Основы конструирования и технологии производства ЭВС

Расчитаем коэффициент использования микросхем.

Коэффициент использования  микросхем определяется по формуле:

,                                                  (8)

где H – количество микросхем;

H_эрэ – общее количество элементов радиоэлементов.

.

Для данного коэффициента весовой коэффициент  ₁=1.

Рассчитаем коэффициент автоматизации и механизации монтажа.

Коэффициент автоматизации  и механизации монтажа определяется по формуле:

,                                                     (9)

где H – количество монтажных соединений, которое выполняется автоматизировано или механизировано;

H_м – общее количество монтажных соединений.

.

Для данного коэффициента весовой коэффициент  ₂=1.

Рассчитаем коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу.

Коэффициент автоматизации  и механизации подготовки ЭРЭ  к монтажу определяется по формуле:

,                                              (10)

где H – количество ЭРЭ, которые подготавливаются автоматизировано или механизировано;

H_эрэ – общее количество элементов ЭРЭ.

.

Для данного коэффициента весовой коэффициент  ₃=0,75.

Рассчитаем коэффициент автоматизации и механизации операции контроля и настройки электрических параметров.

Коэффициент автоматизации  и механизации операции контроля и настройки электрических параметров определяется по формуле:

                                            ,                                                (11)

где Н_мкн – количество операций контроля и настройки, выполняемых механизировано или автоматизировано;

H_кн – общее число операций контроля и настройки.

.

Для данного коэффициента весовой коэффициент  ₄ =0,5.

Расчитаем коэффициент повторяемости ЭРЭ.

Коэффициент повторяемости  ЭРЭ определяется по формуле:

,                                         (12)

где H_тэрэ – количество типоразмеров ЭРЭ в изделии;

H_эрэ – общее количество элементов ЭРЭ.

.

Для данного коэффициента весовой коэффициент  ₅=0,31.

Рассчитаем коэффициент применяемости ЭРЭ.

Коэффициент применяемости  ЭРЭ определяется по формуле:

,                                      (13)

где H_тсрэрэ – количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии;

H_тэрэ – общее число типоразмеров ЭРЭ.

.

Для данного коэффициента весовой коэффициент  ₆=0,187.

Рассчитаем коэффициент прогрессивности формообразования деталей.

Коэффициент прогрессивности  формообразования деталей определяется по формуле:

,                                                   (14)

где D_пр– количество деталей, заготовок, полученных прогрессивным методом формообразования;

D_пр– общее количество деталей, заготовок.

.

Для данного коэффициента весовой коэффициент  ₇=0,11.

Рассчитаем технологичность.

Технологичность определяем подставив в формулу (7) значения частных показателей технологичности.

Рассчитаем уровень технологичности устройства.

Расчёт уровня технологичности  устройства определяется по формуле:

,                                                      (15)

где К– комплексный показатель технологичности;

К_н–нормативный показатель технологичности.

В соответствии с формулой (7) и тем, что, К=0,602, выбираем К_Н=0,5 из ряда допустимых значений.

.

Таким образом уровень технологичности будет равен 1,153, следовательно устройство является технологичным, так как значение уровня технологичности больше единицы.[4]

 

2.4 Расчет надежности  электронного устройства

 

В данном пункте необходимо рассчитать надежность электронного модуля многофункционального частотомера. Требования к надежности разрабатываемого изделия задаются в техническом задании на разработку. На ранних стадиях разработки изделия составляются план обеспечения надежности, который на последующих стадиях разработки детализируется и уточняется. Одним из элементов этого плана является расчет надежности проектируемого изделия. Первые расчеты делают на ранних стадиях разработки, а с уточнением сведений об изделии уточняются и расчеты надежности. Существующие методы расчета надежности позволяют получить расчетным путем количественные характеристики надежности разрабатываемого изделия и сопоставить эти характеристики с заданными в техническом задании. Все расчеты надежности в основном сводятся к определению вероятности безотказной работы P(t) и средней наработке до первого отказа T_ср по известным интенсивностям отказов элементов схемы. В зависимости от полноты учета факторов, влияющих на работу изделия и его надежность, последовательно проводят три расчета надежности: прикидочный, ориентировочный и окончательный.[8]

