|
Типовые расчеты надежности систем на персональном компьютере
Д.А. ГОРБАЧ, Н.Я. КОЛЕСНИК
ТИПОВЫЕ РАСЧЕТЫ НАДЕЖНОСТИ
СИСТЕМ
НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ
Учебное пособие
Владивосток
Издательство Дальневосточного
университета
1993
.
ББК
30.14
К 60
Печатается по
решению
редакционно-издательского совета ДВГУ
Рецензент к.т.н.
доцент Г.А.Гудаков
Колесник Н.Я., Горбач Д.А.
К 60
Типовые расчеты надежности
систем на персональных
компьютерах: Учебное
пособие.-Владивосток: Изд-во Даль-
невост. ун-та, 1993. - 24с.
ISBN 57444-0547-X
Учебное пособие посвящено вопросам
надежности элект-
ронных систем и устройств. Содержит
теоретическую часть,
справочный графический материал по
параметрам надежности
типовых элементов РЭА, а также методические рекомендации
по расчетам надежности систем и
устройств с использова-
нием персональных компьютеров.
Предназначено для студентов
технических специаль-
ностей,
занимающихся разработкой электронной аппаратуры
в рамках курсового и дипломного
проектирования.
2107000000
ДДДДДДДДДД Без объявл. ББК 30.14
180(03)-93
ISBN 57444-0547-X С Издательство
Дальневосточного
университета,1993
.
ВВЕДЕНИЕ
Будем рассматривать "Систему"
как совокупность устройств,
характеризующуюся
выбранным числом параметров.
На эффективность системы оказывают
влияние взаимодействие
независимых
факторов. Некоторые из этих факторов присущи самой
системе при
ее проектировании, изготовлении
и эксплуатации.
Другие факторы,
воздействующие на эффективность, являются
внешними.
Требование к эффективности данной системы может зависеть
от
времени, в течении которого она должна
оставаться рабо-
тоспособной, может зависеть также и от цены, достижимой точ-
ности,
веса или габаритов и, наконец, от надежности системы.
Любое требование, основывающееся лишь на чем-то одном:
времени, стоимости, точности, весе, надежности и
т.д., значи-
тельно
упрощает рассмотрение. Однако требования, которые инже-
неры
предъявляют к проектируемой системе,
оказываются гораздо
более сложными.
Задача проектировщика
усложняется не только
тем, что имеется набор разноречивых требований,
но и тем, что
они
заданы почти всегда в весьма неясной форме.
Сравнительная
важность
факторов, действующих на эффективность системы, часто
может
быть оценена лишь после ее создания.
Однако в
настоящее время существует определенная тенден-
ция
считать характеристики надежности наиболее важными.
Разница между проектированием устройств и
проектированием
систем
заключается в более широком привлечении методов органи-
зации и
информации. Сложные системы могут
выполнять много-
численные
функции, иметь много входных
каналов, преобразовы-
вать и
выдавать много выходных данных и
иметь большую стои-
мость.
Поэтому при проектировании сложной системы дополнитель-
но к
характеристикам, описывающим поведение
отдельных уст-
ройств, необходимо
учитывать характеристики всей
системы.
Только широкое
рассмотрение позволит выбрать
оптимальный
способ создания
системы с требуемым уровнем эксплуатационной
надежности.
Заданная характеристика надежности
системы определяется
исходя
из ее назначения. На начальной стадии
проектирования
системы определяется тип и минимальное число
устройств в схе-
.
ме. Затем определяется структура этих
устройств, позволяющих
получить заданную
характеристику надежности. После
того как
выяснена
структура отдельных частей, выбирается
интенсивность
отказа и
интенсивность восстановления элементов каждого уст-
ройства
в соответствии с заданным уровнем надежности.
В про-
цессе создания
системы производится постоянная
переоценка
способов
достижения заданной надежности при минимальных затра-
тах.
Главной идеей при проектировании системы
является отыска-
ние
путей, позволяющих получить все важные
параметры системы,
при
которых не было бы оснований к
серьезным переделкам и
система была бы оптимальной с точки зрения
большинства требо-
ваний.
Первой задачей при проектировании
надежной системы явля-
ется
определение способов, с помощью которых требования по на-
дежности
будут выполнены наилучшим образом.
Естественно, эти
способы
необходимо выбирать, рассматривая требования по надеж-
ности
во взаимосвязи с другими важными характеристиками систе-
мы. Эти
способы должны позволить выбрать
надежные системы с
наилучшей
эффективностью, затем сделать заключение о необходи-
мых
усилиях при проектировании, помочь
определить отказы, ко-
торые
влияют на выбранную величину надежности. И, наконец, что
также
очень важно, они должны помочь
достигнуть такого уровня
надежности
системы, который ограничен стоимостью
проектирова-
ния. Выбор
характеристик надежности производится исходя из
названного
круга вопросов.
