Cоздание прибора, который позволяет обнаруживать проникновение в охраняемое помещение

Содержание Введение

1. Анализ исходных данных

1.1 Анализ схемы электрической принципиальной

1.2 Анализ требований по устойчивости к внешним воздействиям

1.3 Выбор элементной базы

1.4 Выбор САПР для выполнения курсового проекта

2. Конструирование печатной платы устройства

2.1 Компоновочный расчёт печатной платы

2.2 Выбор материалов для изготовления печатной платы

2.3 Выбор метода изготовления печатной платы

2.4 Расчёт размеров элементов печатного монтажа

2.5 Описание сборки печатного узла

3. Выбор способов защиты устройства от дестабилизирующих

факторов

3.1 Анализ климатических факторов, воздействующих на устройство. Расчёт теплового режима

3.2 Анализ механических факторов, воздействующих на устройство. Расчёт собственной частоты печатной платы

4. Обеспечение надёжности устройства

4.1 Методы обеспечения надёжности РЭА

4.2 Ориентировочный расчёт надёжности устройства Заключение Список использованных источников

Введение

В последние годы создано и создается значительное количество электронных систем охраны, позволяющих производить обнаружение и предупреждение несанкционированного проникновения в жилые или административные здания и отдельные помещения. Такие системы безопасности обеспечивают своевременное реагирование на тревожные сигналы от стационарных и подвижных объектов, а также их видеонаблюдение и иные диспетчерские функции.

Большинство охранных устройств создают производственные кооперативы, акционерные общества, малые и совместные предприятия. Производства этих предприятий, как правило, оснащаются РЭУ в централизованном порядке. Однако для охраны квартир, хозяйственных и бытовых построек на приусадебных и садово-огородных участках, а также индивидуальных средств передвижения: мотоциклов, легковых автомобилей, яхт и т. п. такие устройства не подходят. Для охраны таких объектов могут быть применены автономные устройства охраныизвещатели.

Цель данного курсового проекта является создание прибора, который позволяет обнаруживать проникновение в охраняемое помещение (квартира, автомобиль, и т. п.) при помощи электромагнитных волн ультразвукового диапазона.

печатный плата надёжность устройство

1. Анализ исходных данных

1.1 Анализ схемы электрической принципиальной Целью работы является разработка ультразвукового охранного устройства с возможностью обнаружения несанкционированного доступа в защищаемое помещение по амплитуде и фазе отраженного от окружающих предметов ультразвукового сигнала. Также предусмотрено оповещение хозяина, вошедшего в охраняемое помещение.

Исходными данными курсового проекта является схема электрическая принципиальная. Её чертёж приведён в приложении.

1.2 Анализ требований по устойчивости к внешним воздействиям Разрабатываемое устройство относится к категории 1 (условия эксплуатации — в лабораторных, капитальных жилых и других подобных помещениях, а так же кратковременно в условиях всех других категорий).

На аппаратуру этой группы действуют следующие дестабилизирующие факторы:

1) синусоидальные вибрации;

2) различные механические воздействия при транспортировке;

3) пониженная и повышенная температура среды;

4) повышенная влажность воздуха;

5) воздействие пыли.

Для того чтобы выяснить, как поведет себя аппаратура при воздействии этих факторов, а также для проверки соответствия её установленным в техническом задании требованиям, проводят испытания аппаратуры на воздействие внешних механических и климатических факторов.

Испытания, проводимые для данной группы аппаратуры и значения механических и климатических факторов, которые она должна выдерживать, указаны в ГОСТ 11 478–88.

При испытании на воздействие пониженной температуры среды и повышенной влажности в ТЗ на аппаратуру допускается по согласованию с заказчиком устанавливать значения рабочей пониженной температуры и относительной влажности, отличное от указанных в ГОСТ 11 478–88.

