Описание схемы электрической принципиальной
Обоснование выбора конденсаторов
Обоснование выбора диодов
Расчётная часть
Расчет узкого места
Расчет коэффициента заполнения печатной платы
Конструкторская часть
Обоснование разработки компоновки печатной платы
Технологическая часть
Особенности конструкции
Экономическая часть
Охрана труда
Навигация
Расчётная часть
Устройство управления вентиляторами компьютера через порт LPT
103194
знака
20
таблиц
3
изображения
3 Расчётная часть
3.1 Расчёт надёжности
Расчет надежности проводится на этапе проектирования. Для расчета задаются ориентирные данные. В качестве температуры окружающей среды может быть принято среднее значение температуры в нутри блока. Для большинства маломощных полупроводниковых устройств она не превышает 400С.
Для различных элементов при расчетах надежности служат различные параметры. Для резисторов и транзисторов это допустимая мощность рассеивания, для конденсаторов допустимое напряжение, для диодов - прямой ток.
Коэффициенты нагрузок для элементов каждого типа по напряжению могут быть определены по величине напряжения источника питания. Так для конденсаторов номинальное напряжение рекомендуется брать в 1,5 -2 раза выше напряжения источника питания. Рекомендуемые коэффициенты приведены в таблице 3.1.1.
Таблица 3.1.1
| Наименование элемента | Контрольные параметры | k нагрузки | |
| импульсный режим | статический режим | ||
| Транзисторы | Ркдопkн = Рф / Ркдоп | 0,5 | 0,2 |
| Диоды | Iпрмахkн = Iф / Iпрт | 0,5 | 0,2 |
| Конденсаторы | Uобклkн = Uф / Uобкл | 0,7 | 0,5 |
| Резисторы | Pтрасkн = Рф / Рдоп | 0,6 | 0,5 |
| Трансформаторы | Iнkн = Iф / Iндоп | 0,9 | 0,7 |
| Соединители | Iконтактаkн = Iф / Iкдоп | 0,8 | 0,5 |
| Микросхемы | Iмах вх / Iмах вых | - | - |
Допустимую мощность рассеяния следует брать в качестве номинального параметра. Фактическое значение параметра надо брать в половину меньше согласно таблице 3.1.1.
Для конденсаторов номинальным параметром в расчете надёжности считается допустимые напряжения на обкладках конденсатора. В большинстве схем этот параметр не указывается. Его следует выбирать исходя из напряжения источника питания Uн, для конденсатора следует брать в два раза (или в полтора) больше напряжения источника питания. При этом следует учитывать, что согласно ГОСТу конденсаторы выпускают на допустимое напряжение (в вольтах) 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350.
Конденсаторы на более высокие допустимые напряжения на обкладках, в схемах курсового и дипломного проектирования практически не применяются.
Фактическое значение (Uф) для конденсаторов расчёте надежности следует брать в половину меньше выбранного.
Для транзисторов номинальный параметр Рк допустимое
следует брать из справочников.
Для диодов контролируемый параметр величина прямого тока IПР . Брать в справочниках.
Фактическое значение параметров этих элементов следует брать исходя из рекомендации таблицы 3.1.1.
При увеличении коэффициента нагрузки интенсивность отказов увеличивается. Она так же возрастает, если элемент эксплуатируется в более жёстких условиях: при повышенной температуре, влажности, при ударах л вибрациях. В стационарной аппаратуре, работающей в отапливаемых помещениях, наибольшее влияние на надёжность аппаратуры имеет температура.
Определяя интенсивность отказов при t° - 20°С приведены в таблице 3.1.2.
Интенсивность отказов обозначается λo. Измеряется λo в ( 1/час ).
