КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ, Расчет надежности - Разработка программно-аппаратного комплекса для мониторинга рентгеновского симулятора SLS-9
Расчет надежности
В общем случае при конструировании надежность оценивается показателями безотказности и долговечности. Нормируемыми показателями безотказности изделия являются вероятность безотказной работы, средняя наработка до первого отказа или наработка на отказ, параметр потока отказов или интенсивность отказов. Основные показатели долговечности - средний
(гамма - процентный) срок службы и средний (гамма - процентный) ресурс. При прогнозировании надежности изделия радиоэлектронных систем используют расчетные и экспериментально-статические методы. [14] Аналитические методы оценки надежности имеют ограниченные области применения в отношении различных групп изделий, компонентов, видов отказов.
Методы оценки показателей безотказности радиоэлектронных систем при внезапных отказах базируются на упрощенной логико-вероятностной модели независимых отказов компонентов и на наличии исходной справочной информации о - характеристиках комплектующих элементов. Такие методы наиболее применимы для оценки надежности изделий с типовой (унифицированной) базой.
При расчете показателей надежности принимаются следующие допущения: - элементы могут находиться в двух состояниях - работоспособности и неработоспособности;
- функция вероятности безотказной работы элементов подчиняется экспоненциальному закону.
Интенсивность отказов определяется по формуле :
,
Где рэа - суммарная интенсивность отказов РЭА;
Кам - коэффициент, учитывающий наличие амортизации аппаратуры ( Кам = 0,85 при наличии амортизации, Кам = 1 без амортизации) ;
Кк обсл - коэффициент качества обслуживания аппаратуры ( Кк обсл = 1 для бытовой РЭА, Кк обсл = 0,5 для РЭА производственно-технического назначения );
ЭI - эксплуатационная интенсивность отказов i - го типа изделий ;
N - количество типов изделий в РЭА.
Расчетная модель эксплуатационной интенсивности отказов интегральных микросхем имеет вид :
= о Кэ Кпопр,
Коэффициент, учитывающий условия эксплуатации для стационарной аппаратуры в лабораторных условиях равен 1, переносной аппаратуры - 1,7, подвижной - 1,5, применяемой на судах - 2. При эксплуатации интегральных микросхем в облегченных режимах, а также при условии проведения специальных мероприятий по облегчению надежности аппаратуры (проведения входного контроля, дополнительных отбраковочных испытаний плат, узлов, блоков и т. д.) рекомендуется для определения эксплуатационной интенсивности отказов дополнительно использовать поправочный коэффициент Кпопр, равный :
- 0,2 ... 0,4 - при эксплуатации микросхем в облегченных режимах ; 0,4 ... 0,7 - при проведении комплекса дополнительных мероприятий ; 0,1 ... 0,3 - при эксплуатации в облегченном режиме и проведении комплекса дополнительных мероприятий.
В случае отсутствия статических данных по о для ориентировочной оценки эксплуатационной интенсивности интегральных микросхем можно воспользоваться расчетной моделью :
Э = осг Ксл Кэ,
Где осг - интенсивность отказов интегральных микросхем данной группы при нормальных условиях эксплуатации и номинальной электрической нагрузке; для аналоговых и цифровых полупроводниковых интегральных микросхем осг = 42 10-8 1/ч. Коэффициент учитывает степень интеграции и температуру кристалла (корпуса).
В проектируемом приборе используются компоненты со следующими интенсивностями отказов.
Микросхемы К140УД25, К1113ПВ1А имеют интенсивность отказов э = 0,00000042 1/ч
Значение интенсивности отказов полупроводниковых приборов в условиях эксплуатации расчитываются по следующим математическим моделям :
Для диодов выпрямительных и импульсных
Э = осг Кр Кф Кдн Кэ1 Кэ,
Где Кф - коэффициент, учитывающий функциональное назначение прибора и зависит от группы изделия (диоды) и функционального режима работы
(линейный Кф = 1, выпрямительный Кф = 1,5 );
Кдн - коэффициент, зависящий от величины максимально допустимой по техническим условиям нагрузке по мощности рассеивания или среднему прямому току (для диодов выпрямительных и импульсных Кдн = 1);
Кэ1 - коэффициент, зависящий от величины отношения рабочего напряжения к напряжению максимально допустимому по техническим условиям ( Кэ1 = 0,75 ).
Математическая модель для расчета интенсивности отказов кнопок :
Э = осг Кр Ккк Кэ,
Где осг = 7 10-8 1/ч.
Коэффициент режима для коммутационных изделий зависит от температуры окружающей среды и от отношения рабочего тока к минимально допустимому току по техническим условиям ( Кр = 0,85 ).