Испытания рекомендуется проводить на одних и тех же образцах аппаратуры в следующей последовательности:

1) механические испытания;

2) испытание на воздействие повышенной температуры среды;

3) испытание на воздействие повышенной влажности;

4) испытание на воздействие пониженной температуры среды.

Испытания на воздействие пыли и на прочность при падении рекомендуется проводить на образцах аппаратуры, которые не подвергались испытаниям других видов.

Испытание включает следующий ряд операций, проводимых последовательно:

1) начальная стабилизация (если требуется);

2) начальные проверки и начальные измерения (если требуется);

3) выдержка;

4) конечная стабилизация (если требуется);

5) заключительные проверки и измерения (если требуется).

До и после испытания значения параметров и характеристик должны соответствовать требованиям для нормальных климатических условий, установленных в стандартах на аппаратуру.

Аппаратуру считают выдержавшей испытание, если:

1) не нарушена сохранность внешнего вида;

2) после испытания характеристики и параметры аппаратуры соответствуют требованиям, установленным в стандартах или ТУ на аппаратуру и в ПИ для испытаний данного вида.

1.3 Выбор элементной базы Выбор элементной базы проводится на основе схемы электрической принципиальной с учетом требований изложенных в техническом задании. Эксплуатационная надежность элементной базы во многом определяется правильным выбором типа элементов при проектировании и использовании в режимах, не превышающие допустимые. Следует отметить, что ниже рассматриваются допустимые режимы работы и налагаемые при этом ограничения в зависимости от воздействующих факторов лишь с точки зрения устойчивой работы самих элементов, не касаясь схемотехники и влияния параметров описываемых элементов на другие элементы.

Влияние Э.Д.С. шумов, коэффициентов нелинейности, паразитных емкости и индуктивности и др., должны учитываться дополнительно исходя из конкретных условий применения.

Критерием выбора электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в любом радиоэлектронном устройстве является соответствие технологических и эксплуатационных характеристик ЭРЭ заданным условиям работы и эксплуатации.

Основными параметрами при выборе ЭРЭ являются:

а) технические параметры:

номинальное значение параметров ЭРЭ согласно принципиальной электрической схеме устройства;

допустимые отклонения величин ЭРЭ от их номинального значения;

допустимое рабочее напряжение ЭРЭ;

допустимое рассеивание мощности ЭРЭ;

диапазон рабочих частот ЭРЭ;

коэффициент электрической нагрузки ЭРЭ.

б) эксплуатационные параметры:

диапазон рабочих температур;

относительная влажность воздуха;

давление окружающей среды;

вибрационные нагрузки;

другие (специальные) показатели.

Дополнительными критериями при выборе ЭРЭ являются:

унификация ЭРЭ;

масса и габариты ЭРЭ;

наименьшая стоимость;

надежность.

Учитывая вышесказанное, перейдем к выбору элементной базы.

Выбор конденсаторов.

Конденсатор GRM 42−6

Конденсаторы типа GRM 42−6 с неорганическим диэлектриком, низковольтовые. Предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Конструктивно конденсаторы выполнены по варианту 2 В.

Допустимые воздействующие факторы при эксплуатации:

Температура окружающей среды, С

верхнее значение 85; нижнее значение -60;

Относительная влажность воздуха, %, не более 98;

Пониженное атмосферное давление, Па (мм рт. ст.) 0,13 (10−6).

Основные технические данные:

Тангенс угла потерь: GRM 42−6 0,035;

Сопротивление изоляции, МОм: GRM 42−6 1000;

Постоянная времени, МОммкФ: GRM 42−6 75;

Срок сохраняемости, лет 12;

Допускаемая реактивная мощность, ВАР: GRM 42−6 0,06…2;

Выбор резисторов Резистор Р1−12

Резисторы типа Р1−12 с металло-электрическим проводящим слоем предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа. Относятся к неизолированным резисторам.

Уровень собственных шумов, мкВ/В, не более 1,5.

Условия эксплуатации резисторов:

Температура окружающей среды, С верхнее значение +75;

нижнее значение -60;

Относительная влажность окружающего воздуха, % 98;

Пониженное атмосферное давление, Па (мм рт.ст.) 0,13 (10−6);

Вибрация: ускорение, м/c2, (g) 147(15);

диапазон частот, Гц 5…600;

Минимальная наработка на отказ, ч 40 000.

Выбор микросхем Микросхема К140УД20

Микросхема представляет собой сдвоенный операционный усилитель. Эксплуатационные характеристики приведены в таблице 1. Электрические характеристики приведены в таблице 2.

Микросхема К561ЛА7

Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ. Эксплуатационные характеристики приведены в таблице 1. Электрические характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 1 — Эксплуатационные характеристики микросхем

Таблица 2 — Электрические характеристики микросхем

Выбор диодов и транзисторов Диод КД503A

Полупроводниковый Д18 предназначен для работы в аппаратуре широкого применения. Выпускается в металлическом герметичном корпусе.

Прямое напряжение на переходе при температуре окружающей среды от +25 до +125 С и Iпр=100 мА, В 1.

Максимальный обратный ток при :

температуре от -60 до +25С, мкА 10;

температуре +120С, мкА 200.

Максимальное обратное напряжение, В 30.

Ток прямой средний при температуре окружающей среды от — 60 до +50 С, мА 10.

Температура окружающей среды, С:

верхнее значение +125;

нижнее значение -60.

Транзистор КТ315A

Граничная частота при Vкб=5 В, Iэ=10мА не менее 250МГц Постоянное напряжение Vкэ при Rэб<3кОм 25 В Постоянный ток коллектора 100мА Температура окружающей среды от 213 до 398К Рассеиваемая мощность при Т=213…338К, р<665Па 150мВт

при Т=398К 60мВт Транзистор КТ361А.

Граничная частота при Vкб=5 В, Iэ=15мА не менее 250МГц Постоянное напряжение Vкэ при Rэб<3кОм 25 В Постоянный ток коллектора 100мА Температура окружающей среды от 200 до 395К Рассеиваемая мощность при Т=213…338К, р<665Па 150мВт

при Т=398К 60мВт Транзистор КТ815А.

Граничная частота при Vкб=5 В, Iэ=15мА не менее 3МГц Постоянное напряжение Vкэ при Rэб<3кОм 30 В Постоянный ток коллектора 1500мА Температура окружающей среды от 200 до 395К Рассеиваемая мощность при Т=213…338К, р<665Па 1 Вт

при Т=398К 0,4 Вт Выбор катушек индуктивности.

Катушка Д5−1 В.

Катушка Д5−1 В предназначена для работы в радиоэлектронной аппара-туры широкого применения.

Предельная рабочая частота, МГц 300

Количество витков 100

Сопротивление постоянному току, Ом 0,05

Максимальная добротность 105

Выбранная элементная база наиболее оптимально подходит для конструирования данного устройства. Полностью удовлетворяет требова-ниям технического задания.

1.4 Выбор САПР для выполнения курсового проекта Для выбора пакетов САПР сперва необходимо определиться, какие задачи необходимо решить с их помощью. В нашем курсовом проекте необходимо спроектировать по заданной электрической схеме плату и устройство, включающее в себя эту плату. В связи с этим, необходимо выполнить построение схемы, её трассировку и сделать чертежи. Наиболее подходящими и современными для решения этих задач являются такие пакеты САПР как, AutoCAD2007 и PCAD-2006. Рассмотрим их основные особенности из-за которых обосновано их применение в нашем курсовом проекте.

Система P-CAD позволяет выполнять следующие проектные операции: создание символов элементов принципиальной электрической схемы и корпусов; графический ввод принципиальной электрической схемы и конструктивов плат проектируемого устройства; ручную и автоматическую трассировку печатных проводников произвольной ширины; автоматизированный контроль результатов проектирования ПП на соответствие принципиальной электрической схеме.