Таблица 3.1.2
| Наименование элемента | λo*10-6 1/час |
| |||
| |||||
| Микросхемы средней степени интеграции | 0,013 |
| |||
| Большие интегральные схемы | 0,01 |
| |||
| Транзисторы германиевые: Маломощные | 0,7 |
| |||
| Средней мощности | 0,6 |
| |||
| мощностью более 200мВт | 1,91 |
| |||
| Кремниевые транзисторы: Мощностью до 150мВт | 0,84 |
| |||
| Мощностью до 1Вт | 0,5 |
| |||
| Мощностью до 4Вт | 0,74 |
| |||
| Низкочастотные транзисторы: Малой мощности | 0,2 |
| |||
| Средней мощности | 0,5 |
| |||
| Транзисторы полевые | 0,1 |
| |||
| Конденсаторы: Бумажные | 0,05 |
| |||
| Керамические | 0,15 |
| |||
| Слюдяные | 0,075 |
| |||
| Стеклянные | 0,06 |
| |||
| Пленочные | 0,05 |
| |||
| Электролитические (алюминиевые) | 0,5 |
| |||
| Электролитические (танталовые) | 0,035 |
| |||
| Воздушные переменные | 0,034 |
| |||
| Резисторы: Композиционные | 0,043 |
| |||
| Плёночные | 0,03 |
| |||
| Угольные | 0,047 |
| |||
| Проволочные | 0,087 |
| |||
| Диоды: Кремниевые | 0,2 |
| |||
| Выпрямительные | 0,1 |
| |||
| Универсальные | 0,05 |
| |||
| Импульсные | 0,1 |
| |||
| Стабилитроны кремниевые | 0,157 | |||
| Трансформаторы Силовые | 0,25 | |||
| Звуковой частоты | 0,02 | |||
| Высокочастотные | 0,045 | |||
| Автотрансформаторные | 0,06 | |||
| Дроссели: | 0,34 | |||
| Катушки индуктивности | 0,02 | |||
| Реле | 0,08 | |||
| Антенны | 0,36 | |||
| Микрофоны | 20 | |||
| Громкоговорители | 4 | |||
| Оптические датчики | 4,7 | |||
| Переключатели, тумблеры, кнопки | 0,07n | |||
| Соединители | 0,06n | |||
| Гнезда | 0,01n | |||
| Пайка навесного монтажа | 0,01 | |||
| Пайка печатного монтажа | 0,03 | |||
| Пайка объемного монтажа | 0,02 | |||
| Предохранители | 0,5 | |||
| Волновые гибкие | 1,1 | |||
| Волновые жесткие | 9,6 | |||
| Электродвигатели: Асинхронные | 0,359 | |||
| |||||
| Асинхронные вентиляторы | 2,25 | |||
| |||||
Порядок расчета.
В таблицу заносятся данные из принципиальной схемы.
Таблица заполняется по колонкам. В 1 колонку заносятся наименования элемента, его тип определяется по схеме. Часто в схемах не указывается тип конденсатора, а дается только его ёмкость. В этом случае следует по емкости, и выбрать подходящий тип конденсатора в справочнике. Тип элемента заносится во вторую колонку.
Однотипные элементы записываются одной строкой, а их число заносится в колонку 4.
Микросхемы вне зависимости от типа объединяются в одну группу и записываются в одну строку. Это связано с тем, что у них независимо от типа одинаковая интенсивность отказов, и они могут работать в достаточно широком диапазоне температур. (Большие интегральные схемы не применяются в курсовых и дипломных проектах).
В колонку 4 заносится температура окружающей среды. Её надо определять, исходя из назначения прибора или устройства. Если устройство работает в отапливаемом помещении и не имеет мощных транзисторов, температуру можно брать 400С.
Далее следует заполнить колонку 6. пользуясь теми рекомендациями, которые были даны выше.
Студенту, как правило, не известны фактические параметры элемента. Выбирать их надо, руководствуясь рекомендациями таблицы 3.1.1.
Коэффициенты нагрузок.
Для транзисторов:
kн = Pф / Pкдоп = Pф / Pн
kн=12,5/25=0,5
Для диодов:
kн = Iф/Iпрср= Iф/Iн
kн = 0,5/1=0,5
Для резисторов:
kн = Pф / Pн
kн =0,06/0,125=0,5
Для конденсаторов:
kн = Pф / Pн
kн =8/16=0,5
Если kн в таблице для элемента не указано, то следует ставить прочерк или брать kн - 0,5.
Колонка 7 заполняется по справочнику.
Далее определяется коэффициент влияния (а), которое показывает, как влияет на интенсивность отказов окружающая элемент температура в связи с коэффициентом нагрузки. Находят (а) по таблице 3.1.3 .
