після розрахунку за формулою (7.1) ?хр отримали 4,07•10-12 год-1. За знайденим значенням інтенсивностей відмов при зберіганні для окремих елементів сумарну інтенсивність відмов знаходять об'єкта при зберіганні:

, (7.2)

?хр = 8,14•10-12 год-1. За сумарною інтенсивністю відмов знаходять средний срок зберігання (7.3), гамма-відсотковий термін зберігання (7.4) та ймовірність безвідмовного зберігання за завданий час (7.5)

, (7.3)

, (7.4)

, (7.5)

Данні, отримані після підрахунку:

Тс=2,46•1011 год =2,47•109 год =0,999

7.2 Розрахунок показників довговічності

Довговічність виробів (електронних пристроїв і систем) - це властивість зберігати працездатність до настання граничного стану при встановленій системі обслуговування і ремонту.

В якості критерію настання граничного стану відновлюваного виробу використовується зниження середнього напрацювання на відмову до мінімально допустимого рівня . Перехід до для коефіцієнта готовності здійснюється за допомогою співвідношення

, (7.6)

де відповідає допустимому значенню коефіцієнта готовності.

=49,5 год



ВИСНОВКИ

В даній курсовій роботі був проведений аналіз мультимедійного підсилювача для домашнього комп'ютера на надійність та безвідмовність. В результаті аналізу виробу були проведені наступні розрахунки:

- орієнтовний розрахунок на надійність та безвідмовність;

- уточнюючий розрахунок надійності та безвідмовності одного функціонального вузла;

- розрахунок полів допуску на визначаючий параметр функціонального вузла;

- розрахунок параметричної надійності функціонального вузла.

На кожному з етапів були розраховані показники надійності та безвідмовності згідно з завданням цього етапу, а також вірогідності безвідмовної роботи при значенні .

Проведений орієнтовний розрахунок по надійності та безвідмовності ФВ показав, що значення цих параметрів, загалом, максимально не відрізняються від заданих у технічному завданні. Уточнюючий розрахунок одного з ФВ підтвердив вірність попередніх орієнтовних розрахунків, тому вважаємо, що інші ФВ відповідають необхідній надійності і безвідмовності.



СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Журнал «Радио» №9, 2006 г.

2. 3. Практическое пособие по учебному конструированию РЭА/ Под ред. К.Б. Круковского-Синевича, Ю.Л. Мазора. - К.: Высшая школа, 1992. - 495 с.

3. 4. ГОСТ 21964-76 Внешние воздействующие факторы. Номенклатура и характеристики.

4. Анализ и обеспечение надежности электронной аппаратуры при проектирование/ М.Ф. Бабаков. - Учебное пособие. Харьков: Национальный аэрокосмический университет, 2002. - 90с.

5. Практическое пособие по учебному конструированию РЭА П69/ В.Т.Белинский, В. П. Гондюк и др.; под редакцией К. Б. Курковского-Синевича.- К.Высшая шк., 1992. - 494с.

6. Проектная оценка надежности электронных аппаратов/ М.Ф. Бабаков., О.С.Уруский. - Учебное пособие. - Харьков: Национальный аэрокосмический университет, 2006. - 49с.

Размещено на Allbest.ru