Для рисования и редактирования чертежей в процессе проектирования был использован пакет AutoCAD. AutoCAD обладает полным набором инструментов для черчения, имеется возможность создания пользователем панелей быстрого доступа команд, произвольного содержания. Команды AutoCAD могут выбираться из меню с помощью кнопок панелей управления, а так же набираться с клавиатуры в текстовом окне. Независимо от способа набора команды для ее повторения необходимо нажать клавишу Enter либо Space. AutoCAD хранит чертежи в файлах с расширением «.dwg». Кроме чертежа этот файл содержит ряд параметров. При создании нового чертежа эти параметры устанавливаются по умолчанию либо берутся из чертежа прототипа.

В AutoCAD имеется возможность определения формата и точности представления чисел. Ввод координат с клавиатуры возможен в абсолютных и относительных координатах. Относительные координаты задают смещение относительно последней введенной точки. Для удобства работы можно определить пользовательскую систему координат, которая может быть смещена относительно мировой и повернута под любым углом.

Совместимость AutoCAD и PCAD позволяют без проблем переносить информацию из PCAD в AutoCAD, благодаря чему есть возможность сократить время на непосредственную прорисовку дорожек и элементов.

2. Конструирование печатной платы устройства

2.1 Компоновочный расчёт печатной платы Исходными данными для расчета являются: перечень элементов, схема электрическая принципиальная, необходимые типоразмеры и установочные размеры ЭРЭ.

Таблица 2 — Исходные данные для компоновочного расчета

Суммарный объем, занимаемый ЭРЭ:

V = Vi=18,7 см 3

Из конструктивных соображений выбираем коэффициент заполнения объема корпуса, равный Кз=0.4. Ориентировочно определяем реальный объем Vреал разрабатываемой конструкции по формуле:

Vреал=V/Кз=18,7/0,4=46,75 см³

Габаритные размеры ультразвукового охранного устройства равны:

— длина 155 мм ;

— ширина 100 мм;

— высота 32 мм.

2.2 Выбор материалов для изготовления печатной платы Материалы конструкции должны обладать следующими свойствами: иметь малую стоимость, легко обрабатываться, обладать достаточной прочностью и жесткостью, внешний вид лицевой и задней панелей должен отвечать требованиям технической эстетики.

При выборе материала печатной платы необходимо иметь ввиду следующее: материал, из которого предполагается выполнить печатную плату, должен обладать высокими электроизоляционными показателями в заданных условиях эксплуатации усилителя мощности, т. е. иметь большую электрическую прочность, малые диэлектрические потери, быть химически стойким к действию растворов, используемых при изготовлении печатных плат, допускать штамповку, выдерживать кратковременные воздействия температуры до 240 °C в процессе пайки электрорадиоэлементов, иметь высокую влагостойкость, быть дешевым.

Для изготовления печатной платы источника питания химическим (или комбинированным) методом необходимо иметь листовой материал в виде изолированного основания с приклеенной к нему фольгой. В качестве изоляционного основания выбран фольгированный стеклотекстолит (СТФ), марки СТФ-2, обладающий рядом преимуществ по сравнению с фольгированным генитаксом:

а) прочность сцепления фольги с основанием у стеклотекстолита не менее 10 Н/см, а у генитакса 9 Н/см;

6) после выдержки в течение 24 часов при температуре 40 °C и относительной влажности до 98%;

в) удельное объемное сопротивление ГФ 1 ГОм*см, а СТФ 5000 ГОм*см;

г) тангенс угла диэлектрических потерь ГФ 0.07, а СТФ 0.03.

Одним из достоинств стеклотекстолита, определившим применение его в качестве платы усилителя мощности ИФ, является повышенная стойкость к температуре. Фольгированный стеклотекстолит марки СТФ-2 может работать при температуре 180° С около 100 часов, а также выдерживает и более высокие температуры на короткий промежуток времени. Это свойство необходимо для исключения вероятности распространения огня печатной платой при возникновении пожара.

