Обоснование выбора элементной базы
Основными требованиями, предъявляемыми к современному оборудованию и его компонентам, являются: а) широкое использование цифровых методов обработки; б) модульное построение аппаратуры; в) самотестирование и диагностика; г) сокращение потребляемой мощности; д) улучшение массогабаритных характеристик. Анализ приведенных выше требований показывает, что удовлетворить их может построение модулей только на базе микроэлектронных средств вычислительной техники. Их основными компонентами являются: а) микропроцессоры и однокристальные микро ЭВМ б) микросхемы и модули оперативной и постоянной памяти; в) интерфейсные схемы. Для снижения массогабаритных показателей, повышения надежности, упрощения технологии изготовления и облегчения работы с устройством возникает необходимость в построении схемы устройства ввода - вывода на базе ИМС большой степени интеграции и использование программируемых микроконтроллеров. Использование микроконтроллеров и микроЭВМ позволяет значительно упростить и облегчить проектирование, изготовление и эксплуатацию изделия. Данное предприятие выполняет заказы министерства обороны. Выбор элементной базы является регламентируемой задачей, так как существует документ (перечень) разрешенных к использованию ЭРЭ. Главным компонентом устройства управления МПС является микропроцессор. В качестве микропроцессора выбрана микросхема М1810ВМ86 с тактовой частотой и разрядностью данных в 2 байта, входящая в перечень разрешенных для использования в оборонной промышленности. Ее выбор обусловлен техническими требованиями, предъявляемыми заказчиком к устройству, а также оптимальным соотношением цена - соответствие требуемым характеристикам. ОЗУ базируется на микросхемах 573РФ4А, каждая емкостью 64 Кбайт. Их выбор обусловлен дешевизной по сравнению с зарубежными аналогами и невозможностью использования таковых в устройствах оборонного назначения. Выбор всех остальных компонентов обусловлен их оптимальным соотношением цена - соответствие характеристик техническому заданию по сравнению с другими отечественными и зарубежными аналогами, а также невозможностью использования зарубежных аналогов в аппаратуре оборонного назначения. Далее приведены характеристики некоторых микросхем, входящих в состав ячейки устройства управления МПС. Основные технические характеристики микросхем устройства: 1533 ТМ2 - два D-триггера со сбросом и предустановкой.
H* - неустойчивое состояние
1533АП5 - 2 4-разрядных неинверсных драйвера с 3 состояниями.
1G=H - выходы 1Yi переводятся в состояние с высоким импедансом. 2G=H - выходы 2Yi переводятся в состояние с высоким импедансом. Все входы имеют встроенные триггеры Шмитта с гистерезисом 0.2 В.
1533ИД7 - демультиплексор 3 в 8 со стробом.
G2* - G2a+G2b
Логические микросхемы: 533ЛЛ1, 1533ЛН1, 1533ЛИ1, 1533ЛА3, 1533ЛЕ1, 1533ЛА2, 1533ЛА4.
1533ЛА2 1533ЛА4 1533ЛА3, 1533ЛИ1,533ЛЛ1, 533ЛА13
1533ЛН1 1533ЛЕ1
Все приведенные выше характеристики микросхем удовлетворяют техническому заданию данного устройства, а сами микросхемы входят состав перечня компонентов, разрешенных для использования в аппаратуре оборонного назначения. Пассивные элементы были выбраны из соображений близости поставщика и ценовых характеристик. Расчет надёжности
Надежность - свойство электронной аппаратуры выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, при соблюдении режимов эксплуатации, правил технического обслуживания, хранения и транспортирования Ресурс - продолжительность работы ЭА до предельного состояния, установленного в нормативно-технической документации. Случайное событие, приводящее к полной или частичной утрате работоспособности ЭА, называется отказом. Отказы по характеру изменения параметров аппаратуры до момента их возникновения подразделяют на внезапные (катастрофические) и постепенные. Постепенные отказы характеризуются временным изменением одного или нескольких параметров, внезапные - скачкообразно изменяющимися. По взаимосвязи между собой различают отказы независимые, не связанные с другими отказами, и зависимые. По повторяемости возникновения отказы бывают одноразовые (сбои) и перемежающиеся. Сбой - однократно возникающий самоустраняющийся отказ, перемежающийся - многократно возникающий сбой одного и того же характера. Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации. Для расчета надежности необходимо иметь логическую модель безотказной работы системы. При ее составлении предполагается, что отказы элементов независимы, а элементы и система могут находиться в одном из двух состояний: работоспособном или неработоспособном. Элемент, при отказе которого отказывает вся система, считается последовательно соединенным на логической схеме надежности. Элемент, отказ которого не приводит к отказу системы, считается включенным параллельно. 1. Интенсивность отказов элементовс учётом условий эксплуатации изделий определяется по формуле:
li=l0iK1K2K3K4ai (T,Kн),
где l0i - номинальная интенсивность отказов; К1 и К2 - поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов; К3 - поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры; К4 - поправочный коэффициент в зависимости от давления воздуха; при высоте над уровнем моря 0. .1 км. ai (T,Kн) - поправочный коэффициент в зависимости от температуры поверхности элемента (Т) и коэффициента нагрузки (Кн). 2. Вероятность безотказной работы в течение заданной наработки (0,tр) рассчитывается по формуле:
,
где n - число элементов. 3. При этом интенсивность отказов системы:
,
4. Среднее время наработки до отказа:
Т = 1/L.
1. Определим интенсивность отказов элементов: Интенсивность отказов ЭРЭ, а также коэффициенты К1, К2, К3, К4 выберем из таблиц учебного пособия "Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры" (Е.М. Парфенов, Э.Н. Камышная, В.П. Усачев). Коэффициенты нагрузки Kн посчитаем по формулам, приведенным в данном учебном пособии для различных элементов РЭА. Коэффициент ai (T,Kн) для каждого элемента определим по графикам, приведенным ниже, в зависимости от коэффициента нагрузки Kн и температуры в 40 С°.
Рис.1. Обобщенные зависимости поправочного коэффициента α1,2
от температуры и коэффициента нагрузки: а) для контактных элементов (разъемов, реле, переключателей и т.п.); б) для соединений пайкой; в) для резисторов; г) для неполярных конденсаторов; д) для изделий, имеющих обмотки; е) для кремниевых высокочастотных транзисторов; ж) кремниевых диодов; з) для полупроводниковых цифровых интегральных микросхем; Результаты подсчетов приведены в таблице 5. Таблица 5.
2. Определим интенсивность отказов системы.
50,25×10-61/ч
3. Определим среднее время наработки на отказ.
Т =1/L= 19900 ч
4. Определим вероятности безотказной работы в течение 3000ч:
Р (tp) = exp (-50,25×10-6×3000) = 0,86 = 86%
Вывод: Требования по надежности выполняются.
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (256)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |