Расчётная часть

4. Расчётная часть.

На этом этапе проектирования будет произведён расчёт надёжности устройства, которая является одним из важнейших параметров функционирования любого электронного устройства.

В целом надёжность устройства определяется надёжностью каждого элемента отдельно. Под надежностью понимают свойство того или иного объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующие нормальную работоспособность объекта.

Отказом называется полная или частичная утрата работоспособности прибором. Главной частью понятия надёжности является понятие безотказности. Безотказностью называют свойство прибора сохранять работоспособность в течение заданного времени в определенных условиях эксплуатации.

Увеличение уровня интеграции интегральных микросхем ведет к повышению надежности устройств за счет сокращения главным образом паяных и контактных соединений, надежность которых на один-два порядка ниже по сравнению с надежностью соединений в корпусе ИС. Причем по мере совершенствования технологии число отказов ежегодно падает на 50-70 %. Современные полупроводниковые ИМС выдерживают эксплутационные нагрузки в следующих пределах: по температуре от -196 до +200С по вибропрочности и виброустойчивости - до 100 в диапазоне частот (2...5)*10³ Гц. Надежность обеспечивается техническими и организационно-техническими мерами. Технические меры обеспечения надежности содержат два основных направления: обеспечение надежности ИС и конструкций РЭА. Организационно-технические меры включают в себя проектные мероприятия.

Количественная оценка надежности производиться с помощью различных параметров. Чаще всего используется интенсивность отказов .

Данные о надежности ИМС определяются по формуле:

=10^-10(413+6,66Х+1,03У)[Ч^-1];

где Х — число элементов в МС, У — число выводов в ИМС.

Если время выражать в часах, то единица  будет час в минус первой степени. Таким образом, интенсивность отказов определяется как относительное число элементов, отказавших за один час работы. Также необходимо учесть надежность соединений:

соединения контактные — 10^-7 ч^-1;

соединение пайкой — 10^-9 ч^-1;

провода печатные или обычные в расчете на 1мм —10^-9 ч^-1.

Для определения надежности спроектированного устройства необходимо знать надежность всех использованных микросхем. Воспользовавшись формулой определяют отдельно надежность каждой микросхемы:

К555ЛИ1: =10^-10(413+6,664+1,034) 4,410^-8 ч^-1;

К555ЛЛ1: =10^-10(413+6,664+1,034) 4,410^-8 ч^-1;

К555ЛН1: =10^-10(413+6,666+1,036) 4,410^-8 ч^-1;

К555ТВ9: =10^-10(413+6,662+1,034) 4,410^-8 ч^-1;

К555ТР2: =10^-10(413+6,664+1,034) 4,410^-8 ч^-1;

К555ЛИ6: =10^-10(413+6,662+1,032) 4,410^-8 ч^-1.

Для получения надежности всей схемы необходимо сложить все полученные результаты по расчетам надежности микросхем, получив тем самым общий показатель интенсивности отказов данного проектируемого устройства:

=4,4*10^-8*2+4,4*10^-8+4,4*10^-8+4,4*10^-8*3+4,4*10^-8+4,4*10^-8* *4=52,8*10^-8=5,28*10^-7ч^-1.

Поскольку надежность проводов, дорожек печатного монтажа и соединения пайкой выше надежности микросхем на один-два порядка, то ею можно пренебречь, общая надежность узла полностью определяется величиной надежности ИМС и радиоэлементов.

*

* Микросхемы ТТЛШ технологии.

5. Эксплуатационная часть.

В данном разделе будут приведены сведения по настройке, контролю и эксплуатации устройства.

Разработанное устройство можно рассматривать, как функционально законченный прибор и может быть оформлено как стенд для наглядного изучения процесса работы ЦА.

С

Устройство управления

Вход (кнопка SB1)

.

.

.

Блок светодиодных индикаторов (HL1…HL10)

труктурная схема стенда для контроля и эксплуатации прибора имеет следующий вид:

Блок питания

5В

Генератор тактовых импульсов

СИ

Счётчик тактовых импульсов

Семисегментный индикатор ТИ

Номер ТИ

Питание устройства осуществляется от стабилизированного источника питания напряжением 5 В.

Для отображения информации используется блок из десяти светоизлучающих диодов АЛ307Б (HL1…HL10), которые отображают выходные состояния ЦА на соответствующих выходах.

При эксплуатации устройства могут возникнуть некоторые неисправности, список и методика устранения которых приведены ниже.

Не светится один или несколько светодиодных индикаторов	1.Проверить исправность светодиодов. 2. Проверить исправность логических элементов, подающих сигнал на данный индикатор.
Схема не работает после включения питания	Проверить наличие напряжения в сети. Проверить наличие питающего напряжения на выходах блока питания. Если таковое отсутствует — проверить сетевой шнур блока питания. При целостности последнего — неисправность в источнике питания Проверить напряжение на входах схемы. При его отсутствии возможно повреждёны соединительные провода, питающие устройство.
Состояние схемы не меняется после нажатия кнопки SB2.	Проверить состояние кнопки. Проверить наличие сигналов на установочных входах триггеров. При их отсутствии — проверить работоспособность инвертора. Проверить наличие сигналов на выходах триггеров. При их отсутствии — неисправность триггеров. Проверить элементы схемы шифратора.
Схема не переходит в следующее состояние.	Проверить наличие тактовых импульсов. При их отсутствии — проверить уровень сигнала на входе ключевой схемы ЗГ. При их наличии — проверить состояние элемента И и ЗГ. Проверить наличие сигнала на S-входе триггера. При его наличии — проверить исправность RS-триггера. При отсутствии сигнала — проверить исправность дешифратора кода состояния регистра. Проверить исправность триггеров. Проверить исправность схемы дешифратора.

Для наладки и устранения неисправностей устройства понадобится следующее лабораторное оборудование:

Осциллограф;

Вольтметр;

Милливольтметр;

Омметр;

Миллиамперметр;

Также при ремонте устройства может понадобиться электропаяльник и различный электромонтажный инструмент.