2
Наименование элемента |
Контролируемые параметры |
Импульсный режим |
Статический режим |
|
Транзисторы |
Ркдопkн = Рф/Ркдоп |
0,5 |
0,2 |
|
Диоды |
Iпрmaxkн = Iф/Iпрт |
0,5 |
0,2 |
|
Конденсаторы |
Uобклkн = Uф/Uобкл |
0,7 |
0,5 |
|
Резисторы |
Ртрасkн = Рф/Рдоп |
0,6 |
0,5 |
|
Трансформаторы |
Iнkн = Iф/Iндоп |
0,9 |
0,7 |
|
Соединители |
Iконтактаkн = Iф/Iкдоп |
0,8 |
0,5 |
|
Микросхемы |
Imax_вх /Imax_вых |
- |
- |
Допустимую мощность рассеивания резисторов можно определить по принятым обозначениям на схеме.
Номинальная мощность (Вт) |
0,05 |
0,125 |
0,25 |
0,5 |
1 |
2 |
5 |
10 |
|
Обозначение на схеме |
Допустимую мощность рассеивания следует брать в качестве номинального параметра. Фактическое значение параметра надо брать в половину меньше согласно таблице №1.
Для конденсаторов номинальным параметром в расчёте надежности считаются допустимые напряжения на обкладках конденсатора. В большинстве схем этот параметр не указывается. Его следует выбирать исходя из напряжения источника питания. Uн, для конденсатора следует брать в два раза больше (в полтора) напряжения источника питания. При этом следует учитывать, что согласно ГОСТу конденсаторы выпускаются на допустимое напряжение (в вольтах) 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350.
Конденсаторы на более высокое допустимое напряжение на обкладках, в схемах курсового и дипломного проектирования практически не применяются.
Фактическое значение (Uф) для конденсаторов в расчёте надежности следует брать в половину меньше выбранного.
Для транзисторов номинальный параметр Pк допустимое значение следует брать из справочников.
Для диодов контролируемый параметр величина прямого тока Iпр. Брать в справочниках.
Фактическое значение этих параметров следует брать исходя из рекомендации таблицы №1. При увеличении коэффициента нагрузки интенсивность отказов увеличивается. Она так же возрастает, если элемент эксплуатируется в более жестких условиях: при повышенной температуре, влажности, при ударах и вибрациях. В стационарной аппаратуре, работающей в отапливаемых помещениях, наибольшее влияние на надёжность аппаратуры оказывает температура. Определяя интенсивность отказов при t?=20?С, значения приведены в таблице №2. интенсивность отказов обозначается ло. Измеряется ло в (1/час)
Таблица № 2.
Наименование элемента |
ло · 10???6 1/час |
|
Микросхемы средней степени интеграции Большие интегральные схемы |
0,013 0,01 |
|
Транзисторы германиевые: Маломощные Средней мощности Мощностью более 200мВт |
0,7 0,6 1,91 |
|
Кремневые транзисторы: Мощностью до 150мВт Мощностью до 1Вт Мощностью до 4Вт |
0,84 0,5 0,74 |
|
Транзисторы полевые: |
0,1 |
|
Высокочастотные транзисторы: Малой мощности Средней мощности |
0,2 0,5 |
|
Конденсаторы: Бумажные Керамические Слюдяные Стеклянные Плёночные Электролитические (алюминиевые) Электролитические (танталовые) Воздушные переменные |
0,05 0,15 0,075 0,06 0,05 0,5 0,035 0,034 |
|
Резисторы: Композиционные Плёночные Угольные Проволочные |
0,043 0,03 0,047 0,087 |
|
Диоды: Кремниевые Выпрямительные Универсальные Импульсные |
0,2 0,1 0,05 0,1 |
|
Стабилитроны |
0,157 |
|
Трансформаторы: Силовые Звуковой частоты Высокочастотные Автотрансформаторные |
0,25 0,02 0,045 0,06 |
|
Дроссели Катушки индуктивности Реле |
0,34 0,02 0,08 |
|
Антенны Микрофоны Громкоговорители Оптические датчики |
0,36 20 4 4,7 |
|
Переключатели, тумблеры, кнопки Соединители Гнёзда |
0,07n 0,06n 0,01n |
|
Пайка навесного монтажа Пайка печатного монтажа Пайка объёмного монтажа |
0,01 0,03 0,02 |
|
Предохранители |
0,5 |
|
Волноводы гибкие Волноводы жёсткие |
1,1 9,6 |
|
Электродвигатели: Асинхронные Асинхронные вентиляторные |
0,359 2,25 |
Порядок расчёта.