Проектирование сложной системы включает
в себя много-
численные
проблемы, которые обычно находятся в тесной связи.
Сложность
проблем, возникающих при проектировании систем умень-
шается
по мере конкретизации задач, четкого
определения огра-
ничений
и наличия исчерпывающей информации о разработанных ра-
нее
более простых системах.
Вопросы расчета надежности при проектировании будем
рассматривать
на примере радиоэлектронных систем и устройств.
4
.
1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
НАДЕЖНОСТИ И
СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НИМИ
Надежность системы есть ее свойство
сохранять во времени
в
установленных пределах значения всех параметров, характери-
зующих
способность выполнять требуемые функции в заданных ре-
жимах и
условиях эксплуатации.
К основным характеристикам надежности
элемента, узла или
радиоэлектронной
аппаратуры (РЭА) относятся вероятность безот-
казной
работы P(t), вероятность отказа
Q(t), частота отказов
f(t), интенсивность отказов L(t). среднее время наработки на
отказ
T.
Под вероятностью безотказной работы
изделия P(t) понима-
ется
вероятность того, что оно будет
сохранять свои параметры
в
пределах заданных допусков в течение определенного промежут-
ка
времени и при определенных условиях эксплуатации.
Вероятность безотказной работы может быть
найдена экспе-
риментально по результатам испытаний или по данным
эксплуата-
ции:
N(t)
P(t) = lim ДДДДДДДД
No->oo No
где No
- число поставленных на испытание изделий;
N(t) - количество изделий, безотказно
работающих в момент
времени t.
Отказ изделия является событием, противоположным безот-
казной работе.
Так как РЭА не может находится одновременно в
двух
состояниях (отказа и безотказной работы),
то эти состоя-
ния
образуют полную систему событий, и между вероятностями от-
каза
Q(t) и безотказной работы P(t) выполняется соотношение
Q(t) + P(t) = 1 (1.1)
Частота отказов f(t) является
дифференциальной характе-
ристикой
надежности. Она определяется как
плотность распреде-
ления
вероятностей моментов отказов
f(t) = Q'(t) = dQ/dt = -dP/dt
5
Статическое значение частоты отказов
может быть экспери-
ментально
определено следующим образом. Время испытаний разби-
вается
на интервалы dTi и подсчитывается
число изделий dNi,
отказавших
за каждый интервал dTi:
dNi
f(t) = lim
ДДДДДДДДДДДДДДДДД (1.2)
dT -> 0 Ni * dTi
No -> oo
Более информативна (и поэтому чаще применяется на практи-
ке)
другая дифференциальная характеристика
надежности - ин-
тенсивность
отказов L(t). По результатам испытаний она опреде-
ляется
по формуле
dNi
L(t) = lim
ДДДДДДДДДДДДДДДДДДД (1.3)
dTi -> 0 N(t) * dTi
где
N(t) - количество изделий, работоспособных в момент t.
Введение в знаменатель формулы (1.3)
величины N(t) вместо
No в
формуле (1.2) отражает тот
факт, что часть изделий за
время t
вышла из строя.
Рис. 1.1 характеризует изменение
интенсивности отказов во
времени. На участке A повышенное значение
интенсивности отка-
зов
объясняется скрытыми дефектами производства.
Ее возраста-
ние на
участке C связано со старением РЭА и ее элементов. Важ-
ным свойством
этой зависимости является
постоянство L(t) на
участке
нормальной эксплуатации,
позволяющее сопоставить на
указанном участке
каждому элементу РЭА характеристику надеж-
ности, не зависящую от времени, по которой в соответствии со
структурой соединения
элементов между собой можно определить
вероятность
безотказной работы и другие характеристики
надеж-
ности
РЭА.
6
.
і
і L(t)
і
і. .
і
. .
і
.
.
і
.
.
і
. .
і . . . . . . . . . . . . . .
і |
|
і
A | B | C t
ДДЕДДДДДДДДДД|ДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД|ДДДДДДДДДДДДДДДДДДД
Рис. 1.1. Обобщенная кривая распределения
отказов
для электронных систем и
компонентов
В теории
надежности большое значение имеет связь между
интенсивностью
отказов и вероятностью безотказной работы:
Ъt
P(t) = exp( - і L(t)dt ) (1.4)
oЩ
Для участка нормальной эксплуатации L =
const, поэтому из
выражения
(1.4) следует
P(t) = exp( - L * t ) (1.5)
Эта зависимость носит название "экспоненциальный закон
надежности"
и широко используется для расчета вероятности
бе-
зотказной
работы по известным значениям L и t .
