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--PAGE_BREAK--
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*10-5ч-1;
Определяем среднее время безотказной работы Tm: продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
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
0,0006
Амперметр
PA1
1
0,01
0,0004
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 продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
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, оС-1
TKR2, оС-1
TKR3, оС-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: продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
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 Eiи величину половины допуска δi:
E1=0%, E2=0%, E3=0%;
δ1=20%, δ2=10%, δ3=10%;
Рассчитаем значение середины поля рассеивания производственной погрешности:
/>
Eyпр=2/15*0+2/3*0+1/5*0 = 0;
Значение половины поля рассеивания lyпрпроизводственной погрешности:
/>
lyпр= ((2/15)2*202+(2/3)2*102+(1/5)2*102)1/2≈7.45%;
Параметр
Eyпр
lyпр
Значение
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 Eytи величина половины поля рассеивания lytтемпературной погрешности выходного параметра:
Eyt= Δt* E(TKY);
t1=-15oC, Eyt1= (-15-20)*0=0; продолжение
--PAGE_BREAK--
t2=35oC, Eyt2= (35-20)*0=0;
lyt= |Δt|*l(TKY);
t1=-15oC, lyt1= | (-15-20) |*18.7=35*0.187=6.545 oC;
t2=35oC, lyt2= | (35-20) |*18.7=15*0.187=2.805 oC;
Температура/Погрешности
Eyt, oC
lyt, oC
t1=-15oC
6.545
t2=35oC
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)KCвыходного 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 Eyτи величина половины поля рассеивания lyτпогрешности старения выходного параметра:
τ=2000 часов;
Eyτ= τ* E(KCY) = 2000*0 = 0 ч.;
lyτ= τ*l(KCY)= 2000*0.177 = 354 ч.;
Параметр
Eyτч.
lyτч.
Значение продолжение
--PAGE_BREAK--
354
Определяем верхнюю и нижнюю границу поля рассеивания эксплуатационной погрешности:
Среднее значение эксплуатационной погрешности выходного параметра для температуры tи времени τ:
Eyt, τ= Eyпр+ Eyt+ Eyτ= 0+0+0 = 0;
Величина половины поля рассеивания эксплуатационной погрешности выходного параметра для температуры tи времени τ:
/>
lyt1,0= (0.07452+6.5452+02)1/2=6.54;
lyt2,0= (0.07452+2.8052+02)1/2=2.80;
lyt1,Т= (0.07452+6.5452+3542)1/2=354.06;
lyt2,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;