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

d>R1

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	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
t 2 =35 o C	0	2.805

Рассчитаем характеристики погрешности старения:

E(KСR1
)=0%, E(KСR2
)=0%, E(KСR3
)=0%;

δ(KСR1
)=33%, δ(KСR2
)=25%, δ(KСR3
)=20%;

Среднее значение E(KCY) коэффициента старения (КС) выходного параметра и величина половины поля рассеивания l
(
KCY
)
KC выходного параметра:

E(TKY) = 2/15*0+2/3*0+1/5*0 = 0%;

l(TKY)
= ((2/15)2
*332
+(2/3)2
*252
+(1/5)2
*202
)1/2
≈17.7%;

Среднее значение Ey
τ
и величина половины поля рассеивания ly
τ
погрешности старения выходного параметра:

τ=2000 часов;

Ey
τ

= τ*
E
(
KCY
) = 2000*0 = 0 ч.;

ly
τ

= τ*
l

(

KCY

)

= 2000*0.177 = 354 ч.;

Параметр	Ey τ ч.	ly τ ч.
Значение	0	354

Определяем верхнюю и нижнюю границу поля рассеивания эксплуатационной погрешности:

Среднее значение эксплуатационной погрешности выходного параметра для температуры t и времени τ:

Ey
t
,
τ
= Ey
пр
+ Ey
t
+ Ey
τ
= 0+0+0 = 0;

Величина половины поля рассеивания эксплуатационной погрешности выходного параметра для температуры t и времени τ:

ly
t1,0
= (0.07452
+6.5452
+02
)1/2
=6.54;

ly
t2,0
= (0.07452
+2.8052
+02
)1/2
=2.80;

ly
t1,
Т
= (0.07452
+6.5452
+3542
)1/2
=354.06;

ly
t2,
Т
= (0.07452
+2.8052
+3542
)1/2
=354.01;

Итоговая верхняя и нижняя границы поля рассеивания эксплуатационной погрешности выходного параметра для температуры и времени:

l

+

t

,τ

= 354.06;
l

-

t

,τ

= – 354.06;