Свойство безотказности РЭА характеризуется средней нара-
боткой
до отказа T. По результатам испытаний
она может быть
определена
как среднее арифметическое времени наработки до от-
каза
каждого из поставленных на испытание изделий:
7
.
^
T = ( SUM( Ti ) / No
i=1-No
^ _
где T -
экспериментальная оценка величины T .
Величину средней наработки до отказа
можно определить по
известной
интенсивности отказов, используя зависимость
_
T = 1 / L (1.6)
2. НАДЕЖНОСТЬ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
РЭА
Приводимые в литературе количественные характеристики на-
дежности
Lo(t) и T соответствуют так
называемым нормальным
условиям работы
элементов: температуре
окружающей среды t =
(20-+5)`C,
относительной влажности воздуха (65-+15)%, давлению
P =
(87--107)KПа, коэффициенту электрической нагрузки Kн = 1.
Очевидно, что постоянство величин выбранных
интенсив-
ностей отказов элементов возможно лишь при
неизменных режимах
работы, соответствующих паспортным. Опыт
эксплуатации различ-
ной радиоэлектронной аппаратуры показывает, что механические
воздействия
(вибрация, удары), температурный и электрический
режимы работы
радиоэлементов существенно влияют на срок их
службы.
Таким образом, вероятность отказов будет
меняться в за-
висимости
от коэффициента нагрузки Kн и температурного
режима
того
или иного элемента, а также в
зависимости от воздействия
окружающей
среды. Анализ надежности с учетом режимов
работы
элементов проводится
обычно с помощью зависимостей интенсив-
ности
отказов от этих дестабилизирующих факторов, а именно:
Li = ai( Kн, t`) * ac * Loi,
где Loi
- интенсивность отказов i-го элемента
при нормальных
условиях его работы;
8
.
ai( Kн, t`) - поправочный коэффициент,
являющийся функцией
коэффициента нагрузки Кн и
теплового режима i-го
элемента и определяемый на основе
эмпирических выра-
жений, графиков и таблиц
(рис.2.1-2.6.);
ac -
коэффициент, отражающий влияние окружающей среды и
механических воздействий на
надежность радиоэлемен-
тов.
Коэффициенты
нагрузки элементов находят из следующих выражений:
- для резисторов
Kн = P / Pо ,
отношение реальной и номинальной
мощности;
- для конденсаторов
Kн = U / Uо ,
отношение реального и номинального
напряжения;
- для транзисторов
Kн1 = Uкэ / Uкэо ,
Kн2 = Uкб / Uкбо ,
Kн3 = Uэб / Uэбо ,
Kн4 = Iк / Iко
,
Kн5 = P / Pо
,
отношения рабочих и номинальных
параметров;
- для диодов
Kн1 = U / Uо ,
Kн2 = I / Iо ,
U
и Uo - рабочее и номинальное обратные напряжения;
I и Io - рабочий и номинальный прямые
токи диода.
9
.
3. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НА РАЗЛИЧНЫХ
ЭТАПАХ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭА
Под расчетом надежности понимают
определения значений ко-
личественных показателей
надежности изделия по тем или
иным
исходным данным.
Расчет позволяет определить
соответствие
разрабатываемого изделия заданным нормам надежности и при не-
обходимости
принять меры к ее повышению.
При расчете надежности на различных
этапах проектирования
РЭА
разработчиков обычно интересуют оценки надежности в период
нормальной работы
аппаратуры, когда интенсивность отказов
постоянна. При
этом применим экспоненциальный закон надеж-
ности, т.е.
фактическое время наработки до отказа
подчинено
экспоненциальному закону распределения. Наиболее достоверные
количественные
характеристики надежности любого изделия
могут
быть определены в процессе расчета
надежности, если известны
интенсивности
отказов всех элементов надежности с учетом усло-
вий их эксплуатации. Здесь и далее под элементом расчета на-
дежности
понимается электрорадиоэлемент, блок или устройство в
зависимости
от того, что является составными
частями изделия,
для
которого ведется расчет.
В зависимости от объема исходных данных и степени их де-
тальности
различают следующие виды расчета показателей
надеж-
ности:
- прикидочный;
- ориентировочный;
- окончательный.
Во всех случаях обычно считают, что
интенсивность отказов
не
зависит от времени и отказы элементов независимы, а также,
что отказ
любого учитываемого в расчете
элемента приводит к
отказу
всего изделия (если отказ элемента приводит лишь к сни-
жению
уровня функционирования изделия, то
следует определить,
соответствует
ли этот уровень состоянию работоспособности
или
состоянию
отказа; элемент включается в схему расчета только во
втором
случае).
