Регулятор угла опережения зажигания

 

Терморезисторы (таблица 7).

Таблица 7

Обозначение	Наименование	мВт	Допуск %		Отн.вл.%	ТКС
RK1	СТ1-17	300	±20	-60…100	98	2…5

 

Светодиод (таблица 8).

Таблица 7

Обозначение	Наименование	,В	,В	, мА	, мкА
HL1	АЛ307БМ	2	1,5…2	20	60	+70

 

Стабилизатор (таблица 9).

Таблица 9

Обозначение

Наименование

,В

,В

max,А

Кн, %/В

Кi,%

Iпотр,мА

ТКИ %/К

Ксr, дб

,В

,В

,В

DA2

КР142ЕН5А

5±0,1

-

3

0,05

2

10

0,02

70

15

7,5

2,5

Тиристор (таблица 10).

Таблица 10

Обозначение	Наименование			, мА
VS1	КУ201К	2	30	5	5	85	50	300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         3 Расчет надежности по внезапным отказам

          3.1 Расчет коэффициентов электрической нагрузки

  Коэффициент электрической нагрузки вычисляется в общем случае по формуле (2):

           К_н= ,  (2)

где  Э_р; Э_доп – реальное, допустимое значение электрического параметра.

 

а) Коэффициенты электрической нагрузки резисторов:

      ,

       ,

       ,

       ,

      ,

       ,

       ,

       .

 

б) Коэффициенты электрической нагрузки конденсаторов:

        ,

            ,

            ,

            ,

            ,

           .

 

 

 

 

 

 

 

 

 в) Коэффициенты электрической нагрузки диодов, стабилитрона и тиристора:

           , где , .

            ,   ,

         ,    ,

             ,     ,

         , где  , .

        ,  .

             , где  , .

         , .

г) Коэффициенты электрической нагрузки микросхем

Поскольку микросхемы проектируются  так, чтобы нагрузки ЭРЭ были примерно одинаковы, то коэффициент нагрузки рассчитывается интегрально по всем элементам ИС, при этом надо учитывать  внешнюю нагрузку и напряжение питания.

         ,

              .

  Зная степень внутренней нагрузки, можно определить коэффициент нагрузки микросхемы: :

           

 

нагрузка слабая, так как К_{н ис}=0,4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           3.2 Расчет интенсивностей отказов элементов

 Определяем интенсивности  отказов элементов. Удобно все  данные по определению l_j=a_jl_jн в нормальных условиях эксплуатации оформить в виде таблицы 11.

       Таблица 11                                                                                                                                                        

Наименование ЭРЭ	Кн	ljн*10-6 ,    ч -1	aj(Кн , t раб)	lj*10-6 ,    ч -1
Резисторы R1 R2 R3 R4 R5 R6 Конденсаторы С1 С2 С3 С4 С5   Микросхема DА1   Диоды VD1 VD2 VD4   Стабилитрон VD3   Стабилизатор DA2	0.1 0.098 0.4 0.1 0.344 0.37   0,6 0,55 0,6 0,75 0,75     0,3     0,016 0,016 0,016     0,46     0.05	0,2 0,1 0,06 0,2 0,3 0,1   0,15 0,035 0,15 0,01 0,01     0,08     0,2 0,2 0,2     0,3     0,08	0,84 0,2 0,035 0,84 0,3 0,31   0,18 0,15 0,18 0,27 0,27     0,25     0,7 0,7 0,7     0,8     0,2	0,17 0,02 0,002 0,17 0,09 0,031   0,027 0,005 0,027 0,0027 0,0027     0,02     0,14 0,14 0,14     0,24     0,016

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

На основе данных таблицы  находим интенсивность отказа         функционального узла по формуле (3):

            ,   (3)

где К₁ – коэффициент учитывающий в общем случае суммарное воздействие вибраций и ударных нагрузок,

К₂ – коэффициент учитывающий воздействия температуры и влажности,

К₃ – коэффициент, учитывающий атмосферное давление,

a_j – поправочный коэффициент учитывающий коэффициент нагрузки и температуры,

l_jн – интенсивность отказов компонентов РЭС.

    К₁=1,37,          К₂=2,        К₃=1, t=1000 ч.

Так же учитываем, что  схема содержит 50 контактируемых неразъемных соединений (пайки), и то, что каждая пайка имеет интенсивность отказов равную 0,01   1/ч и поправочный коэффициент равный 1.                                                                                                                                                                       

           T_ср=1/l_фу=209643 ч.

Вероятность безотказной  работы ФУ за 1000 ч равна:

          ℮ =℮ =0,99524.