В качестве материала фольги использована медь, так как она обладает хорошими проводящими свойствами.

В качестве конструкционных материалов для изготовления деталей электрокардиографа используются металлы. К металлам, из которых будут изготавливаться детали такими высокопроизводительными методами как литье, штамповка, прессование, предъявляются требования:

1) высокая текучесть при небольшом перегреве;

2) малая усадка;

3) достаточная прочность при высоких температурах.

Контур платы печатной, технологические отверстия и всевозможные вырезы под устанавливаемые на нее детали (экраны, радиаторы и т. д.) выполнены при помощи вырубки на специально сконструированных штампах.

С целью обеспечения хорошей смачиваемости печатной платы припоем, для защиты поверхности меди от окисления, а, следовательно, и для достижения хорошей пайки сформированный рисунок проводников покрыт сплавом КОУТС 501 ТСМ. Покрытие способствует также снижению суммарного сопротивления печатных проводников электрическому току.

При выборе материала печатной платы необходимо руководствоваться документами: ГОСТ 10 316–78, 23 751−86, 23 752−86 и др.

2.3 Выбор метода изготовления печатной платы Схема электрическая принципиальная объединена в один функциональный узел. Узел содержит одну печатную плату.

Рациональнее всего будет использовать комбинированный позитивный метод. При комбинированном способе изготовления печатных плат печатные проводники получают фотохимическим способом, а металлизация отверстий выполняется с помощью химического осаждения металлов с последующим гальваническим усилением. Печатные платы, полученные комбинированным способом, имеют высокую разрешающую способность, а печатные проводники прочно сцеплены с основанием платы. Комбинированный метод применяется для конструирования как односторонних, так и двухсторонних печатных плат. Способ получения рисунка печатной платы фотопечатью является самым точным (±0,05 мм). Плотность монтажа при этом методе соответствует 3? 5 классу (ширина проводников и зазоров между ними 0,1? 0,25 мм). Суть метода состоит в контактном копировании рисунка печатного монтажа с фотошаблона на основание, покрытое светочувствительным слоем (фоторезистом).

В соответствии с ГОСТ 23 751–79 плата относится ко второму классу точности. Данная плата двусторонняя и малогабаритная, так как ее размеры 120 142 мм; толщина платы 1.5 мм. Плата содержит 172 отверстия, из них 168 металлизированы. Толщина металлизации отверстий 20 мкм. Значение рабочего напряжения для проводников не превышает 12 В.

2.4 Расчёт размеров элементов печатного монтажа

1. Выбираем класс точности изготовления — 3.

2. Определяем минимальную ширину, мм, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

где Imax — максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках (определяется из анализа электрической схемы);

jдоп? допустимая плотность тока;

t — толщина проводника, мм.

3. Определяем минимальную ширину проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нем:

где p — удельное объемное сопротивление;

l — длина проводника;

Uдоп — допустимое падение напряжения, определяется из анализа электрической схемы.

4. Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверс-тий:

где dэ — максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

dн.о. — нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия;

r — разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ;

5. Рассчитываем диаметр контактных площадок.

Определим максимальный диаметр просверленного отверстия:

где d — допуск на отверстие.

Определим минимальный эффективный диаметр площадки:

где bm — расстояние от края контактной площадки до края просверленного отверстия;

p, d — допуски на расположение контактных площадок и отверстий.

Минимальный диаметр контактной площадки:

где hф — толщина фольги.

6. Определяем ширину проводников.

Минимальная ширина проводников для ДПП, изготовляемых комбинированным позитивным методом:

где bmin1 — минимальная эффективная ширина проводника.

Максимальная ширина проводника:

7. Определяем минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

S1min = 1,25-[(½+0,25)]+(0,32/2 +0,05)] = 0,29

где l — допуск на расположение проводников;

L — расстояние между центрами рассматриваемых элементов.

8. Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

S2min =1,25-(1,8 + 20,25) = 0,2

9.Минимальное расстояние между двумя проводниками:

S3min =2,5-(1,8 + 20,05)=0,6 (мм)

2.5 Описание сборки печатного узла Сборочный чертёж печатной платы представлен в приложении.

3. Выбор способов защиты устройства от дестабилизирующих факторов

3.1 Анализ климатических факторов, воздействующих на устройство. Расчёт теплового режима Расчет теплового режима РЭС заключается в определении по исходным данным температуры нагретой зоны и температур поверхностей тепло-нагруженных радиоэлементов и сравнения полученных значений с допустимыми для каждого радиоэлемента в заданных условиях эксплуатации.

Расчёт начинается с определения средней температуры воздуха в блоке.

Исходными данными служат:

1. Габаритные размеры: L1 = 0,155 м, L2 = 0,1 м, L3 = 0,032 м.

2. Давление окружающей среды: Н1=84кПа,

3. Так как корпус негерметичный, то оно будет равно давлению внутри корпуса: Н1=Н2=84кПа

4. Температура окружающей среды:

5. Коэффициент заполнения:

6. Мощность рассеиваемая в блоке: мВт.

Средний перегрев нагретой зоны герметичного корпуса блока с естественным воздушным охлаждением определяется по следующей методике:

Рассчитывается поверхность корпуса блока:

где L1, L2 — горизонтальные размеры корпуса, м;

L3 — вертикальный размер, м.

Определяется условная поверхность нагретой зоны:

Определяется удельная мощность корпуса блока:

Определяется удельная мощность нагретой зоны:

5. Находится коэффициент 1 в зависимости от удельной мощности корпуса блока:

6. Находится коэффициент 2 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:

7. Определяется коэффициент КН :

8. Рассчитывается перегрев корпуса блока:

9. Определяется перегрев нагретой зоны:

Определяется средний перегрев воздуха в блоке:

Определяется температура корпуса блока:

Определяется температура нагретой зоны:

Находится средняя температура воздуха в блоке:

Тогда получаем:

м2

м2

Вт/м2

Вт/м2

0С

0С

0С Из анализа полученных результатов заключаем, что при заданных условиях эксплуатации разрабатываемого прибора обеспечивается нормальный тепловой режим применяемых в нем радиоэлементов в процессе эксплуатации, т. е. рабочие температуры не превышают предельно допустимых величин.

3.2 Анализ механических факторов, воздействующих на устройство. Расчёт собственной частоты печатной платы Все виды РЭС подвергаются воздействию внешних механических нагрузок, которые передаются к каждой детали, входящей в конструкцию. Механические воздействия имеют место в работающей РЭС, если она установлена на подвижном объекте, или только при транспортировке ее в нерабочем состоянии, как в случае стационарной и некоторых видов возимой РЭС. При разработке конструкции РЭС необходимо обеспечить требуемую жесткость и механическую прочность элементов.

Под механической прочностью конструкции понимают нагрузку, которую может выдержать конструкция без остаточной деформации или разрушения. Повышение прочности конструкции достигается усилием конструктивной основы: контроля болтовых соединений, повышение прочности узлов методами заливки и обволакивания. Во всех случаях нельзя допустить образование механической колебательной системы.

Основой для оценки механической прочности служит расчет собственных частот колебаний элементов. При расчете частот собственных колебаний конструкцию РЭС условно заменяют эквивалентными расчетными схемами, для которых известны аналитические зависимости. Основное условие замены состоит в том, чтобы расчетная схема возможно ближе соответствовала реальной конструкции и имела минимальное число степеней свободы. Так как резонансные частоты вредны для всех радиоэлементов, то при конструировании необходимо хотя бы приближенно определять частоты собственных колебаний элементов.

Так как у нас резисторы и конденсаторы поверхностно монтируемые то их собственная частота мало отличается от частоты платы. Рассчитаем собственные частоты колебаний печатной платы.

