Поверочный конструкторский расчет надежности

Т_ср=3000 ч – заданная наработка на отказ. Вероятность безотказной работы р(t)=0,9. При расчёте надёжности допускаем, что отказы элементов внезапные и независимые.

Интенсивность отказа элементов с учётом условий эксплуатации ЭА:

λ_i = λ_0i∙k∙a_i(T,k_н),

где λ_0i – номинальная интенсивность отказов;

k =2,8 – поправочный коэффициент на условия эксплуатации (носимая ЭА),

Средние значения коэффициентов нагрузки k_н, учитывающего режим электрической нагрузки:

· для резисторов – 0,6,

· для конденсаторов – 0,7,

· для диодов – 0,5.

Поправочный коэффициент a_i(T,k_н) в зависимости от температуры Т^о и коэффициента нагрузки k_н:

· для резисторов – 1,

· для конденсаторов – 0,6,

· для диодов – 0,6.

Интенсивность отказа микросхем:

λ_мс=(0,01∙3+0,017∙2) ∙2 ∙10^-6=0,213∙10^-6 1/ч

Интенсивность отказа диодов:

λ_VD=0,2∙5 ∙2∙0,5∙10^-6=1,0∙10^-6 1/ч

Интенсивность отказа кварцевых резонаторов:

λ_Q=0,002∙2∙10^-6=0,04∙10^-6 1/ч

Интенсивность отказа джапмеров:

λ_J=0,1∙5∙2∙10^-6=1,0∙10^-6 1/ч

Интенсивность отказа разъёмов:

λ_X=0,003∙30∙2∙10^-6=0,18∙10^-6 1/ч

Интенсивность отказа конденсаторов:

λ_C = (12∙0,01+2∙0,015) ∙0,6∙2∙10^-6=0,18∙10^-6 1/ч

Интенсивность отказа резисторов:

λ_R=22∙0,01∙0,6∙2∙10^-6=0,44∙10^-6 1/ч

Интенсивность отказа паяного соединения:

λ_0ОМ=214·0,01·10^-6=2,14·10^-6 1/ч

Интенсивность отказа системы:

λ= (0,128+2+0,04+1+0,18+0,18+0,44)∙10^-6 =5,8∙10^-6 1/ч

Среднее время наработки на отказ:

Т_{ср.расч.}=1/λ = 172413,8 ч.

Т_{ср.расч.}=172413,8 ч > Т_ср.= 3000 ч.

Таким образом расчётное среднее время наработки на отказ Т_{ср.расч.} превышает заданное время наработки на отказ ячейки Т_ср.

Рассчитаем вероятность безотказной работы за 3000 часов:

Р(t) = е^{-l· t}     

Р(t) = ехр(-5,8∙10^-6∙3000) = 0,98.

Вероятность работы для 3000 ч Р(t)=0,8, что превышает заданную вероятность работы Р(t)=0,95.

рис.3

3.3.5 Расчет на электромагнитную совместимость

Основными электрическими параметрами линий связи являются: погонная емкость и индуктивность, а электрические параметры определяются физическими характеристиками: относительной электрической и магнитной проницаемостью и конструктивными параметрами, а именно коэффициентом формы. Значение коэффициента формы определяется конструкцией линий связи, оно зависит только от ее формы, размеров и расположения. Для копланарных линий связи коэффициент формы считается:

w – ширина проводника;

b – расстояние между ними;

T – толщина.

Расчёт погонных параметров линии связи

 ; где

, ,  – погонные значения взаимной емкости, взаимоиндукции и задержки;

 – диэлектрическая проницаемость воздуха;

 – магнитная проницаемость воздуха;

,  – относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости платы;

,  – диэлектрические проницаемости платы и лака соответственно (значения диэлектрических проницаемостей приведены для стеклотекстолита);

 – относительная магнитная проницаемость.

.

Следовательно: .

Критическая длина линий связи:

Определим, к какому классу относятся линии связи:

Исходя из того, что частота процессора ~20 MHz, минимальная длительность фронта сигнала, передаваемого по линии связи .

Средняя длина линий связи:

Выполняется условие , а значит линии классифицируются, как электрически короткие.

Определим комплексную составляющую помехи:

Параметры, МК

Комплексное взаимодействие:

Взаимная ёмкость:

Взаимоиндукция:

Таким образом, помеха при согласном включении:

А при встречном:       

Полученные значения комплексных взаимодействий удовлетворяют допустимому значению: Uп<Uдоп=0,9В.

Вывод

В процессе разработки проекта интерфейсного модуля RS2-4.5x был проделан ряд работ:

· Проведен анализ конструкции и принципов функционирования интерфейсного модуля RS2-4.5x,

· Разработаны и документированы принципы функционирования модуля.

· Разработана структура модуля на типовых (стандартных) микросхемах.

· Разработаны принципиальная электрическая схема модуля и конструкция печатной платы.

· Проведены поверочные конструкторские расчеты.