Рассчитываем коэффициент  готовности:

           

Рассчитываем коэффициент  оперативной готовности:

         

Вывод: расчеты показали, что выбранная элементная база для данной схемы удовлетворяет требованиям технического задания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

               3.3 Расчет коэффициентов готовности

     Ремонтируемая РЭС без резерва:

                            λ

          

                                  µ

 Расчет среднего  времени восстановления:

                                  .                                        

  m -порядок резервирования равный 1,

  τ =24 ч.

   

        ] = 26.5 ч.

 Округляем до 27 часов.

 Вычисляем коэффициент  готовности данного ФУ по формуле  (4):

        , (4)

 где τ -среднее время обнаружения отказа после возникновения. Считаем, что контроль работоспособности устройства непрерывный, поэтому τ =0.

-среднее время восстановления.        

          .

 

      

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

          4 Расчет параметрической надежности

          4.1 Составление уравнения погрешности

 В общем случае уравнение выходного параметра схемы имеет вид (5):

           N=j(q₁, q₂ ....q_n),  (5)

 где  q₁, q₂ ....q_n – параметры схемных элементов.

 В данном случае основной цепочкой задающей режим работы схемы является следовательно выходной параметр схемы имеет вид:

    . 

 Уравнение относительной погрешности (6):

           ,   (6)

 где B_i – коэффициент влияния i-го параметра схемы на выходной параметр N

            ,

  где индекс “0” означает, что в формулу подставляются номинальные значения

  После того как определены частные производные и вычислены значения В_i   уравнение относительной погрешности (7).

   ,   (7)

 в данном случае:                

                ,

                ,

     ,

      ,

 

      ,

       ,

 тогда уравнение относительной погрешности имеет вид:

      .

 

 

 

      4.2 Определение допуска на выходной параметр с гарантированной                                    надежностью P_пар и коэффициентом запаса x

 

а) Расчет производственного допуска производим по формуле (8):

           , (8)

   - среднее значение относительной погрешности для i-го ЭРЭ,

   γ – коэффициент гарантированной надежности определения допуска,

   - половина поля допуска параметра i – го элемента по ТУ.

Используя справочные данные находим

  При      :

              ,                , 

               ,            ,  

получаем                     

               .

б) Расчет допуска влажности производим по формуле (9):

               ,   (9)

- среднее значение коэффициента  увлажнения для i-го ЭРЭ,

   - половина поля допуска коэффициента увлажнения i – го ЭРЭ.

 Используя справочные данные, находим:

                 ,                   , 

                 ,                   , 

   получаем:                 

                  .

 

 

 

 

 

 

 

 

 в) Определение температурного допуска производим по формуле (10):

                  ,   (10)

  где  ,

  - предельное значение температурного коэффициента (ТК) выходного параметра схемы.

                ,

 где - ТК i – го ЭРЭ,

- среднее значение ТК  i-го параметра,

- половина поля допуска ТК i-го параметра,

 индекс означает, что и вычислены отдельно для экстремальных температур.

  Из справочных данных известно, что:

             ,                                                 .

 Отсюда      

                ,

                ,

                  ,

тогда

               %,

                 %.

Поэтому общий температурный  допуск равен:

                 .

 г) Расчет допуска старения производим по формуле (11):

                 ,   (11)

где - предельное значение коэффициентов старения (КС) выходного параметра.

 

 

                 ,

- среднее значение КС i – го  ЭРЭ,

  .

Используя справочные данные, определяем

             ,   ,    .

определяем:

                

             .

Произведя все расчеты, вычислим допуск старения:

                   

д) Расчет суммарного эксплуатационного  допуска

Расчет эксплуатационных допусков сводится к определению  их величины по известным составляющим: производственному допуску, допуску  влажности, температурному и старения.

    Расчет ведется  по формулам (12), (13), (14):

               ,   (12)

               ,   (13)

                ,   (14)

где ξ - коэффициент запаса

                .

 Используя результаты предыдущих вычислений:

                ,  , , 

                ,  ,

находим :   

                  

               

 

 

 

              

               ,

                ,

               ,

                .

 

 

   Задаем коэффициент запаса  , учитывающий изменения  выходного параметра под действием неучтенных факторов. С учетом этого коэффициента суммарный эксплуатационный допуск будет определяться по следующей формуле:

                         

  В результате всех  расчетов можно сделать вывод  о том, что при заданном уровне  параметрической надежности  , допуска на выходной параметр составляют пределы: .

  Построение частных законов распределения составляющих погрешностей и суммарного эксплуатационного поля допуска приведено на рисунке 1.