РАДИОВТУЗ МОСКОВСКОГО АВИАЦИОННОГО ИНСТИТУТА

_

ТОКТИН

Курсовая работа на тему

«Анализ работоспособности сенсорного выключателя»

Пояснительная записка

Выполнил: Миронов С.А. Рк-404

Проверил: Назаров А.В.

2010

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовое проектирование…………………………………….…….3

Введение………………………………………………………………………..…4

1 Описание работы устройства и предварительный расчет схемы………..….5

2 Основные понятия надежности……………………………………….………6

3 Расчет надежности устройства…………………………………………….…9

3.1 Анализ работоспособности принципиальной электрической схемы…….9

3.2 Эксплуатационная интенсивность отказов…………………………….….10

3.2.1 Эксплуатационная интенсивность отказов постоянных металлодиэлектрических резисторов…………………………………….…….10

3.2.2 Эксплуатационная интенсивность отказов конденсаторов постоянной

емкости…………………………………………………………………….……..11

3.2.3 Эксплуатационная интенсивность отказов транзисторов…………..…..12

3.3 Расчет итоговых параметров…………………………….………………….13

3.3.1 Суммарная частота отказов изделия………………………………….….13

3.3.2 Среднее время безаварийной работы…………………………………….14

3.3.Вероят­ность безаварийной работы………………………………………...14

Заключение………………………………………………………………...…….15

Список используемой литературы……………………………………………..16

Приложение

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине: «Теоретические основы конструирования, технологии и надёжности»

выдано студенту группы Рк-404 Миронову С.А.

Тема проекта: «Разработка конструкции модуля преобразователя»

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Схема электрическая принципиальная МАИ.210201.404.009Э3

Перечень элементов МАИ.210201.404.009ПЭ3

Условия эксплуатации:

Диапазон рабочих температур от -10 до +50 ºС.

Атмосферное давление (86,6…106,6) кПа

Относительная влажность (среднегодовое значение) 70%

Наработка до отказа не менее 10 000 часов

Напряжение питания модуля 9В.

Введение

Надежность РЭС - специфическое понятие, резко отличающееся от привычных в радиотехнике понятий, таких, как чувствительность и избирательность приемного тракта, точность, помехозащищенность и т.д.

Специфичность надежности состоит в том, что это качественное понятие, которое трудно определить каким-либо одним числовым показателем. Надежность зависит от большого числа различных переменных факторов, которые в большинстве своем являются случайными величинами.

Надёжность аппаратуры определяется надёжностью и количеством используемых в ней элементов. Так как надёжность является одним из основных параметров из­делия, то, проектируя аппаратуру, её следует оценивать наряду с другими параметрами и на основе этих расчё­тов делать выводы о правильности выбранной схемы и конструкции изделий.

1 Описание работы и предварительный расчет схемы

Схема сенсорного выключателя опубликована в английском журнале " Radio electronics konstruktor ". Основой устройства служит двойной эмиттерный повторитель на транзисторах VT1, VT2. В эмиттер VT2 включено реле К1.

При прикосновении к сенсору переменное напряжение, наводимое в теле человека комнатной проводкой, передается через конденсатор С1 на базу составного транзистора, который открывается, и реле срабатывает.

Диод VD1 защищает транзистор от выбросов напряжения при размыкании, а конденсатор С2 сглаживает возникающие пульсации. Транзисторы - маломощные кремниевые КТ315 с любым буквенным индексом. Диод -кремниевый Д226. Реле - РЭС55 0101 маломощное, на рабочее напряжение 12В. Конденсаторы - К50-35

Предварительный расчет схемы необходим для определения параметров работы элементов

2 Основные понятия надежности

Под надежностью понимается свойство РЭС выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в установленных пределах в течение требуемого промежутка времени при определенных условиях эксплуатации.

В число понятий, непосредственно связанных с надежностью, входит понятие работоспособности.

Работоспособность — состояние РЭС, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. РЭС можно считать надежным, если оно сохраняет свою работоспособность в течение требуемого интервала времени в предусмотренных для него эксплуатационных условиях.

Надежность является основным показателем качества РЭС. А качество - это совокупность свойств, определяющих степень пригодности РЭС для практического применения в соответствии с назначением. Основными из показателем качества принято считать:

• безотказность,

• долговечность,

• ремонтопригодность

• сохраняемость.

Безотказность - свойство изделия сохранять работоспособность в течение требуемого времени при эксплуатации и не иметь отказов в заданных условиях.