В таблицу № 3 заносятся данные из принципиальной схемы. Таблица заполняется по колонкам. В первую колонку заносится наименование элемента, его тип определяется по схеме. Часто в схемах не указывается тип конденсаторов, а даётся только его ёмкость. В этом случае следует по емкости, и выбирать подходящий тип конденсатора в справочнике. Тип элемента заносится во вторую колонку.
Однотипные элементы записываются одной строкой, а их число заносится в колонку 4.
Микросхемы вне зависимости от типа объединяются в одну группу и записываются в одну строку. Это связанно с тем, что у них независимо от типа одинаковая интенсивность отказов, и они могут работать в достаточно широком диапазоне температур. (Большие интегральные схемы не применяются в курсовых и дипломных проектах).
В колонку 4 заносится температура окружающей среды. Её надо определять, исходя из назначения прибора или устройства. Если устройство работает в отапливаемом помещении и не имеет мощных транзисторов, температуру можно брать 40?С.
Далее следует заполнить колонку 6, пользуясь теми рекомендациями, которые были даны выше.
Студенту, как правило, не известны фактические параметры элементов. Выбирать их надо, руководствуясь рекомендациями таблицы 1.
Коэффициенты нагрузок.
Для транзисторов: kн = Рф/Ркдоп = Рф/Рн (1)
Для диодов: kн = Iф/Iпрср = Iф/Iн (2)
Для конденсаторов: kн = Uф/Uн = Uф/(Uu·n) ? 2 (3)
Для резисторов: kн = Рф/Рн (4)
Зная kн определяем фактическое значение параметра и заполняем колонки 5 и 8. Если kн в таблице для элемента не указанно, то следует ставить прочерк или брать kн = 0,5.
Колонка 7 заполняется по справочнику. Далее определяется коэффициент б, который показывает, как влияет на интенсивность отказов окружающая элемент температура в связи с коэффициентом нагрузки. Находят б по таблице № 4.
Таблица № 4
t?С |
Значение б при k равном |
|||||
0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
1 |
||
Кремневые полупроводниковые приборы |
||||||
20 40 70 |
0,02 0,05 0,15 |
0,05 0,15 0,35 |
0,15 0,30 0,75 |
0,5 1 1 |
1 - - |
|
Керамические конденсаторы |
||||||
20 40 70 |
0,15 0,30 0,30 |
0,30 0,30 0,50 |
0,35 0,50 0,75 |
0,65 1,00 1,5 |
1 1,4 2,2 |
|
Бумажные конденсаторы |
||||||
20 40 70 |
0,35 0,50 0,7 |
0,55 0,60 1,0 |
0,70 0,80 1,4 |
0,85 1,00 1,8 |
1,0 1,2 2,3 |
|
Электролитические конденсаторы |
||||||
20 40 70 |
0,55 0,65 1,45 |
0,65 0,80 1,75 |
0,75 0,90 2,0 |
0,90 1,1 2,5 |
1,0 1,2 2,3 |
|
Металлодиэлектрические или металлооксидные резисторы |
||||||
20 40 70 |
0,40 0,45 0,50 |
0,50 0,60 0,75 |
0,65 0,80 1,0 |
0,85 1,1 1,5 |
1,0 1,35 2 |
|
Силовые трансформаторы |
||||||
20 40 70 |
0,40 0,42 1,5 |
0,43 0,50 2 |
0,45 0,60 3,1 |
0,55 0,90 6,0 |
1 1,5 10,0 |
Для германиевых полупроводниковых диодов б брать таким, как у кремневых. Если в таблице нет тех элементов, которые есть в конкретной схеме, следует спросить у преподавателя, как быть.