Прикидочный расчет позволяет судить о принципиальной возможности обеспечения требуемой надежности изделия. Этот расчет используется при проверке требований по надежности, выдвинутых заказчиком в техническом задании, при сравнительной оценке надежности отдельных вариантов выполнения изделия на ранних стадиях разработки. При прикидочном расчете делается допущение, что все элементы схемы равнонадежны, так как принципиальные электрические схемы на изделие и его составные части окончательно не разработаны. Соединения элементов с точки зрения надежности таково, что выход из строя любого элемента приводит к отказу всего изделия. Интенсивность отказов элементов берутся для периода нормальной работы, т.е. λ _i(t)=const. Тогда:

,                                               (16)

где λ _i - средняя интенсивность отказов равнонадежных элементов схемы;

N – общее количество элементов.

Ориентировочный расчет проводится тогда, когда на изделие и все его составные части разработаны электрические принципиальные схемы. При ориентировочном расчете учитывается влияния на надежность изделия количества и типов применяемых в схемах элементов. При расчете делаются следующие допущения: все элементы схемы работают в нормальном режиме, предусмотренном техническими условиями на эти элементы; все элементы изделия работают одновременно; интенсивности отказов элементов берутся для периода нормальной работы, т.е. λ_i(t)=const. Интенсивности отказов элементов каждого типа берутся по соответствующим таблицам из справочников по надежности. Таким образом, ориентировочный расчет надежности позволяет определить рациональный состав элементов в изделии и наметить пути повышения надежности.

Окончательный расчет проводится на этапе технического проектирования и учитывает влияние на характеристики надежности режимов работы элементов в схеме и конкретные условия эксплуатации изделия. В общем случае интенсивности отказов элементов зависят от электрического режима работы элемента в схеме, температуры окружающей среды, механических воздействий в виде вибраций и ударов, влажности воздуха, давления, радиации и ряда других возможных факторов. [8]

Рассчитываем надежность.

В таблице 2 приведены значения интенсивности отказов и средней  наработки элементов, используемых в модуле ЭВС, рассматриваемом в данной работе.

Таблица 2 – Интенсивности  отказов и средней наработки  элементов 

Наименование	Кол-во	Интенсивность отказов	Средняя наработка	Интенсивность отказов
С1-4	11	0,02	50	0,22
К10-17Б	6	0,013	75	0,078
К50-35	2	0,005	200	0,1
TZ03Z500F169	1	0,1	10	0,1
КТ3107К	1	0,014	71,14	0,014
КТ3102ГМ	1	0,014	71,14	0,014
КТ399А	1	4,2	0,04	4,2
PIC16F84A-04	1	0,1	10	0,1
КР1157EH52A	1	0,1	10	0,1
TS-A2PV-130	4	2	0,14	8
КД522А	1	0,049	20,4	0,049
КД503А	2	0,027	37	0,054
HC-52	1	0,15	6,67	0,15
DV-16230	1	7	0,14	7
Печатная плата	1	0,1	10	0,1
Пайка	42	0,01	100	0,42

 

Расчет интенсивности отказов  делается согласно данным из таблицы 2 и формулы расчета интенсивности  отказа (16). Результат вычислений заносим  в таблицу 2.

Рассчитываем интенсивность отказов  всего устройства.

Λ = ,                                                   (17)

где  - сумма интенсивности отказов всех элементов схемы, 1/ч.

Λ = 0,22 + 0,078 + 0,1 + 0,1+ 0,014+ 0,014 + 4,2  + 0,1 + 0,1 + 8 + 0,049 + 0,054 + 0,15 + 7 + 0,1+ 0,42 = 20,69·10 1/ч.

