Охранная сигнализация для фермера
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ложен в точке с координатами (139, 75, 54) мм.
4.3 Раiет собственной частоты колебания печатного узла
Целью раiета является определение действующих на элементы изделия перегрузок при действии вибрации и ударов, а также максимальных перемещений. При необходимости производится выбор и раiет системы амортизации.
Периодическая вибрация характеризуется спектром, то есть суммой гармонических составляющих.
Для оценки виброустойчивости необходимо сделать раiёт собственной частоты платы с элементами. Собственная частота платы не должна попадать в диапазон частот, при которых эксплуатируется устройство. В этом случая наступает резонанс и может произойти разрушение платы. В нашем случае этот диапазон имеет значение от 1 до 80 Гц.
Собственная частота колебаний печатного узла, закрепленного в 4-х точках, расiитывается по формуле [1, страница 388]:
, (4.1)
где А = 1 / а2 = 1 / 200 2 = 2,5 10 -5, 1 / мм 2 = 25 1/м2;
а - длина печатного узла, 200 мм;- ширина печатного узла, 150 мм;- жесткость платы .
= 0.09 Е h 3 = 0.09 3.02 10 10 (1.5 10 -3) 3 = 9.173 Н м
Е - модуль упругости материала платы (3.02 10 10 Па)
h - толщина платы (1.5 мм)
m - распределенная по площади масса
= G / a b g = 118,4 10 -3/ 200 10 -3 150 10 -310 = 0,987
По формуле (4.5) расiитываем собственную частоту колебаний печатного узла
Гц
Таким образом, исходя из расiитанной частоты собственных колебаний, можно сделать вывод, что данная конструкция под действием вибрационных нагрузок не войдет в резонанс, так как собственная частота колебаний печатного узла больше максимальной частоты синусоидальных воздействий, заданных в техническом задании (1 - 80 Гц). Поэтому данный вариант конструкции ПП можно iитать вполне приемлемым по вибропрочности.
4.4 Раiет надежности
Раiет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации.
По обслуживанию и ремонтопригодности РЭА делится на 3 класса [4]:
невосстанавливаемая РЭА, которая не может быть отремонтирована, если отказ произойдет в течение заданного времени работы;
восстанавливаемая РЭА ответственного назначения, которая в течении некоторого времени может работать и ремонтироваться, а далее работать исправно и ее восстановление в это время не допускается;
невосстанавливаемая РЭА неответственного назначения, предназначена для длительного времени работы, в течении которого она может ремонтироваться.
Данная конструкция относится к восстанавливаемой РЭС неответственного назначения, предназначенная для длительного времени работы, в течение которого она может ремонтироваться.
Для наглядности анализа надежности РЭС интенсивность отказов определяем как сумму интенсивностей отказов составных частей РЭС, по формуле:
, (4.2)
где ?i - интенсивность отказов i - ой части РЭС, 1/ч;
N - число составных частей РЭС;
K?1 - K?5 - поправочные коэффициенты, определяемые по таблицам [4, таблицы 1 - 3 ] в зависимости от объекта установки РЭС (K?1 = 1.46), влажности окружающей среды (K?2 = 2), высоты размещения РЭС (K?3 = 1).
, (4.3)
где ?io - интенсивность отказов ЭРЭ j-го типа при нормальных условиях эксплуатации и коэффициенте нагрузки, равном 1, определяем по таблицам [4, таблицы 4 - 6], 1/ч;
аj - поправочный коэффициент, учитывающий коэффициент нагрузки ЭРЭ и его температуру в рабочем режиме, определяем по таблицам [4, таблицы 4 - 6];
nj - число ЭРЭ j - го типа.
Раiет интенсивности отказов ЭРЭ приведен в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Раiет интенсивности отказов ЭРЭ
Тип элементаКоличество элементов, шт.?jo10-6., 1/чаj?i 10-6, 1/чДиод КД212А80.0160,510,0082Диод КД521А20.0710.510,036Резистор С5-16МВ130.0730,140,01Резистор С2-2330.0730,810,059Резистор СП5-210,20,880,352Реле РЭС10250,974,85Конденсаторы К10-17а44,60,673,082Конденсаторы К50-35А2313Транзисторы КТ208М20,51,60,8Транзисторы КТ315Б30.0511,45Транзистор КТ829А10.0151,20,162Трансформатор ТПП22110.1241,20,37Стабилизатор КР142EH8Б10,0910,04Припой соединения290.0511,45Провода соединительные190.0151,20,162Разъем ГРПМ2 10.1241,20,37Итого24,22
По результатам таблицы 4.3 и формуле (4.6) расiитаем интенсивность отказов
?с = 24,22 10 -6 1.46 2 1 = 46,7 10 -6 1/ч
Определяем среднее время наработки до первого отказа по формуле:
tср = 1/?с = 1/ 46,7 10 -6 = 2,37 10 4 ч (4.8)
в.ср. - среднее время восстановления работоспособности РЭС, ч., определяется экспертным путем. Т. к. на печатной плате расположено небольшое количество элементов, то для восстановления работоспособности потребуется 10 часов
Вероятность безотказной работы определяем по коэффициенту готовности Кг, по формуле:
Р(t) = Кг = tср/( tср + t в.ср.) = 2,37 10 4 / (2,42 10 4 + 10) = 0.989 (4.9)
Из этого следует, что устройство будет стабильно работать в течение указанного в техническом задании срока, то есть тысячи часов, с большой вероятностью.
5 Заключение
В результате проделанной работы была разработана конструкция устройства охранной сигнализации для фермера. Результаты раiета надежности говорят о том, что разработанная конструкция удовлетворяет требованиям надежности, и устройство будет работать безотказно в течение заданного количества часов эксплуатации. Раiет на механические воздействия показал, что данный печатный узел будет стабильно работать в заданном интервале вибрационных нагрузок, без наступления резонанса.
Разрабо