Расчет показателей надежности состава ЗИП погрешности электронных средств
|
Контрольная работа
«Расчет показателей надежности, состава ЗИП, погрешности электронных средств»
Павловский М.И.
1.
Расчет показателей надежности
Для расчета показателей надежности выбрана схема зарядного устройства на силовом инверторе из журнала «Радиолюбитель» №08 за 2009 год.
Таблица 1 - Определение величины интенсивности отказов
Наименование элемента
|
Обозначение по схеме
|
Количество nj
|
Номинальная интенсивность отказов лj0
, 10-6
ч-1
|
Режим работы
|
Поправочный коэффициент бj
|
Значение nj
*лj0
*бj
|
t
|
kн
|
Аккумулятор |
GB1 |
1 |
0,01 |
45 |
1 |
2,4 |
0,024 |
Амперметр |
PA1 |
1 |
0,01 |
45 |
0,5 |
0,2 |
0,002 |
Аналоговый таймер |
DA1 |
1 |
0,075 |
45 |
1 |
2,4 |
0,18 |
Выключатель |
SA1 |
1 |
0,07 |
45 |
0,8 |
1,8 |
0,126 |
Выпрямитель |
VD6 |
1 |
0,2 |
45 |
0,9 |
0,91 |
0,182 |
Диоды |
VD1-VD5 |
5 |
0,2 |
45 |
0,7 |
0,76 |
0,76 |
Дроссель |
T2 |
1 |
0,02 |
45 |
0,9 |
2,4 |
0,048 |
Конденсаторы |
C1, C7 |
2 |
0,035 |
45 |
0,5 |
0,64 |
0,044 |
Конденсаторы |
C2, C3 |
2 |
0,035 |
45 |
0,4 |
0,9 |
0,063 |
Конденсаторы |
C4, C5 |
2 |
0,035 |
45 |
0,6 |
0,9 |
0,063 |
Конденсаторы |
C6, C8-C13 |
7 |
0,035 |
45 |
0,7 |
1,24 |
0,303 |
Оптопара |
DA2 |
1 |
0,075 |
45 |
1 |
2,4 |
0,18 |
Предохранители |
FU1, FU2 |
2 |
0,5 |
45 |
0,6 |
0,76 |
0,76 |
Резисторы |
R15 |
1 |
0,071 |
45 |
0,4 |
0,51 |
0,036 |
Резисторы |
R3, R5, R6 |
3 |
0,071 |
45 |
0,2 |
0,33 |
0,07 |
Резисторы |
R2, R8, R12, R13 |
4 |
0,071 |
45 |
0,5 |
0,6 |
0,17 |
Резисторы |
R1, R4, R7, R9-R11, R14, R16 |
8 |
0,071 |
45 |
0,3 |
0,42 |
0,238 |
Светодиод |
HL1 |
1 |
0,2 |
45 |
0,7 |
0,76 |
0,152 |
Стабилизатор напряжения |
DA3 |
1 |
1 |
45 |
1 |
2,4 |
2,4 |
Терморезисторы |
RK1, RK2 |
2 |
0,2 |
45 |
0,4 |
0,51 |
0,204 |
Транзисторы |
VT1, VT2 |
2 |
0,5 |
45 |
0,8 |
1,22 |
1,22 |
Трансформатор |
T1 |
1 |
1,09 |
45 |
0,9 |
2,4 |
2,616 |
Выберем поправочные коэффициенты в зависимости от условий эксплуатации устройства (рис. 1).
k1=1, k2=2.5, k3=1;
Рис. 1
Интенсивность отказов изделия:
λ=2.461*10-5
ч-1
;
Определяем среднее время безотказной работы Tm
:
Tm
= 40633.64 ч.
Построим график вероятности безотказной работы P(t) = exp(-λt) рис. 2.
Рис. 2
P(Tm
) = 0.37;
2.
Расчет комплекса одиночного ЗИП
Таблица 2 - Определение состава комплекта ЗИП
Наименование элемента
|
Обозначение по схеме
|
Кол
-
во nj
|
Номинальная интенсивность отказов лj0, 10-6
ч-1
|
Среднее число отказов mi
|
Необходимое число ЗИП
|
Фактическая вероятность необеспечения ЗИП гi
|
Аккумулятор |
GB1 |
1 |
0,01 |
0,0004 |
0 |
0,0006 |
Амперметр |
PA1 |
1 |
0,01 |
0,0004 |
0 |
0,0006 |
Аналоговый таймер |
DA1 |
1 |
0,075 |
0,0030 |
1 |
0,0006 |
Выключатель |
SA1 |
1 |
0,07 |
0,0028 |
1 |
0,0006 |
Выпрямитель |
VD6 |
1 |
0,2 |
0,0081 |
1 |
0,0006 |
Диоды |
VD1-VD5 |
5 |
0,2 |
0,0406 |
1 |
0,0006 |
Дроссель |
T2 |
1 |
0,02 |
0,0008 |
1 |
0,0006 |
Конденсатор |
C1 |
1 |
0,035 |
0,0014 |
1 |
0,0006 |
Конденсатор |
C10 |
1 |
0,035 |
0,0014 |
1 |
0,0006 |
Конденсатор |
C11 |
1 |
0,035 |
0,0014 |
1 |
0,0006 |
Конденсатор |
C12 |
1 |
0,035 |
0,0014 |
1 |
0,0006 |
Конденсатор |
C13 |
1 |
0,035 |
0,0014 |
1 |
0,0006 |
Конденсатор |
C2 |
1 |
0,035 |
0,0014 |
1 |
0,0006 |
Конденсатор |
C3 |
1 |
0,035 |