При k = 0,5 и t=400С значение, а будет =
Для полупроводниковых приборов 0,3
Для керамических конденсаторов 0,5
Для бумажных конденсаторов 0,8
Для электролитических конденсаторов 0,9
Для металлодиэлектрических или
металооксидных резисторов 0,8
Для силовых трансформаторов 0,6
Таблица 3.1.3
| t°C | Значение а при к равном | |||||||||
| 0,1 | 0,3 | 0,5 | 0,8 | 1 | ||||||
| Кремневые полупроводниковые приборы | ||||||||||
| 20 40 70 | 0,02 0,05 0,15 | 0,05 0,15 0,35 | 0,15 0,30 0,75 | 0,5 1 1 | 1 --- --- | |||||
| Керамические конденсаторы | ||||||||||
| 20 40 70 | 0,15 0,30 0,30 | 0,30 0,30 0,50 | 0,35 0,50 0,75 | 0,65 1,00 1,5 | 1 1,4 2,2 | |||||
| Бумажные конденсаторы | ||||||||||
| 20 40 70 | 0,35 0,50 0,7 | 0,55 0,60 1,0 | 0,70 0,80 1,4 | 0,85 1,00 1,8 | 1,0 1,2 2,3 | |||||
| Электролитические конденсаторы | ||||||||||
| 20 40 70 | 0,55 0,65 1,45 | 0,65 0,80 1,75 | 0,75 0,90 2,0 | 0,90 1,1 2,5 | 1,0 1,2 2,3 | |||||
| Металлодиэлектрические или металлооксидные резисторы | ||||||||||
| 20 40 70 | 0,40 0,45 0,50 | 0,50 0,60 0,75 | 0,65 0,80 1,00 | 0,85 1,1 1,5 | 1,00 1,35 2 | |||||
| Силовые трансформаторы | ||||||||||
| 20 40 70 | 0,40 0,42 1,5 | 0,43 0,50 2 | 0,45 0,60 3,1 | 0,55 0,90 6,0 | 1 1,5 10,0 | |||||
Для германиевых полупроводниковых диодов а брать таким, как у кремниевых. Если в таблице нет тех элементов, которые есть а конкретном схеме, следует спросить у преподавателя, как быть.
Колонка 10 заполняется из соответствующей таблицы 3.1.2.
Колонка 11 λi = а *λ0. Если изделие испытывает воздействие ударных нагрузок или реагирует, на влажность, атмосферное давление, следует учесть это влияние. В этом случае λi в колонке 11: λi = λо *a*a1 *a2 *a3
где а - коэффициент влияния температуры;
a1 - коэффициент влияния механических воздействий;
а2 - коэффициент влияния влажности;
a3 - коэффициент влияния атмосферного давления.
Значения a1, a2 и a3 определяются по нижеследующим таблицам.
Коэффициент влияния механических воздействий.
Таблица 3.1.4
| Условия эксплуатации аппаратуры | Вибрация | Ударные нагрузки | Суммарное воздействие |
| Лабораторные | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Стационарные | 1,04 | 1,03 | 1,07 |
| Корабельные | 1,3 | 1,05 | 1,37 |
| Автофургонные | 1,35 | 1,08 | 1,46 |
| Железнодорожные | 1,4 | 1,1 | 1,54 |
| Самолётные | 1,4 | 1,13 | 1,65 |
Коэффициент влияния влажности
Таблица 3.1.5
| Температура, °C | Влажность, % | Поправочный коэффициент, a1 |
| 20-40 | 6-70 | 1,0 |
| 20-25 | 90-98 | 2,0 |
| 30-40 | 90-98 | 2,5 |
Коэффициент влияния атмосферного давления
Таблица 3.1.6
| Давление, кПа | Поправочный коэффициент, a1 | Давление, кПа | Поправочный коэффициент, a1 |
| 0,1-1,3 | 1,45 | 32,0-42,0 | 1,2 |
| 1,3-2,4 | 1,40 | 42,0-50,0 | 1,16 |
| 2,4-4,4 | 1,36 | 50,0-65,0 | 1,14 |
| 4,4-12,0 | 1,35 | 65,0-80,0 | 1,1 |
| 12,0-24,0 | 1,3 | 80,0-100,0 | 1,0 |
| 24,0-32,0 | 1,25 |
Когда колонка 12 заполнена, можно рассчитать среднее время наработки на отказ Тср,
Для этого суммируют все значения колонки 12, получая ∑ λc.