Применительно к печатной плате используется следующая формула для расчета собственной частоты:

Гц где Km — коэффициент, учитывающий материал, из которого выполнена плата;

Kb — коэффициент, учитывающий наличие ЭРЭ;

В — коэффициент, зависящий от варианта закрепления пластины и соотношения сторон, В=93;

h — толщина пластины.

где Е — модуль упругости материала, из которого выполнена плата;

— плотность материала, из которого выполнена плата;

ЕS — модуль упругости для стали;

S — плотность стали.

где mЭ — масса элементов, mЭ — 12,2 г ;

mn — масса платы.

В нашем устройстве материалом печатной платы является стеклотекстолит. Его плотность равна: =2г/см3. Коэффициент, учитыва-ющий материал Km = 0,74. Размеры платы (135×90×1,5)мм.

Определяем массу платы:

Находим:

г.

Тогда получим значение собственной частоты платы.

Гц.

Печатная плата должна обладать значительной усталостной долговечностью при воздействии вибраций. Для этого необходимо, чтобы минимальная частота собственных колебаний плат удовлетворяла условию:

где — безразмерная постоянная, выбирается в зависимости от величины частоты собственных колебаний и воздействующих вибраций, 35.

b — размер короткой стороны платы, 90 мм.

nbmax — вибрационные перегрузки в единицах g, 3…10.

Гц.

Т.к., то плата будет обладать достаточной усталостной долговечностью при воздействии вибраций.

4. Обеспечение надёжности устройства

4.1 Методы обеспечения надёжности РЭА Методы обеспечения надёжности:

а) на стадии разработки изделий:

— использование новых материалов, обладающих улучшенными физико-химическими характеристиками, и новых элементов, обладающих повышенной надёжностью по сравнению с применявшимися ранее;

— принципиально новые конструктивные решения, например, замена электровакуумных ламп полупроводниковыми приборами, а затем интегральными схемами;

— резервирование, в том числе аппаратурное (поэлементное), временное и информационное;

— разработка помехозащищённых программ и помехозащищённого кодирования информации;

— выбор оптимальных рабочих режимов и наиболее эффективной защиты от неблагоприятных внутренних и внешних воздействий;

— применение эффективного контроля, позволяющего не только констатировать техническое состояние изделия (простой контроль) и устанавливать причины возникновения отказового состояния (диагностический контроль), но и предсказывать будущее состояние изделия, с тем чтобы предупреждать возникновение отказов (прогнозирующий контроль).

б) в процессе производства:

— использование прогрессивной технологии обработки материалов и прогрессивных методов соединения деталей;

— применение эффективных методов контроля (в том числе автоматизированного и статистического) качества технологических операций и качества изделий;

— разработка рациональных способов тренировки изделий, выявляющих скрытые производственные дефекты;

— испытания на надёжность, исключающие приёмку ненадёжных изделий.

в) во время эксплуатации:

— обеспечение заданных условий и режимов работы;

— проведение профилактических работ и обеспечение изделий запасными деталями, узлами и элементами, инструментом и материалами;

— диагностический контроль, предупреждающий о возникновении отказов.

В ходе развития техники возникают новые аспекты проблемы обеспечения надёжности. Так, например, внедрение больших интегральных схем требует принципиально новых методов расчёта их надёжности и т. д.

Основное направление развития науки о надёжности определяется общей тенденцией технического развития в различных отраслях народного хозяйства и задачами народно-хозяйственных планов страны. К числу наиболее актуальных вопросов теории надёжности относятся оценка и обеспечение надёжности сложных кибернетических систем.

4.2 Ориентировочный расчёт надёжности Надежность есть свойство системы сохранять величины выходных параметров в пределах установленных норм при заданных условиях. Под «заданными условиями» подразумеваются различные факторы, которые могут влиять на выходные параметры системы и выводить их за пределы установленных норм.

Нам необходимо рассчитать полную надежность прибора при работе в условиях воздействия повышенных температур.