0,0014 |
1 |
0,0006 |
Конденсатор |
C6 |
1 |
0,035 |
0,0014 |
1 |
0,0006 |
Конденсатор |
C7 |
1 |
0,035 |
0,0014 |
1 |
0,0006 |
Конденсаторы |
C4, C5 |
2 |
0,035 |
0,0028 |
1 |
0,0006 |
Конденсаторы |
C8, C9 |
2 |
0,035 |
0,0028 |
1 |
0,0006 |
Оптопара |
DA2 |
1 |
0,075 |
0,0030 |
1 |
0,0006 |
Предохранитель |
FU1 |
1 |
0,5 |
0,0203 |
1 |
0,0006 |
Предохранитель |
FU2 |
1 |
0,5 |
0,0203 |
1 |
0,0006 |
Резистор |
R1 |
1 |
0,071 |
0,0029 |
1 |
0,0006 |
Резистор |
R11 |
1 |
0,071 |
0,0029 |
1 |
0,0006 |
Резистор |
R15 |
1 |
0,071 |
0,0029 |
1 |
0,0006 |
Резистор |
R16 |
1 |
0,071 |
0,0029 |
1 |
0,0006 |
Резистор |
R3 |
1 |
0,071 |
0,0029 |
1 |
0,0006 |
Резисторы |
R12, R13 |
2 |
0,071 |
0,0058 |
1 |
0,0006 |
Резисторы |
R2, R8 |
2 |
0,071 |
0,0058 |
1 |
0,0006 |
Резисторы |
R5, R6 |
2 |
0,071 |
0,0058 |
1 |
0,0006 |
Резисторы |
R7, R14 |
2 |
0,071 |
0,0058 |
1 |
0,0006 |
Резисторы |
R4, R9, R10 |
3 |
0,071 |
0,0087 |
1 |
0,0006 |
Светодиод |
HL1 |
1 |
0,2 |
0,0081 |
1 |
0,0006 |
Стабилизатор напряжения |
DA3 |
1 |
1 |
0,0406 |
1 |
0,0006 |
Терморезистор |
RK1 |
1 |
0,2 |
0,0081 |
1 |
0,0006 |
Терморезистор |
RK2 |
1 |
0,2 |
0,0081 |
1 |
0,0006 |
Транзисторы |
VT1, VT2 |
2 |
0,5 |
0,0406 |
1 |
0,0006 |
Трансформатор |
T1 |
1 |
1,09 |
0,0443 |
1 |
0,0006 |
Рассчитываем усредненную вероятность необеспечения ЗИП на одну группу сменных элементов:
α=0.96;
γ ≈ 0.0011;
Исходя из полученных данных, рассчитаем значение фактической вероятности обеспечения ЗИП:
αф
= 0.9778 > α
3. Расчет погрешности
Схема функционального узла (рис. 3):
Рис. 3
Параметры элементов:
R1, кОм |
R2, кОм |
R3, кОм |
TKR1, о
С-1
|
TKR2, о
С-1
|
TKR3, о
С-1
|
KCR1, час-1
|
KCR2, час-1
|
KCR3, час-1
|
15±20% |
12±10% |
10±10% |
(5±2)10-3
|
(4±1)10-3
|
(3±1)10-3
|
(6±2)10-5
|
(4±1)10-5
|
(5±1)10-5
|
Исходя из предложенной схемы, получим уравнение зависимости модуля коэффициента передачи от схемных параметров:
Рассчитываем коэффициенты влияния всех параметров по формуле:
Значения коэффициентов влияния:
Параметр |
R1
|
R2
|
R3
|
Коэф. влияния |
2/15 |
2/3 |
1/5 |
Рассчитываем среднее значение производственной погрешности Ei
и величину половины допуска δi
:
E1
=0%, E2
=0%, E3
=0%;
δ1
=20%, δ2
=10%, δ3
=10%;
Рассчитаем значение середины поля рассеивания производственной погрешности:
Ey
пр
=2/15*0+2/3*0+1/5*0 = 0;
Значение половины поля рассеивания ly
пр
производственной погрешности:
ly
пр
= ((2/15)2
*202
+(2/3)2
*102
+(1/5)2
*102
)1/2
≈7.45%;
Параметр |
Ey
пр
|
ly
пр
|
Значение |
0 |
7,45% |
Рассчитаем характеристики температурной погрешности:
E(TKR1
)=0%, E(TKR2
)=0%, E(TKR3
)=0%;
δ(TKR1
)=40%, δ(TKR2
)=25%, δ(TKR3
)=33%;
Среднее значение E(TKY) температурного коэффициента (ТК) выходного параметра и величина половины поля рассеивания l
(
TKY
)
:
E(TKY) = 2/15*0+2/3*0+1/5*0 = 0%;
l(TKY)
= ((2/15)2
*402
+(2/3)2
*252
+(1/5)2
*332
)1/2
≈18.7%;
Среднее значение Ey
t
и величина половины поля рассеивания ly
t
температурной погрешности выходного параметра:
Ey
t
= Δt* E(TKY);
t1=-15o
C, Ey
t1
= (-15-20)*0=0;
t2=35o
C, Ey
t2
= (35-20)*0=0;
ly
t
= |Δt|* l(TKY)
;
t1=-15o
C, ly
t1
= | (-15-20) |*18.7=35*0.187=6.545 o
C;
t2=35o
C, ly
t2
= | (35-20) |*18.7=15*
0.
187=2
.
805 o
C;
Температура/Погрешности |
Ey
t
,
o
C
|
ly
t
,
o
C
|
t1=-15
o
C
|
0 |
6.545 |
| |
|