Колонка 10 заполняется из соответствующей таблицы №2 (интенсивность отказов ло для температуры +20?С)
Колонка 11 лi = б · ло
Колонка 12 лс = лi · n, где n - количество элементов.
Если изделие испытывает воздействие ударных нагрузок или реагирует на влажность, атмосферное давление, следует учесть это влияние. В этом случае лi в колонке 11
лi = ло · б · б1 · б2 · б3
где б - коэффициент влияния температуры;
б1 - коэффициент влияния механических воздействий;
б2 - коэффициент влияния влажности;
б3 - коэффициент влияния атмосферного давления.
Значения б1, б2, б3 определяются по нижеследующим таблицам.
Таблица № 5.
Условия эксплуатации аппаратуры |
Вибрация |
Ударные нагрузки |
Суммарное воздействие |
|
Лабораторные |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
Стационарные |
1,04 |
1,03 |
1,07 |
|
Корабельные |
1,3 |
1,05 |
1,37 |
|
Автофургонные |
1,35 |
1,08 |
1,46 |
|
Железнодорожные |
1,4 |
1,1 |
1,54 |
|
Самолётные |
1,4 |
1,13 |
1,65 |
Коэффициент влияния влажности.
Таблица № 6.
Температура ?С |
Влажность% |
Поправочный коэффициент б2 |
|
20-40 |
6-70 |
1,0 |
|
20-25 |
90-98 |
2,0 |
|
30-40 |
90-98 |
2,5 |
Коэффициент влияния атмосферного давления.
Таблица № 7.
Давление кПа |
Поправочный коэффициент б3 |
Давление кПа |
Поправочный коэффициент |
|
0,1-1,3 |
1,45 |
32,0-42,0 |
1,2 |
|
1,3-2,4 |
1,40 |
42,0-50,0 |
1,16 |
|
2,4-4,4 |
1,36 |
50,0-65,0 |
1,14 |
|
4,4-12,0 |
1,35 |
65,0-80,0 |
1,1 |
|
12,0-32,0 |
1,3 |
80,0-100,0 |
1,0 |
Когда колонка 12 заполнена, можно рассчитать среднее время наработки на отказ Тср. Для этого суммируют все значения колонки 12, получая У лс, тогда Тср = 1/ У лс (час)
Исходя из таблицы №3 получаем У лс = 9,747 · 10?6, от сюда получаем
Тср = 1 · 10?6 / 9,747 = 102595,7 часов.
По приведённому расчёту надёжности среднее время наработки на отказ приёмника для радиоуправляемой игрушки составляет 102595,7 часов.
Особенности конструкции |
Пределы номинальной ёмкости Пф |
Ряд номинальных ёмкостей |
Допустимые отклонения% |
Номинальное напряжение В |
Допустимая реактивная мощность В · А |
|
Монолитные |
16…5600 680…680000 15000…150000 |
Е24 Е6 Е6 |
От+50 до-20 От+80 до-20 5; 10; 20 |
100; 160; 250 25; 50 25; 50 |
0,05…2 0,05…2 10…30 |
Так же в приёмнике применены электролитические конденсаторы типа К50-6.
Электролитические конденсаторы обладают большой удельной ёмкостью и энергией, запасаемой в сравнительно малых объёмах. К недостаткам конденсаторов этой группы относят нестабильность параметров, зависимость ёмкости от низких температур, резко ограниченный диапазон частот.
