3.3 Расчёт надёжности частотомера цифрового

Надёжность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации, технического обслуживания, ремонтов и транспортирования. Исходными данными для расчёта надёжности являются:

- схема электрическая принципиальная Э3;

- перечень элементов;

- климатические и механические условия эксплуатации.

Так как надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени. То надежность так же можно определить как физическое свойство изделия, которое зависит от количества и от качества входящих в него элементов, а так же от условий эксплуатации. Надежность характеризуется отказом.

Отказ - нарушение работоспособности изделия. Отказы могут быть постепенные и внезапные.

Постепенный отказ - вызывается в постепенном изменении параметров элементов схемы и конструкции.

Внезапный отказ - проявляется в виде скачкообразного изменения параметров радиоэлементов (РЭ).

Все изделия подразделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые

В работе изделия существуют 3 периода.

Рис.2.3.График зависимости интенсивности отказов от времени эксплуатации

На рисунке 2.3 показан график зависимости интенсивности отказов от времени эксплуатации.

1 - период приработки, характеризуется приработочными отказами.

2 - период нормальной эксплуатации, характеризуется внезапными отказами.

3 - период износа - внезапные и износовые отказы.

Понятие надежности включает в себя качественные и количественные характеристики.

Качественные характеристики:

- безотказность - свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки

- ремонтопригодность - свойство изделия, приспособленность к:

1) предупреждению возможных причин возникновения отказа

2) обнаружению причин возникшего отказа или повреждения

3) устранению последствий возникшего отказа или повреждения путем ремонта или технического обслуживания

- долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (состояние при котором его дальнейшее применение или восстановление невозможно)

- сохраняемость - сохранение работоспособности при хранении и транспортировке.

Количественные характеристики:

-интенсивность отказа ЭРЭ:_i ;

- вероятность безотказной работы:

; (2.2)

- средняя наработка на отказ:

Т_ср. = 1/ ; (2.3)

- интенсивность отказа изделия:

= + + ... + ; (2.4)

- вероятность отказа:

Q(t) = 1 – P(t). (2.5)

Рис. 2.4.

Интенсивность отказов зависит так же от коэффициента нагрузки (К_н) и от температуры окружающей среды (t_окр), которая влияет на коэффициент α (коэффициент влияния температуры).

Для удобства расчета однотипных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), находящихся в одинаковых температурных условиях и работающих в одинаковых (близких) эксплутационных режимах, можно объединить в одну группу.

Расчет надежности произвел с помощью программы АСРН. Элементы принципиальной схемы, паяные соединения, печатные соединения заносятся в модуль 1 уровня, и производится расчет. В результате расчета получаем следующие показанные ниже данные.

Расчет надежности модуля: частотомер цифровой
I. Основные исходные данные
1. Расчет в режиме: эксплуатации
2. Группа аппаратуры: 3.1
3. Температура окружающей среды °С: 25
II. Расчет суммарной интенсивности отказов входящих модулей и ЭРИ: Таблица 2.2 Расчет надежности
Тип ЭРИ	Количество		Схемная позиция		αб (бсг)		λэ, 1/ч		λэ*n, 1/ч
Полупроводниковые приборы
КД252Б	2		VD1-VD2		1·10-7		1.89·10-8		0.38·10-7
КП313А	1		VT1		0.72·10-7		1.16·10-7		1.16·10-7
КТ399А	2		VT2-VT3		0.32·10-7		1.81·10-8		0.36·10-7
Знакосинтезирующий индикатор HY-1602H7	1		LCD1		0.88·10-6		0.79·10-5		0.79·10-5
М икроконтроллер 1 DD1 1.5 ·10-7 1.35·10-7 1.2·10-7
Кварцевый резонатор HC49/U		1		Q1		2.5·10-8		0.7·10-7		0.7·10-7
Резисторы
МЛТ-0,125		11		R1-R6,R8-R12		0.5·10-7		1.21·10-7		1.33·10-6
СП3-22		1		R7		2.8·10-8		1.19·10-7		1.19·10-7
Конденсаторы
К10, К73		9		C1-C5, C7-C10		1.9·10-8		0.65·10-8		0.59·10-7
К50-40		1		С6		1.8·10-7		1.49·10-7		1.49·10-7
Дроссель ДМ-0,6		1		L1		2·10-9		0.9·10-8		0.9·10-8
Микропереключатели		2		S1,S2		0.8·10-7		0.77·10-8		1.54·10-8
Соединители низкочастотные и радиочастотные
СР-50, СР-75		1		X1		1.5·10-8		1.2·10-8		1.2·10-8
MOLEX		1		X2		1.9·10-8		1.45·10-10		1.45·10-10
Соединения
Паяные		135		-		0.69·10-10		0.55·10-9		0.75·10-7
проводники		61		-		1.3·10-9		1.04·10-8		0.63·10-6
Итого для модуля:										1.06·10-5

В результате расчета получена суммарная интенсивность отказов схемы:

1/ч

По формуле 2.3 определяем среднюю наработку на отказ:

T_ср=1/1,06·10^-5=94339 ч;

Определяем вероятность безотказной работы по формуле 2.2 для пяти временных точек (t₁=3·10⁴ ч, t₂=6·10⁴ ч, t₃=9,4·10⁴ ч, t₄=12·10⁴ ч, t₅=15·10⁴ ч,).

Таблица 2.3 Вероятность безотказной работы.

t·104,ч	3	6	9,4	12	15
Р(t)	0,72	0,53	0,37	0,28	0,20

Строим график зависимости безотказной работы от времени для предлагаемой схемы (рис 2.5)

Рис 2.5 График зависимости безотказной работы

Вывод: Среднее время наработки до отказа составило 94339 часов. При работе по 24 часа в сутки устройство обеспечивает безотказную работу в течении десяти лет.