Диплом Устройство управления вентиляторами компьютера через порт LPT
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-24Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
Содержание
Введение
1 Общая часть
1.1 Анализ технического задания
1.2 Описание схемы электрической принципиальной
2 Исследовательская часть
2.1 Обоснование выбора элементов схемы
2.1.1 Обоснование выбора резисторов
2.1.2 Обоснование выбора конденсаторов
2.1.3 Обоснование выбора микросхем
2.1.4 Обоснование выбора диодов
2.1.5 Обоснование выбора транзисторов
3 Расчётная часть
3.1 Расчёт надёжности схемы
3.2 Расчет узкого места
3.3 Расчет теплового сопротивления корпуса ИС
3.4 Расчет коэффициента заполнения печатной платы
4 Конструкторская часть
4.1 Обоснование разработки трассировки печатной платы
4.2 Обоснование разработки компоновки печатной платы
5. Технологическая часть
5.1 Изготовление печатной платы
5.2 Особенности конструкции
6. Организационная часть
6.1 Организация рабочего места оператора при эксплуатации аппаратуры
7 Экономическая часть
7.1 Расчет себестоимости на устройство управления вентиляторами компьютера через порт LPT
8 Охрана труда
8.1 Техника безопасности при эксплуатации электронной аппаратуры
9 Литература
10 Приложение
Введение
Развитие электроники после изобретения радио можно разделить на три этапа: радиотелеграфный, радиотехнический и этап собственно электроники. В первый период (около 30 лет) развивалась радиотелеграфия, и разрабатывались научные основы радиотехники. С целью упрощения устройства радиоприёмника и повышения его чувствительности в разных странах велись интенсивные разработки и исследования различных типов простых и надёжных обнаружителей высокочастотных колебаний детекторов. В
Трёхэлектродная лампа (триод) была предложена в
В марте
Во второй период (около 20 лет) продолжало развиваться радиотелеграфирование. Одновременно широкое развитие и применение получили радиотелефонирование и радиовещание, были созданы радионавигация и радиолокация. Переход от радиотелефонирования к другим областям применения электромагнитных волн стал возможен благодаря достижениям электровакуумной техники, которая освоила выпуск различных электронных и ионных приборов.
Переход от длинных волн к коротким и средним, а также изобретение схемы супергетеродина потребовали применения ламп более совершенных, чем триод.
В
Одновременно шло развитие ионных приборов, в которых используется электронный разряд в газе. Был значительно усовершенствован изобретённый ещё в
В эти годы радиотехника превратилась в самостоятельную инженерную науку. Интенсивно развивались электровакуумная промышленность и радиопромышленность. Были разработаны инженерные методы расчёта радиотехнических схем, проведены широчайшие научные исследования, теоретические и экспериментальные работы.
И последний период (60-е-70-е годы) составляет эпоху полупроводниковой техники и собственно электроники. Электроника внедряется во все отрасли науки, техники и народного хозяйства. Являясь комплексом наук, электроника тесно связана с радиофизикой, радиолокацией, радионавигацией, радиоастрономией, радиометеорологией, радиоспектроскопией, электронной вычислительной и управляющей техникой, радиоуправлением на расстоянии, телеизмерениями, квантовой радиоэлектроникой и т.д.
В этот период продолжалось дальнейшее усовершенствование электровакуумных приборов. Большое внимание уделяется повышению их прочности, надёжности, долговечности. Разрабатывались бесцокольные (пальчиковые) и сверхминиатюрные лампы, что даёт возможность снизить габариты установок, насчитывающих большое количество радиоламп.
Продолжались интенсивные работы в области физики твёрдого тела и теории полупроводников, разрабатывались способы получения монокристаллов полупроводников, методы их очистки и введения примесей. Большой вклад в развитие физики полупроводников внесла советская школа академика А.Ф.Иоффе.
Полупроводниковые приборы быстро и широко распространились за 50-е-70-е годы во все области народного хозяйства. В
Развитие и совершенствование полупроводниковых приборов характеризуется повышением рабочих частот и увеличением допустимой мощности. Первые транзисторы обладали ограниченными возможностями (предельные рабочие частоты порядка сотни килогерц и мощности рассеяния порядка 100 - 200 мВт) и могли выполнять лишь некоторые функции электронных ламп. Для того же диапазона частот были созданы транзисторы с мощностью в десятки ватт. Позднее были созданы транзисторы, способные работать на частотах до 5 МГц и рассеивать мощность порядка 5 Вт, а уже в
1 Общая часть
1.1 Анализ технического задания
Напряжение питания (В) ………..............................................…..…12
Число подключаемых вентиляторов ……………………………….3
Напряжения подаваемые на вентиляторы (В) ………………min 5
………………………………………………………………….max 11,7
Частота вращения вентиляторов (Гц) ……………………….min 10
…………………………………………………………………..max 20
Период цикла изменения частоты (с) ………………………………3
1.2 Описание схемы электрической принципиальной
Управлять вентиляторами можно лишь при условии, что материнская плата компьютера оснащена необходимыми для этого электронными регуляторами, а так бывает далеко не всегда. Если встроенных регуляторов нет, поможет блок. По командам формируемым программно на линиях порта LPT компьютера, он обеспечивает разельное шестнадцатиступенное регулирование частоты вращения трёх вентиляторов, изменяя подаваемое на них напряжение от 5…5,5в до 11,7…11,8в, что соответствует изменению чачтоты вращения от 40 до 100% максимальной.