Математическая модель для расчета значений эксплуатационной интенсивности отказов керамических конденсаторов следующая :
Э = осг Кр Кс Кэ,
Где Кр - для каждой группы конденсаторов зависит от температуры окружающей среды и отношения рабочего напряжения к номинальному напряжению;
Коэффициент Кс определяется для соответствующей группы конденсаторов и зависит от величины номинальной емкости.
Математические модели для расчета значений эксплуатационной интенсивности отказов резисторов следующие :
Для углеродистых интенсивность отказов
Э = о Кр Кг Кэ,
Где о - интенсивность отказов типа резистора, соответствующая номинальной электрической нагрузке и максимально допустимой по техническим условиям температуре окружающей среды.
Величина коэффициента Кэ зависит от группы аппаратуры. Величина коэффициента режима Кр определяется группой, к которой принадлежит данный резистор. температурой окружающей среды, отношением рабочей мощности к номинальной мощности Рн.
Коэффициент Кг зависит от группы резистора и величины номинального сопротивления :
При R 100 кОм, Кг = 0,5
При 1000 кОм R 1 МОм Кг = 2,7
При R 1 МОм Кг = 0,7
Для резисторов переменных непроволочных интенсивность отказов :
Э = о Кр Кэ1 Кг Кэ.
Для оценки эксплуатационной интенсивности отказов трансформаторов применяется модель вида :
Э = эсг Кт Кэ,
Где эсг - среднегрупповая интенсивность отказов трансформаторов в бытовой наземной стационарной аппаратуре в лабораторных условиях при температуре эксплуатации 20 градусов ( эсг = 0,0000017 1/ч ), Кт - коэффициент режима, являющийся функцией температуры окружающей среды ( при 20 градусах Кт = 11 ), Кэ - коэффициент, зависящий от условий эксплуатации.
Кроме этого, в расчетах необходимо учитывать интенсивность отказов проводов и паянных соединений :
Для проводов соединительных э = 1,510-9 28 = 42 10-9 1/ч
Для пайки печатного монтажа э = 110-8 80 = 80 10-8 1/ч
Для пайки навесного монтажа э = 310-8 32 = 168 10-8 1/ч
Значение коэффициентов и интенсивности отказов радиоэлементов приведены в табл. 6.1.
Табл. 6.1.
Интенсивность отказа радиоэлементов.
Наименование |
Марка |
Кол-во |
Э10-6 1/ч |
Эi10-6 1/ч |
1. Микросхемы |
К140УД25А |
2 |
4,2 |
8,4 |
К142ЕН5А |
1 |
4,2 |
4,2 | |
К1113ПВ1А |
1 |
4,2 |
4,2 | |
КР1533ЛН1 |
1 |
4,2 |
4,2 | |
2. Резисторы |
МЛТ |
5 |
0,01 |
0,05 |
СП-5 |
1 |
0,01 |
0,01 | |
3. Диоды |
АЛ336В |
1 |
0,5 |
0,5 |
Д18 |
1 |
0,5 |
0,5 | |
2С166В |
2 |
0,5 |
1 | |
4. Конденсаторы |
КМ-5 |
1 |
0,8 |
0,8 |
5. Переключатель |
П2К |
1 |
5,2 |
5,2 |
6. Пайка |
80 |
0,01 |
0,8 | |
7. Провода |
Полная интенсивность определяется по формуле :
Где Кам = 1, Кк. обсл = 1. Исходя из этого:
29,8610-6 1/ч
Средняя наработка до отказа :
Т = 1/ рэа 33489 ч.
Похожие статьи
-
Программирование подключенной к параллельному порту аппаратуры заключается в установке определенных битов в регистрах данных и управления и чтении...
-
Известно, что любые элементы имеют разброс параметров. Поэтому, использование динамического диапазона АЦП может быть неполным или наоборот, может...
-
После устройств ограничения уровня входного сигнала необходимо этот сигнал уменьшить для того, чтобы он подходил под параметры АЦП. Это можно сделать...
-
Основным достоинством интерфейса Centronics является его стандартность - он есть на каждом компьютере и на всех компьютерах работает одинакового (правда...
-
Исходя из логики работы схемы, см. пункт 2.1, можно сформулировать следующие критерии отказов: - Отказ любых 2-х элементов из 1,2,3; Отказ 4-го элемента...
-
Угол поворота гантри можно видеть на ее центральной части. Там находится неподвижная круговая шкала с отсчетами в градусах. Вид шкалы показан на рис....
-
Использование микросхемы АЦП имеет некоторые особенности. Так сигналы на ее входы рекомендуется подавать в следующей последовательности: напряжения...
-
Исходя из разработанной структурной схемы, можно выделить следующие части проектируемой схемы. Аналого-цифровой преобразователь должен преобразовывать...
-
Разработанное устройство предполагается эксплуатировать совместно с рентгеновским симулятором SLS-9. При проведении исследований, врач будет работать с...
