Расчет надежности электронного устройства

В данном пункте необходимо рассчитать надежность электронного модуля название. Требования к надежности разрабатываемого изделия задаются в техническом задании на разработку. На ранних стадиях разработки изделия составляются план обеспечения надежности, который на последующих стадиях разработки детализируется и уточняется. Одним из элементов этого плана является расчет надежности проектируемого изделия. Первые расчеты делают на ранних стадиях разработки, а с уточнением сведений об изделии уточняются и расчеты надежности. Существующие методы расчета надежности позволяют получить расчетным путем количественные характеристики надежности разрабатываемого изделия и сопоставить эти характеристики с заданными в техническом задании. Все расчеты надежности в основном сводятся к определению вероятности безотказной работы P(t) и средней наработке до первого отказа T_ср по известным интенсивностям отказов элементов схемы. В зависимости от полноты учета факторов, влияющих на работу изделия и его надежность, последовательно проводят три расчета надежности: прикидочный, ориентировочный и окончательный.[8]

Прикидочный расчет позволяет судить о принципиальной возможности обеспечения требуемой надежности изделия. Этот расчет используется при проверке требований по надежности, выдвинутых заказчиком в техническом задании, при сравнительной оценке надежности отдельных вариантов выполнения изделия на ранних стадиях разработки. При прикидочном расчете делается допущение, что все элементы схемы равнонадежны, так как принципиальные электрические схемы на изделие и его составные части окончательно не разработаны. Соединения элементов с точки зрения надежности таково, что выход из строя любого элемента приводит к отказу всего изделия. Интенсивность отказов элементов берутся для периода нормальной работы, т.е. λ _i(t)=const. Тогда:

, (16)

где λ _i - средняя интенсивность отказов равнонадежных элементов схемы;

N – общее количество элементов.

Ориентировочный расчет проводится тогда, когда на изделие и все его составные части разработаны электрические принципиальные схемы. При ориентировочном расчете учитывается влияния на надежность изделия количества и типов применяемых в схемах элементов. При расчете делаются следующие допущения: все элементы схемы работают в нормальном режиме, предусмотренном техническими условиями на эти элементы; все элементы изделия работают одновременно; интенсивности отказов элементов берутся для периода нормальной работы, т.е. λ_i(t)=const. Интенсивности отказов элементов каждого типа берутся по соответствующим таблицам из справочников по надежности. Таким образом, ориентировочный расчет надежности позволяет определить рациональный состав элементов в изделии и наметить пути повышения надежности.

Окончательный расчет проводится на этапе технического проектирования и учитывает влияние на характеристики надежности режимов работы элементов в схеме и конкретные условия эксплуатации изделия. В общем случае интенсивности отказов элементов зависят от электрического режима работы элемента в схеме, температуры окружающей среды, механических воздействий в виде вибраций и ударов, влажности воздуха, давления, радиации и ряда других возможных факторов. [8]

Рассчитываем надежность.

В таблице 2 приведены значения интенсивности отказов и средней наработки элементов, используемых в модуле ЭВС, рассматриваемом в данной работе.

 

 

Таблица 2 – Интенсивности отказов и средней наработки элементов

Наименование	Кол-во	Интенсивность отказов	Средняя наработка	Интенсивность отказов
С2-10		0,02		0,08
SH-085		0,013		0,013
К50-35		0,005		0,01
К73-11		0,006		0,006
КТ361В		33,3	0,03	99,9
78l05		0,1		0,1
КР1158ЕН3А		0,1		0,1
PIC16F628		0,1		0,1
SMB380		0,1		0,1
WH1602		0,1		0,1
TACT-24R-F			0,14
Печатная плата		0,1		0,1
Пайка		0,01		0,86

 

Расчет интенсивности отказов делается согласно данным из таблицы 2 и формулы расчета интенсивности отказа (16). Результат вычислений заносим в таблицу 2.

Рассчитываем интенсивность отказов всего устройства.

Λ = , (17)

где - сумма интенсивности отказов всех элементов схемы, 1/ч.

Λ = 0,08 + 0,013 + 0,01 + 0,006 + 99,9 + 0,1 + 0,1 + 0,1 + 0,1 + 0,1 + 14 + 0,1 + 0,86 = 115,469·10 1/ч.

Рассчитываем вероятности безотказной работы, производится по формуле:

, (18)

где

1/ч.

 

Рассчитываем вероятность отказа.

Расчет вероятности отказа производиться по формуле:

(19)

1/ч.

Рассчитываем среднюю наработку на отказ.

Расчет средней наработка на отказ рассчитывается по формуле:

(20)

Все вычисления заносим в сводную таблицу 3.

 

Таблица 3 – Сводная таблица результатов

Наименование	Обозначение	Результат
Средняя интенсивность отказов		115,469 1/час
Средняя вероятность безотказной работы		0,458 1/час
Средняя вероятность отказа		0,542 1/час
Средняя наработка		4,2 года

 

Строим график зависимости P(t), для его построения необходимы некоторые данные t-выбираем произвольно, в зависимости от t, делаем расчет P(t).

Данные для построения графика зависимости P(t):

t=0 P(t)=1

 

t=500 P(t)=0,944

t=1000 P(t)=0,891

t=2000 P(t)=0,794

t=3000 P(t)=0,707

t=4000 P(t)=0,629

t=4500 P(t)=0,595

t=5000 P(t)=0,561

t=5500 P(t)=0,529

t=6000 P(t)=0,499

t=6500 P(t)=0,472

 

По полученным данным строиться график зависимости вероятности безотказной работы от времени P(t) и получаем следующую зависимость:

Рисунок 18 - График зависимости вероятности

безотказной работы от времени P(t)

 

График должен начинаться с нуля! (удалить после прочтения)