Значение интенсивностей отказов элементов
при прикидочном
расчете
принимается одинаковым для всех элементов и равным не-
которой
усредненной (для данного изделия) величине.
Таким об-
13
разом, для прикидочного расчета надежности нет необходимости
располагать электрической схемой изделия, а нужно лишь за-
даться
предполагаемым числом элементов.
Ориентировочный расчет надежности опирается на предполо-
жение, что все элементы изделия известны и что они
работают в
номинальном
режиме, т.е. интенсивности их отказов Li определя-
ются
средними величинами, приведенными в
справочной литерату-
ре.
Наконец, для окончательного расчета
надежности необходимо
знать не
только состав элементов, но и их
реальные режимы и
условия
эксплуатации, т.е. использовать соответствующие попра-
вочные коэффициенты к усредненным справочным значениям ин-
тенсивности
отказов элементов (см. разд. 2).
3.1. Порядок расчета и основные расчетные
соотношения
при ориентировочном и окончательном
расчетах надежности.
При расчете надежности целесообразно
придерживаться опре-
деленного
порядка.
Элементы сложных систем
неравноценны с точки зрения на-
дежности, поэтому приступая к расчету, необходимо
четко сфор-
мулировать
понятие отказа. При расчете надежности
учитываются
лишь те
элементы, отказ которых приводит к
отказу всей систе-
мы. При составлении схемы расчета необходимо
стремиться к то-
му, чтобы ее элементами были конструктивно
оформленные блоки.
Если отдельные части системы или элементы, входящие в блоки,
работают
неодновременно, их целесообразно
объединять в группы
по времени
их работы и
образовывать из данных групп соот-
ветствующие
элементы расчета. При этом
считается, что ин-
тенсивность
отказов выключенных элементов равна нулю, а старе-
ние
элементов в указанном режиме отсутствует.
Ориентировочный расчет надежности удобно
выполнять, сводя
исходные
данные в таблицу (таблица 3.1). Здесь
Li - интенсив-
ность
отказов элементов i-го вида, а Ni - число элементов i-го
типа в
блоке, Lб1 и Lб2 - суммарные интенсивности отказов пер-
вого и
второго блоков.
Для определения значений интенсивности
отказов элементов
необходимо
пользоваться справочными данными.
14
.
Таблица 3.1
ЪДДДДВДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї
і
і і Блоки і
і
і Li ГДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДґ
і No і Тип элемента і і
1 і 2 і
і
і 1/ч
ГДДДДВДДДДДДДЕДДДДВДДДДДДДґ
і
і і Ni і Ni*Li і Ni і Ni*Li і
ГДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДЕДДДДЕДДДДДДДЕДДДДЕДДДДДДДґ
і 1
і і
і і
і 2
і і
і і
і... і і і і
і і
і X
і і
і і
АДДДДБДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДЕДДДДБДДДДДДДЕДДДДБДДДДДДДґ
іLб1= іLб2= і
і Sum(Ni*Li)і
Sum(Ni*Li)і
АДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДЩ
Количественные характеристики надежности блоков вычисля-
ются на
основании данных таблицы 3.1. по формулам:
Lб = SUM( Ni * Li ) (3.1)
i=1-r
где Lб
- интенсивность отказов блока;
_
Tб = 1 / Lб (3.2)
_
где Tб
- средняя наработка до отказа;
Pб(t) = exp( - Lб *
t) (3.3)
где
Pб(t) - вероятность безотказной работы блока
Строятся зависимости Pб(t) и проводится
сравнение блоков
по
надежности (рис. 3.1).
Количественные характеристики надежности устройства,
состоящего
из M элементов расчета (блоков), при их одновремен-
ной
работе определяются по аналогичным формулам, но в качестве
величин
Ni и Li в первую формулу (3.1) подставляют числа Ni=1
15
и
интенсивности отказов Lбi каждого из блоков. Подставив полу-
ченную
величину Lу в формулы (3.2) и (3.3), получают требуемые
показатели
надежности для устройства в целом.
При неодновременной работе блоков
устройства, состоящего
из M
блоков, его интенсивность
отказов Lу является функцией
времени. В этом случае для расчета показателей
надежности
используют
формулы:
Pу(t) = exp{ -t * SUM( Lбi * SUM[ 1(t - t'ij)
- ( t - t"ij)]}
1..M 1..Ji
oo
_ Ъ
Tу = і Pу(t) dt
Щ
o
где Lбi
- интенсивность отказов i-го
блока;
t'ij - момент j-го включения i-го блока;
t"ij - момент j-го выключения i-го
блока;
Ji
- общее количество включений блока за время работы;
1(*) - единичная ступенчатая функция.