Рассчитываем вероятности безотказной  работы, производится по формуле:

,                                         (18)

где 

 1/ч.

 

Рассчитываем вероятность  отказа.

Расчет вероятности отказа производиться по формуле: 

                                    (19)

 1/ч.

Рассчитываем среднюю  наработку на отказ.

Расчет средней наработка  на отказ рассчитывается по формуле:

                                                       (20)

Все вычисления заносим в сводную таблицу 3.

Таблица 3 – Сводная таблица  результатов

Наименование	Обозначение	Результат
Средняя интенсивность отказов		20,69 1/час
Средняя вероятность безотказной работы		0,869 1/час
Средняя вероятность отказа		0,131 1/час
Средняя наработка		5,7 года

 

Строим график зависимости  P(t), для его построения необходимы некоторые данные t-выбираем произвольно, в зависимости от t, делаем расчет P(t).

Данные для построения графика зависимости P(t):

t=0 P(t)=1

t=500 P(t)=0,99

t=1000 P(t)=0,98

t=2000 P(t)=0,96

t=3000 P(t)=0,941

t=4000 P(t)=0,923

t=4500 P(t)=0,914

t=5000 P(t)=0,90

t=5500 P(t)=0,892

t=6000 P(t)=0,882

t=6500 P(t)=0,874

 

По полученным данным строиться  график зависимости  вероятности  безотказной работы от времени P(t) и получаем следующую зависимость:

Рисунок 18 - График зависимости  вероятности

безотказной работы от времени P(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ЭНЕРГО - И МАТЕРИАЛОСБЕРЕЖЕНИЕ

 

В современном мире энерго- и материалосбережение занимает очень важную роль в проектировании и производстве различной радиоэлектронной аппаратуры.

Несмотря на то, что схема многофункционального частотомера выглядит  относительно небольшой к ней так же можно применить несколько энергосберегающих приемов.

Во-первых, любую схему, а особенно большие схемы можно упростить. Это позволит уменьшить количество использованных при производстве схемы ИМС, что в свою очередь повлечет за собой сохранение некоторое количество материалов и энергии.

Во-вторых, чтобы сократить расходы на материалы и сделать разрабатываемое устройство менее энергоемким, применяются электрорадиоэлементы с пониженным энергопотреблением.

Устройство маломощное, поэтому  потребляет незначительное количество электроэнергии.

Компоновка устройства выполнена  очень тщательно, размеры печатной платы, корпуса, расположение элементов на плате - всё рассчитано на использование наименьшего количества материала.

Что бы снизить затраты  на электроэнергию, прибор включать только при работе  и выключать сразу  же после завершения измерения.

После того, как многофункциональный  частотомер вышел из строя и его невозможно исправить, его нужно разобрать на элементы и утилизировать на предназначенных для этого предприятиях, а исправные элементы можно использовать в дальнейшем для создания других устройств.

 

 

4 ОХРАНА ТРУДА

 

В многофункциональном частотомере  не содержатся элементы, оказывающие  вредное воздействие на человека. При эксплуатации устройства на оператора не влияют такие факторы как вибрация, температура. Это означает, что его можно эксплуатировать, не беспокоясь о том, что можно получить травму.

При изготовлении устройства производится работа с паяльником. Поэтому должны быть приняты меры безопасности:

•   обеспечение эффективного удаления испарений, т.к. в процессе пайки выделяются летучие ядовитые вещества и едкие выделения;

•    наличие огнетушителей и пожарной сигнализации;

•   соблюдение всех противопожарных требований к системам отопления и кондиционирования воздуха.

  • проверить его на соответствие классу защиты от поражения электрическим током; 

  • проверить внешним осмотром техническое состояние кабеля и штепсельной вилки, целостность защитного кожуха и изоляции рукоятки;