Расчет надежности

6. Расчет надежности

Коэффициент нагрузки для транзисторов определяется по формуле:

,

где - фактическая мощность, рассеиваемая на коллекторе,

- максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе.

Коэффициент нагрузки для резисторов определяется по формуле:

,

где - фактическая мощность, рассеиваемая на резисторе,

- номинальная мощность.

Коэффициент нагрузки для конденсаторов определяется по формуле:

,

где - фактическое напряжение, приложенное к конденсатор,

- номинальное напряжение конденсатора.

Таблица 1

Максимально допустимые и номинальные параметры элементов.

	Условное обозначение параметра	Размерность	Величина
Максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора VT1 (КТ3102А)		мВт	250
Номинальная мощность резисторов R1-R4, R6-R9 (МЛТ, С2-23)		Вт	0,125
Номинальная мощность подстроечного резистора R5 (СП3-19)		Вт	0,5
Номинальное напряжение конденсаторов С1-С4, С6-С8 (К10-17)		В	25
Номинальное напряжение подстроечного конденсатора С5 (КТ4-25)		В	10

Таблица 2

Фактические значения параметров элементов.

	Условное обозначение параметра	Размерность	Величина
Фактическая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора VT1 (КТ3102А)		мВт	125
Фактическая мощность резисторов R1(МЛТ-0,125)		Вт	0,0375
Фактическая мощность резисторов R2(МЛТ-0,125)		Вт	0,0875
Фактическая мощность резисторов R3(МЛТ-0,125)		Вт	0,05
Фактическая мощность резисторов R4(МЛТ-0,125)		Вт	0,075
Фактическая мощность резисторов R5(СП3-19)		Вт	0,35
Фактическая мощность резисторов R6,R7(МЛТ-0,125)		Вт	0,1
Фактическая мощность резисторов R8(МЛТ-0,125)		Вт	0,0825
Фактическая мощность резисторов R9(МЛТ-0,125)		Вт	0,0625
Фактическое напряжение конденсатора C1(К10-17)		В	7,5
Фактическое напряжение конденсатора С2(К10-17)		В	10
Фактическое напряжение конденсатора C3(К10-17)		В	12,5
Фактическое напряжение конденсатора С4(К10-17)		В	2,5
Фактическое напряжение конденсатора С5(КТ4-25)		В	7,5
Фактическое напряжение конденсатора С6(К10-17)		В	12,5
Фактическое напряжение конденсатора С7(К10-17)		В	15
Фактическое напряжение конденсатора С8(К10-17)		В	10

Рассчитаем коэффициенты нагрузки для используемых в устройстве конденсаторов:

Рассчитаем коэффициенты нагрузки для используемых в устройстве резисторов:

Рассчитаем коэффициенты нагрузки для используемых в устройстве транзисторов:

 

Зная коэффициенты нагрузки, найдём коэффициенты влияния (по справочнику) при температуре t=40 ˚C:

1) для конденсаторов

При  

При  

При  

При  

При  

При  

При  

При  

2) для резисторов:

При  

При  

При  

При  

При  

При  

При  

При  

При  

3) для транзисторов:

При  

Выберем из справочника величину  и рассчитаем интенсивность отказов :

Для транзисторов:

VT1  1/ч,

;

Для резисторов:

 1/ч,

,

,

,

,

,

,

,

,

;

Для конденсаторов С1, С2, С3

 1/ч,

,

,

,

,

,

,

;

Для конденсаторов С5

 1/ч,

Рассчитаем интенсивность отказов всего устройства, состоящего из 18 элементов по формуле:

,

где  - интенсивность отказа i-того элемента.

Средняя наработка на отказ равна:

ч.

Так как, средняя наработка на отказ получилась больше, чем была выбрана изначально, значит расчеты были сделаны верно.

7. Расчет резонансной частоты печатной платы

Печатная плата представляет собой прямоугольную пластину жестко закрепленную по углам в четырех точках.

Заданные (известные) величины:

-диэлектрическая проницаемость ε=6;

-модуль упругости материала Е=30 ГПа;

-плотность материала ПП ρ=1600 кг/м³;

-коэффициент Пуассона μ=0,4;

-ускорение свободного падения g=9,8 м/с².

-длина печатной платы а=46 мм;

-толщина печатной платы h=1,5 мм;

-ширина печатной платы b=36мм.

Определим жесткость пластины по формуле:

D=Eh³/12(1-μ²) ,

где D - жесткость пластины, Н/м;

E-модуль упругости материала пластины, Па;

h-толщина пластины, м;

μ -коэффициент Пуассона.

Резонансная частота пластины определяется выражением,

,

где а и b – соответственно длина и ширина ПП, м;

m – масса пластины с навесными элементами, кг;

g – ускорение свободного падения.

,

где  - масса печатной платы,

 - масса всех элементов, установленных на ПП.

г

г

г

 

кГц

Собственная резонансная частота должна быть выше, чем частота вынуждающей силы.

Так как наше устройство портативное его можно транспортироваться к месту эксплуатации автомобилем, то значит для него частота вынуждающей силы . Рассчитанная резонансная частота гораздо выше частоты вынуждающей силы. Значит, условие виброустойчивости печатной платы выполняется.

8. Расчет теплового режима

Так как потребляемая мощность, потребляемый ток данного прибора (частотомера) малы и он имеет малые габариты, то расчет теплого режима не требуется.

Заключение

В данном курсовом проекте было произведено проектирование и расчет малогабаритного частотомера. В результате проектирования получилось изделие, которое удовлетворяет требованиям технической эстетики; габариты и масса прибора минимальны.

Влагоустойчивость изделия обеспечена за счет применения влагоустойчивых электрорадиоэлементов и элементов конструкции.

При конструировании печатной платы в пункте 5 использовались четыре главных критерия выбора, а также учитывались вспомогательные критерии, которые служат для проверки и уточнения (электрические ограничения по паразитным параметрам, тепловые ограничения, ограничения по массе, по трудоемкости изготовления, по безотказности и др.).

В пункте 6 произведен расчет надежности и выяснена средняя наработка на отказ частотомера.

В пункте 7 выполнен расчет резонансной частоты печатной платы и частот собственных колебаний пластины.

Список используемой литературы

1. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры: Учебник для радиотехнич. спец. Техникумов. М.:Высш. Шк.,1989. -463 с.: ил.

2. Гелль П.П., Н.К.Иванов-Есипович Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры : Учебник для вузов .-Л.:Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ние. 1984.-536с,ил.

3. Гуткин А.С. Проектирование радиосистем и радиоустройств М: Высш. Шк., 1989.

4.         Справочник по конструированию РЭА под ред. А.И. Горобец, А.И. Степаненко, В.М. Коронкевич

5. Журнал “Радио” №3 2008г.

6. Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К. К. Илюнина — Л.: Энергоатомиздат, 1983

7. Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.: Сов. радио, 1979

8. Справочник по электрическим конденсаторам; Под ред. И.И. Четверткова и В.Ф. Смирнова. — М.: Радио и связь, 1983.