Величины Pу(t) и Tу определяют
соответственно вероятность
безотказной
работы и среднее время наработки устройства до от-
каза.
Значение суммы, стоящей в показателе
экспоненты, соот-
ветствует
величине интенсивности отказов устройства Lу(t).
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА
Для проведения расчетов надежности следует
воспользо-
ваться
программой RTN, обеспечивающей
исследование надежности
конструируемого
блока при внезапных отказах для
разнообразных
эксплуатационных
условий.
Порядок работы:
1. Запустить программу RTN.EXE.
17
.
Основное рабочее окно разделено на три
части: "Элементная
база
проекта", "Окружающая среда" и "Время". Переключение
меж-
ду ними
осуществляется клавишей "Tab".
2. Указать элементную базу проекта.
В разделе "Элементная
база проекта" представлена база
компонентов РЭА.
Просматривая ее с
помощью клавиш
"PgUp"(вверх), "PgDn"(вниз), необходимо выбрать
все элементы,
используемые
в проекте и указать их количество в соответствую-
щей
графе. В этом же разделе отображается
интенсивность отка-
зов
элемента при нормальных условиях (справочная
величина),
вводом
с клавиатуры или по графику,
вызываемому нажатием кла-
виши
"F3", устанавливаются
коэффициент нагрузки и коэффициент
влияния
теплового режима.
3. Указать условия эксплуатации.
В разделе "Окружающая среда"
находится список поправочных
коэффициентов
для различных условий эксплуатации. Просматривая
его с
помощью клавиш "PgUp"(вверх),
"PgDn"(вниз),
необходимо
указать
условия, в которых планируется
эксплуатировать созда-
ваемое
устройство.
4. Указать период для расчета вероятности
безотказной
работы.
В разделе "Время" можно указать
период (в часах), для ко-
торого
необходимо определить вероятности безотказной работы.
5. Произвести ориентировочный расчет
надежности.
Нажатие клавиши "F10" передает
управление в главное меню
программы (верхняя строка). Выбор пункта меню осуществляется
клавишами управления
курсором. Необходимо выбрать
пункт
"Расчет" и
в нем "Ориентировочный расчет" нажатием клавиши
"Enter".
6. Произвести окончательный расчет
надежности.
Находясь в главном меню, необходимо
выбрать пункт
"Расчет"
и в
нем "Окончательный расчет" нажатием клавиши
"Enter".
18
.
7. Зафиксировать результаты вычислений.
В главном меню выбрать пункты
"Отчет" и "Отчет в файл". В
ответ
на приглашение ввести имя файла, в
котором будет сохра-
нен
текстовый отчет о вычислениях. Для просмотра отчета на эк-
ране
укажите "Отчет" и "Отчет на экран".
Пример:
Исходные
данные: схема электрическая принципиальная
(Рис.4.1.)
и перечень элементов.
Результаты расчетов приведены в таблице
4.1.
Таблица 4.1
Результаты ориентировочного расчета
надежности.
ЪДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДВДДДДВДДДДДДДї
Noі
Тип элемента і
Li і Ni і Ni*Li і
і і 1/ч і і
1/ч і
ГДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДЕДДДДЕДДДДДДДґ
1
Диоды кремниевые
.100 і 3 і .30
2
Конденсаторы электролит.алюмин.фольга і.300 і
2 і .60 і
3
Микросхемы интегральные кремн.цифр.
.500 і 1 і .05
4
Платы печатные
.100 і 1 і .10
5
Резисторы переменные композиционные
.200 і 2 і .40
6
Резисторы постоянные композиционные
.005 і 9 і .05
7
Соединения электрические паяные
.001 і 70 і .07 і
8
Транзисторы кремниевые
.150 і 2 і .30
АДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДБДДДДДДДЩ
Li = Li * 10e-5
Интенсивность отказа блока 1.87e-5 1/ч
Средняя наработка до отказа 53619.30 ч
Вероятность безотказной работы до 10000 ч 83 %
Окончательный расчет
ДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД
Kн
- коэффициент нагрузки
t`, `С
- температурный режим элементов
ac = 1.5 - поправочный коэффициент
(портативное оборудование для
полевых условий)
19
Результаты окончательного расчета
надежности.