Тогда Тср=1/∑λc(час)
Следует помнить, что ∑λc - число, умноженное на 10ֿ6, т.е. при делении 10ֿ6 перейдет в числитель.
∑λc = 9,49*10-6
Тср = 1/9,49*10-6
Тср = 106/9,49=105374,08 часов.
Расчет надежности функционального узла
| Наименование | Тип | Кол-во n | Температура окр. ср. t, °C | Фактическое значение параметра, определяющего надёжность | Номинальное значение параметра, определяющего надёжность | Конструктивная характеристика | k | α | λ0*10ֿ6, 1/час | λi=αλ0*10ֿ6 | λc=λin*10ֿ6 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Резистор | МЛТ-0,125 | 37 | 40°C | P=0,0625 Вт | Pн=0,125 Вт | плёночный | 0,5 | 0,8 | 0,03 | 0,024 | 0,89 |
| СП3-38б | 6 | Р=0,25 Вт | Pн=0,5 Вт | подстроечный | 0,5 | 0,8 | 0,03 | 0,024 | 0,14 | ||
| СП3-4аМ | 1 | Р=0,25 Вт | Pн=0,5 Вт | переменный | 0,5 | 0,8 | 0,03 | 0,024 | 0,024 | ||
| Конденсатор | К50-35 | 5 | U=10 В | Uн=20 В | электролитический | 0,5 | 0,9 | 0,5 | 0,45 | 2,25 | |
| К53-14 | 2 | U=10 В | Uн= 20 В | электролитический | 0,5 | 0,9 | 0,5 | 0,45 | 2,25 | ||
| Транзистор | КТ837Ф | 3 | P=15 Вт | Pн=30 Вт | кремниевый | 0,2 | 0,3 | 0,8 | 0,24 | 0,72 | |
| КТ3102А | 3 | P=125 мВт | Pн=250 мВт | кремниевый | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 0,15 | 0,45 | ||
| Микросхема | К561ЛН2 | 1 | ― | ― | ― | ― | 1 | 0,013 | 0,013 | 0,013 | |
| К561ИЕ10 | 2 | ― | ― | ― | ― | 1 | 0,013 | 0,013 | 0,026 | ||
| Диод | КД521В | 17 | I=50 мА | Iн=100 мА | кремниевый | 0,5 | 0,3 | 0,2 | 0,06 | 1,02 | |
| Оптрон | АОД109 | 1 | ― | ― | ― | ― | 1 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | |
| Пайка | ― | 241 | ― | ― | ― | ― | 1 | 0,005 | 0,005 | 1,21 | |
| Всего | 9,49 |
Похожие работы
... картриджах. Она производится нескольких цветов, так что простой заменой картриджа можно обеспечить печать многоцветных изображений. 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 Сборка компьютера Инструкция по сборке ПК. Основные компоненты сборки: 1. Корпус с установленным в нем блоком питания. 2. Материнская плата с документацией к ней. 3. Процессор. 4. Кулер для ...
... вопросом в связи с тем, что работе с ними надо учиться специально. На практике подобными клавиатурами оснащают только специализированные рабочие места. По методу подключения к системному блоку различают проводные и беспроводные клавиатуры. Передача информации в беспроводных системах осуществляется инфракрасным лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров. Источником ...
... три нажатия клавиши Empowering легко контролировать доступ к данным, настраивать параметры безопасности и быстродействия. Реальные требования к оснащению современных рабочих мест ставят перед информационно-технологическими подразделениями новые задачи по централизации потоков данных и обеспечению высочайшей безопасности и защиты ключевой информации. Компактный и тихий ПК, обладающий значительной ...
... , выдачей и приёмом лицензий). В условиях крупных сетей рекомендуется выделение под сервер лицензий отдельного компьютера (или нескольких - для резервирования). 1.1 Архитектура терминальных устройств В компьютерных технологиях трёхуровневая архитектура, синоним трёхзвенная архитектура (по англ. three-tier или Multitier architecture) предполагает наличие следующих компонентов приложения: ...
0 комментариев