-
Конструкция разработанного устройства сопряжения, а также выбор используемых элементов и материалов обусловлен функциональными особенностями схемы и...
-
Существует несколько вариантов реализации требуемого устройства. Например можно задачу отслеживания положения гантрии возложить на аппаратное...
-
После обмена данными с АЦП происходит преобразование считанных данных в одно целое число, характеризующее уровень сигнала на входе АЦП. Т. к. АЦП имеет...
-
Программа должна считывать данные, выработанные АЦП через определенные промежутки времени. Приемлемым способом обеспечения этого является опрос АЦП по...
-
Рентгеновский симулятор - это аппарат для определения величины и положения (ориентации и удаления от излучателя) области облучения, а также маркирования...
-
Для преобразования аналогового сигнала от датчика положения гантрии в цифровую форму, для дальнейшей обработки с помощью ЭВМ необходимо использование...
-
Программу обработки данных можно запускать как до, так и после включения устройства сопряжения. Перед первым использованием, а также после изменения...
-
После преобразования аналогового сигнала в цифровую форму с помощью АЦП возникает необходимость в программной обработке полученного цифрового сигнала....
-
Полученное по вышеприведенным формулам значение угла сравнивается с заданными величинами запуска и остановки. Программа обеспечивает запуск сканирования...
-
Согласно техническому заданию, питание проектируемого устройства необходимо осуществлять от источников питания симулятора напряжением 15 В. Для микросхем...
-
Существует несколько способов передачи цифрового сигнала от внешнего устройства в компьютер: через последовательный порт, через параллельный порт, через...
-
В настоящее время в медицинских исследованиях широко используются компьютерные томографы. С их помощью можно получить поперечное...
-
Для проверки соответствия требованиям ТЗ, была поставлена задача разработки 3-D модели корпуса Kyocera KD-PB1D79 при помощи системы AutoCAD. В этой части...
-
В рамках данной дипломной работы была произведена разработка программно-аппаратного комплекса для мониторинга рентгеновского симулятора SLS-9. Это...
-
КР580ИР82 представляет собой 8-разрядный буферный регистр, предназначенный для ввода и вывода информации со стробированием. Микросхема имеет восемь...
-
Сравнительная технико-экономическая эффективность разработки определяется по формуле: , (10) Где - сравнительная технико-экономическая эффективность...
-
Для сравнения разработанного приложения и аналога используем такой интегральный экономический показатель, как цена потребления (Ic). Она выражается...
-
Роликовый (рулонный) сканер предназначен для создания электронных копий почтовой корреспонденции и оптического распознавания символов. Принцип работы...
-
Расчет себестоимости программного продукта Себестоимость программного продукта это все виды затрат понесенные при разработке продукта. Себестоимость...
-
Расчет коэффициента качества Рассчитаем весовые коэффициенты критериев сравнения (таблица 6.7) и интегрального коэффициента качества. Интегральный...
-
К затратам на проектирование и разработку ПП (Зс) относятся: - Материальные затраты (Зм); - Затраты на электроэнергию(Зэ); - Затраты на оплату труда(Зт);...
-
Solidworcks Enterprise PDM (SWE-PDM) управляет данными и процессами на различных этапах жизненного цикла изделия, обеспечивая коллективную (параллельную)...
-
Автоматизированный почтовый драйвер аппаратный Результатом данной выпускной квалификационной работы стало создание прототипа умного почтового ящика,...
-
В качестве основы расчета оценки стоимости разработки информационной системы была выбрана модель - COCOMO II. Согласно описываемой модели расчеты должны...
-
При составлении бизнес-плана решаются задачи, которые можно сгруппировать в два раздела: собственно планирование, анализ результатов/ подготовка...
-
Adobe Dreamweaver Adobe Dreamweaver - это HTML-редактор от компании Adobe, который на сегодняшний день очень известный. Первая его версия была выпущена в...
-
Базы данных (БД) составляют в настоящее время основу компьютерного обеспечения информационных процессов, входящих практически во все сферы человеческой...
-
Оценка требований Для решения задачи необходимо следующее оборудование: Одноплатный компьютер; Роликовый сканер; Соединение с Internet. Требования к...
-
Очередность разработки Системы А) разработка программного обеспечения для ввода, редактирования и актуализации контента, синхронизации с хранилищем...
-
При перезагрузке Raspbery счетчик counter сбрасывается и файлы начинают перезаписываться. Для того, чтобы обойти данную проблему воспользуемся переносом...
-
В документации к sane-backends содержится описание флага wait-for-button. Данный флаг взаимодействует с утилитой scanimage, который ожидает нажатия любой...
КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ, Расчет надежности - Разработка программно-аппаратного комплекса для мониторинга рентгеновского симулятора SLS-9