Таблица
4.2
ЪДДДВДДДДВДДДДВДДДДДДДДДДВДДДДДДДї
і Noі Kн і t` і ai(Kн,t`)і ai*Li
і і і 'C і і
1/ч і
ГДДДЕДДДДЕДДДДЕДДДДДДДДДДЕДДДДДДДґ
і 1 і .9 і 30 і 1.050
.47 і
і 2 і .5 і 20 і 0.140
.13 і
і 3 і .6 і 30 і 0.747
.06 і
і 4 і ДД і 20 і 1.000
.15 і
і 5 і .4 і 30 і 0.373
.22 і
і 6 і .4 і 40 і 0.513
.03 і
і 7 і ДД і 30 і 1.000
.11 і
і 8 і .6 і 40 і 1.260
.57 і
АДДДБДДДДБДДДДБДДДДДДДДДДБДДДДДДДЩ
Li = Li *
10e-5
Интенсивность отказа блока 1.74e-5 1/ч
Средняя наработка до отказа 57631.91 ч
Вероятность безотказной работы до 10000 ч 84 %
Вероятность безотказной работы
блока в зависимости от
времени для
ориентировочного и окончательного расчетов
представлена
на рис 4.2.
ДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД
Приведенная методика может быть
использована и для расче-
тов без
использования компьютерной программы.
Для этого необ-
ходимо воспользоваться приведенными в Приложении
таблицами,
содержащими
интенсивности отказов типовых
радиоэлементов и
поправочные
коэффициенты влияния окружающей среды.
22
.
ЛИТЕРАТУРА
1. Райншке К. Модели надежности
и чувствительности
систем.
Пер. с англ., М.: Мир, 1979
2. Капур К., Ламберсон Л.
Надежность и проектирование
систем.
Пер с англ., М.: Мир, 1980.
3. Микроэлектроника: Учеб. пособие для
втузов. / Под ред.
Л.А.Коледова. Кн. 5. И.Я.Козырь. Качество и надежность
интег-
ральных
микросхем. - М.:Высш. шк., 1987.
4. Инженерные методы исследования
надежности радиоэлект-
ронных
систем. Пер. с англ., / Под ред.
Половко А.М. и Варжа-
петяна
А.Г., М.:Советское радио, 1968.
.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ
И СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НИМИ 5
2. НАДЕЖНОСТЬ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЭА 8
3. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭА 13
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА 17
Литература 23
Приложение 24
27
.
Рис.2.1. Значения поправочного коэффициента для резисторов
с учетом коэффициента нагрузки и
теплового режима.
Рис.2.2. Значения поправочного коэффициента для моточных
изделий с учетом коэффициента нагрузки и
теплового режима.
.
Рис.2.3. Значения поправочного коэффициента для конденсаторов
с учетом коэффициента нагрузки и
теплового режима.
Рис.2.4. Значения поправочного коэффициента для конденсаторов
с учетом коэффициента нагрузки и
теплового режима.
.
Рис.2.5. Значения поправочного коэффициента для транзисторов
с учетом коэффициента нагрузки и
теплового режима.
Рис.2.6. Значения поправочного коэффициента для диодов
с учетом коэффициента нагрузки и
теплового режима.
.
Рис.3.1. Вероятность безотказной работы
блока
.
Рис.4.1. Схема принципиальная электрическая автомати-
ческого зарядного устройства.
.
Рис. 4.2. Вероятность безотказной работы
блока
(результаты расчета)
Var 1 - ориентировочный расчет
Var 2 - окончательный расчет
.
Приложение
1. Таблицы для расчетов.
Таблица
П.1. Интенсивности отказов элементов РЭК.
ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДї
Элементы РЭА і Li і
ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДґ
Выключатели
вращающиеся (каждый контакт)
0.0100і
Выключатели
кнопочные (каждый контакт) і0.0200і
Выключатели
микровыключатели (на контактную пару)
0.0100і
Диоды
германиевые
0.1500і
Диоды
кремниевые
0.1000і
Дросели
низкочастотные
0.3000і
Дроссели
высокочастотные і0.2000і
Изоляторы
0.0200і
Искатели
шаговые
1.0000і
Катушки
индуктивности
0.2000і
Кварцевые
резонаторы
0.0500і
Конденсаторы
переменной емкости воздушные
0.0050і
Конденсаторы переменной емкости керамические і0.0500і
Конденсаторы
переменной емкости плунжерные
0.0010і
Конденсаторы
постоянной емкости бумажные
0.1000і
Конденсаторы
постоянной емкости керамические і0.0200і
Конденсаторы
постоянной емкости металлобумажные і0.0500і
Конденсаторы
постоянной емкости слюдяные
0.0300і
Конденсаторы
постоянной емкости стеклянные
0.0300і
Конденсаторы
электролитические алюминиевая фольга
0.3000і
Конденсаторы
электролитические танталовая фольга
0.1000і
Конденсаторы
электролитические танталовые жидкости
0.0200і
Конденсаторы
электролитические танталовые твердые
0.0400і
Лампы
индикаторные накаливания
0.1000і
Лампы
индикаторные неоновые
0.0200і
Лампы
электронные выпрямители
2.0000і
Лампы
электронные гептоды
2.5000і
Лампы
электронные двойные диоды
1.5000і
Лампы
электронные двойные триоды
2.4000і
Лампы
электронные диоды
1.0000і
Лампы
электронные пентоды і2.2000і
АДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДЩ
24
.