Исходные данные для расчета надежности прибора в условиях повышенных температур окружающей среды приведены в таблице 3.

Таблица 3 — Исходные данные для расчета надежности

Интенсивность отказов рассчитывается

где i0 — справочное значение интенсивности отказа i-го элемента;

m — общее число учитываемых эксплуатационных факторов;

j — поправочный коэффициент.

n — общее число элементов конструкции.

В наших расчетах используются комбинированные поправочные коэффициенты:

1,2 — учитывающий одновременно температуру и электрический режим;

3,4 — учитывающий одновременно кинематические и механические нагрузки.

Для определения поправочных коэффициентов j, воспользуемся обобщенными таблицами и графиками.

Средняя наработка на отказ данного изделия определяется:

Вероятность безотказной работы рассчитывается:

Параметры надежности, полученные в результате расчета:

Средняя наработка на отказ, ч 197 534

Вероятность безотказной работы 0,95

По результатам расчёта можно судить о том, что полученные данные полностью соответствуют требованиям, записанным в техническом задании и обеспечат полную работоспособность изделия в течение всего срока эксплуатации.

Заключение

В результате работы над курсовым проектом была разработана конструкция ультразвукового охранного устройства. Данное устройство разработано с учетом современных требований конструирования РЭС, основными из которых выступают следующие:

обеспечение минимальных габаритов и веса устройства;

простота и удобство в эксплуатации;

высокая ремонтопригодность;

высокая надежность.

Спроектированный измерителя емкости имеет следующие характеристики:

Габариты:

длина, мм 155;

ширина, мм 101;

высота, мм 32.

Климатические условия исполнения УХЛ 4.1 по ГОСТ 15 150–69.

В ходе курсового проектирования была проанализирована схема электрическая принципиальная, произведен выбор элементной и материальной базы.

Все параметры, включая параметры надёжности, виброзащиты и теплозащиты, рассчитанные в ходе курсового проекта, являются достаточными для выполнения технического задания.

Расчет теплового режима позволяет судить о том, что меры защиты устройства от тепловых воздействий выбраны верно и они обеспечат нормальный режим работы теплонагруженных элементов устройства.

Результатом разработки явились данная пояснительная записка и комплект чертежей разработанного изделия.

Список использованных источников

1. Образцова О. Н. Конструирование радиоэлектронных средств. Учебная программа, методические указание и контрольные задания / О. Н. Образцова: МГВРК, 2008 — 44 с.

2. Волков А. А. Единая система конструкторской документации: Справочное пособие / С. С. Борушек, А. А. Волков, М. Н. Ефимова и др.- Москва: Изд-во стандартов, 1989 — 280 с.

3. Варламов Р. Г. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования / Под. ред. Р. Г. Варламова. — Москва: Сов. Радио, 1980 — 480 с.

4. Образцов Н. С. Конструирование радиоэлектронных средств: Учебное пособие для студентов специальности «Конструирование и технология радиоэлектронных средств"/ Н. С. Образцов, В. Ф. Алексеев, С. Ф. Ковалевич и др.: Под ред. Н. С. Образцова. — Минск: БГУИР, 1994 — 120 с.

5. ГОСТ 2.101−68 ЕСКД. Виды изделий.

6. ГОСТ 2.102−68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторской документации.

7. ГОСТ 2.105−95 ЕСКД. Общие требования к тестовым докментам.

8. ГОСТ 2.108−68 ЕСКД. Спецификация.

9. ГОСТ 2.109−73 ЕСКД. Основные требования к чертежам.

10. ГОСТ 2.307−68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений.

11. ГОСТ 2.1417−91 ЕСКД. Правила выполнения чертежей печатных плат.

12. ГОСТ 2.701−84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

13. ГОСТ 10 317–79. Платы печатные. Основные размеры.

14. ГОСТ 23 751–86. Платы печатные. Основные параметры конструкций.