Алюминиевые фольговые конденсаторы К50-6 рассчитаны на широкий диапазон ёмкостей и рабочих напряжений. Имеют цилиндрическую форму и выпускаются в трёх конструктивных вариантах - с гибкими проволочными выводами одинаковой длины (неполярные), с выводами разной длинны (короткий вывод плюсовой) и с запрессованными в пластмассу лепестковыми выводами. В первых двух вариантах торцы заливают герметиком, в третьем вставляют пластмассовую крышку. Во всех случаях цилиндры у торцов закатывают по внешней поверхности. По сравнению с другими конденсаторами, конденсаторы типа К50-6, более низковольтные и имеют широкий диапазон номинальной ёмкости (до 4000мкФ).
Параметры электролитических конденсаторов типа К50-6 приведены в таблице № 2.
Таблица № 2.
Тип |
Номи- нальная ёмкость мкФ. |
Доп. откл. % |
Откл. от ном. Ёмкости при крайних значениях температуры% |
Ном. рабочее напря- жение В. |
Интервалы рабочих температур |
Допустимые ускорения при |
||||
t + |
t - |
вибрациях |
ударах |
Линейных ускорениях |
||||||
К50-6 |
1-4000 |
+80 -20 |
30 |
-50 |
12-450 |
-40…+100 |
7,5 |
35 |
25 |
· полупроводниковые приборы и микросхемы не следует располагать близко к элементам, выделяющим большое количество теплоты, а также к источникам сильных магнитных полей (постоянным магнитам, трансформаторам и др.);
· должна быть предусмотрена возможность конвекции воздуха в зоне расположения элементов, выделяющих большое количество теплоты;
· должна быть предусмотрена возможность лёгкого доступа к элементам, которые подбирают при регулировании схемы.
Если элемент имеет электропроводной корпус и под корпусом проходит проводник, то необходимо предусмотреть изоляцию корпуса или проводника. Изоляцию можно осуществлять надеванием на корпус элемента трубок из изоляционного материала, нанесением тонкого слоя эпоксидной смолы на плату в зоне расположения корпуса (эпоксидная маска), наклеиванием на плату тонких изоляционных прокладок.
В зависимости от конструкции конкретного типа элемента и характера механических воздействий, действующих при эксплуатации (частота и амплитуда вибрации, значение и длительность ударных перегрузок и др.), ряд элементов нельзя закреплять только пайкой за выводы - их нужно крепить дополнительно за корпус.
Крепление за корпус в зависимости от конструкции и массы элементов можно производить приклейкой к плате специальными мастиками или клеями, прилакировкой в процессе влагозащиты печатного узла, заливкой компаундом, привязкой нитками или проводом, с помощью скоб, держателей и другими методами.
Если микросхема выделяет большое количество теплоты и находится при повышенной температуре, то существует опасность нагрева корпуса микросхемы, выше допустимой температуры. В этом случае под корпусами микросхемы устанавливают теплоотводящую медную шину, концы которой должны плотно прилегать к корпусу изделия или другому элементу конструкции, способному отводить выделяемую микросхемой теплоты в окружающее пространство. Медная шина должна быть изолирована изоляционной прокладкой от печатных проводников, проходящих под микросхемой. По тем же причинам изоляционные прокладки нужно применять при установке микросхем. Вместо прокладок можно покрывать нижнюю поверхность корпуса микросхемы эпоксидной смолой.
Зазор между корпусами должен быть не менее 1,5 мм (в одном из направлений). Указанный зазор необходим для возможности захвата микросхемы специальными устройствами при автоматической установке. Планарные корпуса нужно располагать длинной стороной вдоль направления конвекционного потока воздуха. При этом улучшается охлаждение микросхемы.
Так как печатные платы имеют малые расстояния между проводниками, то воздействие влаги может привести к таким ухудшениям сопротивлениям изоляции, при которых будет нарушаться нормальная работа схемы. Поэтому печатные узлы, которые будут работать в сложных климатических условиях, необходимо покрывать слоем лака.