Продолжение
таблицы П.1.
ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДї
Элементы РЭА і Li і
ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДґ
Лампы
электронные стабилитроны
1.3000і
Лампы
электронные тетроды
2.0000і
Лампы
электронные тиратроны і3.0000і
Лампы
электронные триоды
1.8000і
Лампы
электронные электронно-лучевые трубки
5.0000і
Линии
задержки
0.8000і
Микросхемы
интегральные кремниевые аналоговые
0.0600і
Микросхемы
интегральные кремниевые цифровые
0.0500і
Панели
ламповые (на штырь)
0.0100і
Платы
печатные
0.1000і
Предохранители
плавкие і0.0200і
Приборы
стрелочные электроизмерительные
2.0000і
Провода
монтажные (на 1 погонный метр)
0.0001і
Резисторы
переменные композиционные
0.2000і
Резисторы
переменные проволочные общего назначения
0.3000і
Резисторы
переменные проволочные прецизионные
0.6000і
Резисторы
переменные терморезисторы
0.4000і
Резисторы
постоянные композиционные
0.0050і
Резисторы
постоянные металлизированые пленочные
0.0500і
Резисторы
постоянные оксидированные пленочные
0.0020і
Резисторы
постоянные проволочные общего назначения
0.0500і
Резисторы
постоянные проволочные прецизионные
0.0100і
Резисторы
постоянные проволочные силовые
0.2000і
Резисторы
постоянные угольные пленочные
0.1000і
Реле
тепловые
0.5000і
Реле
электромагнитные герметизированные (на к.пару)
0.0050і
Реле
электромагнитные герметизированные (обмотка)
0.0100і
Реле
электромагнитные негерметизированные (на к.пару)і0.0500і
Реле
электромагнитные негерметизированные (обмотка)
0.1000і
Соединения
механические винтовые
0.0200і
Соединения
механические заклепочные
0.0100і
Соединения
электрические крученые
0.0001і
Соединения
электрические обжимные
0.0020і
АДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДЩ
25
.
Продолжение
таблицы П.1.
ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДї
Элементы РЭА і Li і
ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДґ
Соединения
электрические паяные
0.0010і
Соединения
электрические сварные
0.0040і
Соединители
коаксиальные
0.2000і
Соединители
многоштырьковые (на штырь)
0.0050і
Токосъемники і2.5000і
Транзисторы
германиевые
0.1000і
Транзисторы
кремниевые
0.1500і
Трансформаторы
анодно-накальные
0.6000і
Трансформаторы
анодные
1.0000і
Трансформаторы
выходные
0.4000і
Трансформаторы
импульсные
0.7000і
Трансформаторы
накальные
0.5000і
Электромоторы
малой мощности
0.5000і
АДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДЩ
Таблица
П.2. Поправочные коэффициенты влияния окружающей среды
ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДї
і Условия эксплуатации РЭА і kс і
ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДґ
іЛабораторное помещение (кондиционирование
воздуха)і 0.5 і
іЛабораторное помещение (нормальные
условия) і 1.0 і
іПортативное оборудование для полевых
условий і 1.5 і
іПодвижные установки і 2.0 і
іУстановки на морских судах малого
водоизмещения і 2.0 і
іУстановки на морских судах большого
водоизмещения і 1.5 і
АДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДЩ
26
.
Учебное издание
Нина Яковлевна Колесник
Дмитрий Александрович Горбач
ТИПОВЫЕ РАСЧЕТЫ НАДЕЖНОСТИ
СИСТЕМ
НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ
Учебное пособие
Редактор Т.Л. Федотова
Худ. редактор О.П. Крайнов
ИБ N 1080
ЛР N
020277 от 13.11.91. Подписано к печати
. .93. Формат 60х84/16.
Бум.тип.
N 2. Печать офсетная. Усл.-печ.л. 1.39
Уч.-изд. 1.01
Тираж
100 экз. "С" N 12.
