147143 (594269), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

4 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Расчет потребляемой мощности МКТ

На основании схемы электрической принципиальной МКТ определим потребляемую мощность схемы по формуле

, ( 4.1)

где Pn - потребляемая мощность одной микросхемы;

N - количество микросхем одного типа;

При определении потребляемой мощности каждой микросхемы будем пользоваться справочными данными, в случае их отсутствия мощность ИМС будем рассчитывать по формуле

, (4.2)

где Р - мощность потребляемая микросхемой;

U_пит - напряжение питания микросхемы;

I_пот - ток, потребляемый микросхемой

Справочные данные, необходимые для расчёта потребляемой мощности приведены в таблице 4.1

Таблица 4.1

Просуммировав эти мощности, получим суммарную потребляемую мощность блока: Р_об = 376,5 мВт

4.2 Расчет надежности МКТ

Надежность - это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в допустимых пределах, соответствующих принятым режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

К основным показателям надежности относятся:

1) вероятность безотказной работы;

2) интенсивность отказов;

3) наработка на отказ или среднее время безотказной работы;

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в заданный интервал времени не произойдет ни одного отказа. Вероятность безотказной работы определяется по формуле

, (4.3)

где P(t) - вероятность безотказной работы (вероятность того, что в пределах заданной наработки, при заданных условиях отказа не произойдет);

е - основание натурального логарифма;

- интенсивность отказов;

t - время безотказной работы.

Величина t показывает, какая часть элементов по отношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя за единицу времени.

Интенсивность отказов рассчитывается как сумма интенсивности отказов всех элементов блока. Интенсивность отказов элемента рассчитывается по формуле

, (4.4)

где - интенсивность отказов при нормальных условиях;

к_н - коэффициент нагрузки;

к_у - коэффициент условий;

к_Т - температурный коэффициент.

Коэффициент, учитывающий условия работы:

к_у=1 - лабораторные условия;

к_у=10 - стационарные условия;

к_у= 100-700 - бортовые условия;

к_у>700 - космические условия.

Температурный коэффициент (к_Т) находится в зависимости от совокупности воздействующих факторов и учитывает нагрев конструкции.

Коэффициент нагрузки характеризует электрический режим использования ЭРЭ и ИМС. Для разного вида элементов нагрузкой могут быть и являться различные параметры. Для резисторов, транзисторов - отношение мощности рабочей к номинальной; для конденсаторов - отношение рабочего напряжения к номинальному; для микросхем - отношение коэффициента разветвления рабочего к номинальному.

Коэффициент нагрузки резисторов рассчитывается по формуле (4.5), конденсаторов - по формуле (4.6), а ИМС - по формулам (4.7) и (4.8)

, (4.5) где Р_раб - нагрузка на резистор в рабочем режиме;

Р_ном - номинальная нагрузка.

, (4.6)

где U_раб - напряжение на конденсаторе в рабочем режиме;

U_ном - напряжение номинальное.

, (4.7)

где Р_раб - нагрузка на ИМС в рабочем режиме;

Р_ном - номинальная нагрузка ИМС.

, (4.8)

где Краз.раб - рабочий коэффициент разветвления;

Краз.ном - номинальный коэффициент разветвления.

Подставив справочные данные в формулы (4.5), (4.6), (4.7), (4.8), рассчитал коэффициенты нагрузки, которые приведены в таблице 4.2.

Согласно техническому заданию на дипломный проект условия эксплуатации бортовые (Ку = 100).

Среднее время наработки на отказ рассчитывается по формуле

, (4.9)

где - интенсивность отказов блока;

Т_ср - среднее время наработки на отказ (ожидаемая наработка объекта до первого отказа)

С учетом того, что данная схема используется в бортовых условиях (к_у=100) значение = 0,00001327.

Подставив в формулу (4.9) рассчитанное значение найдем среднее время наработки на отказ:

Подставив в формулу (4.3) расчетное значение найдем вероятность безотказной работы блока для t=10000, аналогично найдем значение вероятности безотказной работы для различных значений t:

Результаты расчетов представлены в таблице 4.2

Таблица 4.2

Наименование и тип элемента	Интенсивность отказов элемента	Коэффициент нагрузки	Температурный коэффициент	Количество элементов	Интенсивность отказов (х0.000001)
ИМС M41T56	0,1	0,5	0,1	1	0,005
ИМС AT24C64	0,1	0,5	0,1	1	0,005
ИМС MC33290	0,1	1	0,1	1	0,01
ИМС AT89S53	0,1	1	0,1	1	0,01
ИМС 7805	0,1	0,5	0,1	1	0,005
ИМС LM2931	0,1	0,5	0,1	1	0,005
ИМС SN7413N	0,1	0,5	0,1	1	0,005
Конденсаторы	0,01	0,2	0,4	10	0,008
Резисторы	0,01	0,5	0,2	43	0,043
Транзисторы	0,5	0,3	0,5	2	0,15
Диоды	0,5	0,3	0,5	2	0,15
Пайка	0,0001	1	1	367	0,0367
Итого					0,1327

Данные для построения графика зависимости P(t):

t=1000 P(t)=0,997

t=5000 P(t)=0,981

t=10000 P(t)=0,972

t=20000 P(t)=0,946

t=30000 P(t)=0,911

t=40000 P(t)=0,882

t=50000 P(t)=0,854

t=60000 P(t)=0,816

t=70000 P(t)=0,784

t=75000 P(t)=0,785

По полученным данным построим график зависимости P(t)

Рисунок 4.1 - График зависимости P(t)

5 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Описание конструкции МКТ

Большое внимание в настоящее время при конструировании устройств уделяют повышению надежности конструкции, уменьшению габаритов и веса изделия, механизации и автоматизации технологического процесса изготовления того или иного изделия.

Разработанная конструкция МКТ выполнена на двухсторонней печатной плате, изготовленной по типовому технологическому процессу комбинированным способом.

Использование двухсторонней печатной платы позволило сократить материальные и трудовые затраты, использовать средства механизации и автоматизации в процессе изготовления печатной платы, сборки и монтажа.

В качестве материала для изготовления двухсторонней платы использован фольгированный стеклотекстолит СФ-2-35, толщиной 0,8 мм, обладающий хорошим сцеплением с металлом (проводящим слоем), проницаемостью более 7.

Для обеспечения максимального быстродействия и помехоустойчивости схемы МКТ в разрабатываемой конструкции предусмотрено следующее:

- конденсаторы устанавливаются на той же стороне платы, на которой непосредственно находятся ИМС,

- для подведения напряжения питания и подключения шины «земля» используются крайние контакты электрического разъема,

- проводники по максимуму короткие и располагаются на различных сторонах платы и перекрещиваются под углом 45 или 90 градусов,

Для соблюдения эксплуатационных требований корпуса ИМС располагаются линейно и многорядно.

Конструкция блока используется в бортовой условиях. Максимальные геометрические размеры платы ограничиваются свободным пространством в корпусе. Максимальные габаритные размеры обеспечиваются рациональным взаимным расположением элементов и повышением плотности монтажа.

Для улучшения теплоотвода элементы установлены на плату с зазором.

В данной конструкции блока использованы ИМС со штыревыми выводами, которые выдерживают большие механические нагрузки.

При разработке печатных проводников схемы учены следующие требования:

1) шаг координатной сетки 2,5 мм;

2) минимальный зазор между соседними проводниками не менее 1,5 мм;

3) толщину и ширину проводников определяется в зависимости от материала диэлектрика и плотности тока;

4) минимальная ширина проводников не менее 1,5 мм;

Характеристики

Список файлов ВКР