Используемые для этого лаки должны иметь следующие свойства: а) хорошую адгезию к материалу платы и печатным проводникам; б) малую влагопоглощаемость; в) большое сопротивление изоляции; г) способность быстро высыхать при невысокой плюсовой температуре; д) отсутствие растрескивания в диапазоне рабочих температур.
Наиболее часто для покрытия печатных плат используют лак УР 231.
Однако следует отметись, что тонкая плёнка лака не способна надёжно защитить плату от влаги при длительном воздействии, так как абсолютно влагонепоглощающих лаков не существует.
! | Как писать курсовую работу Практические советы по написанию семестровых и курсовых работ. |
! | Схема написания курсовой Из каких частей состоит курсовик. С чего начать и как правильно закончить работу. |
! | Формулировка проблемы Описываем цель курсовой, что анализируем, разрабатываем, какого результата хотим добиться. |
! | План курсовой работы Нумерованным списком описывается порядок и структура будующей работы. |
! | Введение курсовой работы Что пишется в введении, какой объем вводной части? |
! | Задачи курсовой работы Правильно начинать любую работу с постановки задач, описания того что необходимо сделать. |
! | Источники информации Какими источниками следует пользоваться. Почему не стоит доверять бесплатно скачанным работа. |
! | Заключение курсовой работы Подведение итогов проведенных мероприятий, достигнута ли цель, решена ли проблема. |
! | Оригинальность текстов Каким образом можно повысить оригинальность текстов чтобы пройти проверку антиплагиатом. |
! | Оформление курсовика Требования и методические рекомендации по оформлению работы по ГОСТ. |
→ | Разновидности курсовых Какие курсовые бывают в чем их особенности и принципиальные отличия. |
→ | Отличие курсового проекта от работы Чем принципиально отличается по структуре и подходу разработка курсового проекта. |
→ | Типичные недостатки На что чаще всего обращают внимание преподаватели и какие ошибки допускают студенты. |
→ | Защита курсовой работы Как подготовиться к защите курсовой работы и как ее провести. |
→ | Доклад на защиту Как подготовить доклад чтобы он был не скучным, интересным и информативным для преподавателя. |
→ | Оценка курсовой работы Каким образом преподаватели оценивают качества подготовленного курсовика. |
Курсовая работа | Деятельность Движения Харе Кришна в свете трансформационных процессов современности |
Курсовая работа | Маркетинговая деятельность предприятия (на примере ООО СФ "Контакт Плюс") |
Курсовая работа | Политический маркетинг |
Курсовая работа | Создание и внедрение мембранного аппарата |
Курсовая работа | Социальные услуги |
Курсовая работа | Педагогические условия нравственного воспитания младших школьников |
Курсовая работа | Деятельность социального педагога по решению проблемы злоупотребления алкоголем среди школьников |
Курсовая работа | Карибский кризис |
Курсовая работа | Сахарный диабет |
Курсовая работа | Разработка оптимизированных систем аспирации процессов переработки и дробления руд в цехе среднего и мелкого дробления Стойленского ГОКа |
Курсовая работа | Статистическое изучение заработной платы |
Курсовая работа | Физическое воспитание детей дошкольного возраста |
Курсовая работа | Учет и анализ основных средств и нематериальных активов |
Курсовая работа | Проблема дисграфии у детей и ее коррекция |
Курсовая работа | Пути увеличения капитала коммерческого банка |
Курсовая работа | Судебная власть в Российской Федерации |
Курсовая работа | Договор аренды зданий и сооружений |
Курсовая работа | Понятие, исчисление и виды сроков в гражданском праве |
Курсовая работа | Железодефицитная анемия |
Курсовая работа | Бизнес-план пекарни |
Курсовая работа | Управление муниципальной собственностью |
Курсовая работа | Организация финансового планирования ЗАО "Алтайвитамины" |
Курсовая работа | Совершенствование организации рабочих мест на предприятии |
Курсовая работа | Роль государства в рыночной экономике |
Курсовая работа | Управление проектами |