Заказ
Издательство Дальневосточного
университета
690600, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27
Отпечатано в лаборатории множительной
техники ДВТИ
.
РЕЦЕНЗИЯ
на методическое пособие "Элементы
прикладной машинной
графики в системе P-CAD",
подготовленное Д.А. Горбач и
Н.Я. Колесник, объемом 24 с.
Инженер по радиоэлектронике и автоматике
в условиях тех-
нической оснащенности интеллектуальной
деятельности должен
свободно
владеть средствами математического и программного мо-
делирования и решения задач проектирования и
эксплуатации ап-
паратуры
с помощью ЭВМ. Рецензируемое учебное пособие посвяще-
но комплексу этих вопросов. При этом,
направленное обучение
специалистов
по использованию компьютерной графики и программ-
ного обеспечения
АРМ инженера, является весьма
актуальным и
обусловлено
широким внедрением в инженерную практику
персо-
нальных
ЭВМ.
Рассматриваемая работа хорошо структурирована. Теорети-
ческий
материал непосредственно связан с практическими заняти-
ями -
лабораторными работами. Программа этих
работ дает воз-
можность
студентам осваивать отдельные элементы САПР, причем в
условиях
анализа реальных схем и устройств.
Постановка вы-
числительных
лабораторных работ является оригинальной. Направ-
ленность
учебного материала стимулирует
приобщение будущих
специалистов
к работе на персональных ЭВМ. Проработаны в мето-
дическом
пособии также и вопросы
организации самостоятельной
работы: дан перечень контрольных вопросов, приводится
учебная
и
научная литература.
Считаю, что представленное на рецензию
методическое посо-
бие
является законченной работой. Оно
подготовлено на высоком
научном и
методическом уровне и
рекомендуется к изданию для
использования
в учебном процессе.
Рецензент: заведующий кафедрой Инженерной
графики ДВТИ
к.т.н. А.Б. Годун.
.
Рецензия кафедры конструирования и
производства
радиоаппаратуры Дальневосточного государствен-
ного
технического университета на методическую
работу
"Типовые расчеты надежности
сложных
систем
на персональных компьютерах",
авторы -
Д.А. Горбач, Н.Я. Колесник, объем с.
Рецензируемое методическое пособие
посвящено вопросам на-
дежности сложных систем, в том числе радиоэлектронных систем и
устройств и
расчетам параметров надежности
на персональных
компьютерах.
При этом важно отметить, что
пособие ориентирует
обучающихся
на использование в своей будущей
профессиональной
деятельности АРМ инженера. С этих же позиций в учебном пособии
ставятся
и решаются учебные задачи по практическому освоению ме-
тодов проектирования электронных устройств на
персональной ЭВМ.
Учебный материал, предлагаемый в пособии,
методически отра-
ботан
как в части теории, так в практических вопросах. На наш
взгляд
в рецензируемой работе удачно
поставлены вопросы и прог-
рамма
вычислительных лабораторных работ. Материал хорошо иллюст-
рирован,
подробно и наглядно описаны правила работы с програм-
мой.
Проработаны также вопросы анализа
результатов и контроля
знаний.
В методическом пособии в сжатой и
лаконичной форме отражена
проблематика
математического и программного обеспечения АРМ
ин-
женера
по автоматизированному расчету
электронных устройств и
даны
практические рекомендации.
Учитывая сокращение выпуска
учебной литературы,
особенно технической, необходимо отметить
подготовку
рассматриваемого учебного пособия своевременной.
Считаем, что рецензируемая учебная
работа соответствует
требованиям,
предъявляемым к учебной литературе. Рекомендуем эту
работу
к изданию в качестве учебного пособия для студентов вузов.
Заведующий кафедрой конструирования
и производства радиоаппаратуры
Дальневосточного государственного
технического университета
к.т.н., доцент Ю.А. Алексеев
Докторант кафедры,
к.т.н., доцент А.Н. Жиробок
Методика расчета показателей надежности в приборостроении учебное пособие. Теория надежности радиоэлектронных систем в примерах и задачах. Основные типовые структуры используемые при расчете надежности. Инженерные системы и их влияние надежности реферат. Практические работы по расчету надежности программ. Обзор программных средств по расчету надежности. Справочник по расчету надежности радиоэлементов. Интенсивность и частота отказов систем сервиса. Расчетные Модели оценки надежности программ. Типовая методикя расчета надежности весов. Пример расчета параметров надежности РЭА. Коэффициент надежности на радиоэлементы. Программа расчёта надёжности приборов. Надежность персонального компьютера. Ориентировочный расчет надежности.
|
|
|