Долговечность - это свойство РЭС сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность - это свойство РЭС, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – это свойство РЭА сохранять эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации.

Оценка надежности РЭА будет полной и всесторонней, если будут приведены показатели всех перечисленных выше свойств.

Понятие отказа является одним из самых важных в теории надежности.

Отказом называется событие, заключающееся в полной или частичной потере работоспособности изделия, т.е. когда имеет место уход хотя бы одного из особо важных (рабочих) параметров за пределы установленных допусков.

По степени и видам проявления отказы принято разделять на классы, указанные в табл. 1.

Таблица 1.

Постепенный отказ – возникает в связи с постепенным изменением основных параметров изделия в течение времени хранения и эксплуатации из-за необратимых медленных физико-химических процессов, происходящих в изделии и каждой его детали в результате их износа и старения.

Внезапный отказ – возникает в результате скачкообразного изменения значения одного или нескольких основных параметров изделия.

Полный отказ – приводит к полному нарушению работоспособности изделия.

Частичный отказ – вызывает ухудшение качества функционирования изделия.

Независимый отказ - называется отказ, возникающий независимо от того, произошли или нет отказы других элементов системы.

Зависимый отказ – происходят в результате воздействий, которые возникают из-за выхода из строя взаимосвязанных элементов.

Неисправность – это любое состояние РЭС, при котором она не удовлетворяет хотя бы одному из требований технической документации как в отношении основных параметров, так и второстепенных (требования ТЗ, невыполнение которых фактически не отражается на работоспособность РЭС, т.е. дефекты: вмятина, царапина и т.д.).

Категория параметрических отказов - объединяет все отказы в виде ухода параметров за пределы заданных допусков.

К этой категории относятся:

• постепенные отказы, вызванные необратимыми изменениями параметров в результате старения;

• частичные и самоустраняющиеся отказы, вызванные обратимыми изменениями параметров в результате воздействий температуры, влаги, радиации.

Такое деление отказов является до некоторой степени условным, так как в отдельных случаях бывает трудно отделить одну категорию отказов от другой. Но это деление необходимо, потому что каждая из названных категорий отказов характеризуется своим статистическим распределением и своей методикой расчета.

В основу методик расчета надежности РЭС, учитывающих внезапные отказы, положен экспоненциальный закон распределения, а в методики расчета, учитывающие параметрические отказы, - нормальный закон.

Анализ неисправностей по причинам позволяет разработать рекомендации по устранению систематических отказов и дефектов, по снижению внезапных отказов и по отысканию возможностей, позволяющих отдалить срок наступления постепенных отказов путем устранения схемно-конструктивных недостатков, изменения технологии производства и внедрения обоснованных методов эксплуатации РЭА.

Введение количественной оценки надежности позволяет:

-производить расчет надежности при проектировании, производстве и эксплуатации РЭА.

-сформулировать конкретные тактико-технические требования по надежности проектируемой РЭА.

-заранее рассчитать срок службы РЭА, объем запасного комплекта, резерв аппаратуры и т.д.

В процессе производства и эксплуатации РЭА на ее элементы и узлы воздействует большое количество случайных факторов, вызывающих разброс надежности РЭА и ее показателей. Поэтому используются вероятностные методы количественной оценки надежности РЭА.

Основными показателями надежности РЭА являются:

-вероятность безотказной работы: P(t) = No/N(t);

-интенсивность отказов: λ(t) = n(Δt)/ N(t)*Δt;

-вероятность отказа: Q(t) = 1 – P(t);

-частота отказа: f(t) = n(Δt)/ No*Δt;

-средняя наработка до отказа: Т = Σti/n;

-средняя наработка на отказ: То = Σti/n .

3 Расчет надежности устройства

Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности изделия и условиям эксплуатации.

Расчет надежности выполняется на основе логической модели безотказной работы РЭС. Логическая схема для расчета надежности не резервированного устройства в общем случае состоит из последовательного соединения блоков устройства, каждый из которых в свою очередь также представляет собой последовательное соединение комплектующих элементов. При составлении модели предполагаются следующие ограничения и допущения:

• распределение отказов во времени экспоненциальное;

• отказы элементов - события взаимно независимые;

• в один и тот же момент времени может произойти только один отказ;

• элементы могут находится только в двух состояниях - работоспособном и неработоспособном.

3.1 Анализ работоспособности принципиальной электрической схемы.