К розетке LPT системного блока компьютера подключают вилку Х1. Счетверенный транзисторный оптрон U1 предназначен для гальванической развязки цепей порта LPT и цепей управления вентиляторами. Ток через излучающие диоды оптронов ограничен резисторами R1-R4. Три канала управления вентиляторами, подключаемыми к вилкам Х2, Х4 и Х5, построены по одинаковым схемам, однако в одном из них (управляющим вентилятором №1) предусмотрен узел защиты на микросхеме DD1, назначение и работа которого будут рассмотрены позже. Вилку Х3 соединяют с имеющейся в каждом компьютере стандартной кабельной розеткой, предназначенной для питания дисководов.
Работу его каналов рассмотрим на примере первого, построенного на счетчике DD2.1, диодах VD3-VD6 и транзисторах VT1, VT4. Цикл начинается по окончании общего для всех каналов импульса начальной установки, формируемого программно на линии DATA1 порта LPT и поступающего на входы R их счетчиков через оптрон U1.2. Через некоторое время с линии DATA2 через оптрон U1.1 на вход CN счетчика начинают поступать счетные импульсы, с каждым из которых изменяется состояние выходов счетчика. Резисторы R11-R14 и диоды VD3-VD6 образуют преобразователь кода в напряжение, пропорциональное числу импульсов, поступивших на вход счетчика в данном цикле. Оно поступает на вентилятор через усилитель на транзисторах VT1 и VT4. Поскольку циклы регулирования повторяются с периодом приблизительно 3 с, напряжение на вентиляторе большую часть времени остается неизменным, пульсации сглаживает конденсатор С4.
На нулевой ступени регулирования (счетных импульсов нет) вентилятор вращается с минимальной частотой, которую устанавливают подстроечным резистором R37. Максимальную частоту вращения (пришло 16 импульсов) регулируют подстроечным резистором R24.
Узел защиты на микросхеме DD1 представляет собой два реле времени: первое - на элементах R9, C1, VD1, DD1.2, DD1.4, второе – на R10, C2, VD2, DD1.3, DD1.5, DD1.6. Пока на вход элемента DD1.1 регулярно поступают импульсы установки счетчиков в исходное состояние, конденсаторы С1 и С2 периодически подзаряжаются, уровни напряжения на выходах элементов DD1.4 и DD1.6 и в точке соединения диодов VD15, VD17 – низкие. Диод VD16 закрыт, узел защиты не влияет на работу канала управления вентилятором.
Если управляющая программа не запущена, остановлена или в ее работе произошел сбой, вентилятор №1 (как правило он охлаждает процессор) должен вращаться с достаточной для эффективного охлаждения скоростью. В подобной ситуации импульсы начальной установки отсутствуют, и в зависимости от уровня сигнала на линии DATA1 на выходе элемента DD1.1 установлен постоянный высокий или низкий уровень. Приблизительно через 8 с после прекращения импульсов один из конденсаторов С1, С2 разрядится и на выходе подключенной к нему цепочки логических инверторов будет установлен высокий уровень. Через диод VD15 или VD17 он поступил на делитель напряжения из резисторов R36, R43, R44. С подвижного контакта переменного резистора R43 через R35 и открывшийся диод VD16 напряжение поступит на базу транзистора VT1, что приведет к увеличению частоты вращения вентилятора №1. С возобновлением импульсов начальной установки конденсаторы С1 и С2 зарядятся и нормальная работа канала управления восстановится.
Вентиляторы №2 и №3 обычно охлаждают менее ответственные узлы компьютера, поэтому их защита от прекращения компьютерного управления не предусмотрена.
Плата установлена в стандартную заглушку пятидюймового отсека системного блока компьютера. Она закреплена гайкой, навинченной на резьбовую втулку переменного резистора R43. Вилки установлены на достаточно длинных для подключения к вентиляторам и розетке питания жгутах из проводов черного (-, общий) и желтого (+,+12В) цветов.
Для управления вентиляторами разработана программа FanControl, но чтобы она смогла работать в автоматическом режиме, на компьютере нужно предварительно установить и запустить программу SpeedFan.
2 Исследовательская часть
2.1 Обоснование выбора элементов схемы
2.1.1 Обоснование выбора резисторов
Все резисторы выбираются по требуемому номинальному значению и мощности. Иногда в особо точных схемах учитывается допустимое отклонение от номинальной величины сопротивления. Допустимое отклонение от номинальной величины сопротивления зависит от типа резистора: композиционный, проволочный, угольный. Выбирая резисторы по мощности, определяется мощность рассеяния на каждом резисторе отдельно по формуле P=UxI, P=U2/R, P=I2XR, выведенные из закона Ома. Полученная величина увеличивается вдвое. Исходя из полученных значений, выбирают резисторы эталонных мощностей: 0,125, 0,25, 0,5 ,1, 2 ,5,10 Вт и т.д.
Выбранные мной резисторы: МЛТ-0,125, СП3-38б, СП3-4аМ.
2.1.2 Обоснование выбора конденсаторов
При выборе конденсаторов для радиоэлектронных устройств, приходиться решать одну из противоположных по своему характеру задач. Прямая задача — по известному стандартному напряжению конденсатора найти максимально допустимые значения переменной и постоянной составляющих рабочего напряжения. Обратная задача заключается нахождения типа и стандартного напряжения конденсаторов по рабочему режиму.
Под номинальным напряжением понимается наибольшее напряжение между обкладкам конденсатора, при котором он способен работать с заданной надёжностью в установленном диапазоне рабочих температур. Номинальное напряжение, оговоренное стандартами, называется стандартным напряжением - оно маркируется на конденсаторах, выпускаемых согласно действующих стандартов. Под рабочим напряжением подразумевается значения постоянного и переменного напряжения, которые действуют на конденсаторе при его работе.
Прямая задача нахождения рабочего напряжения по стандартному решается с помощью условий, оговоренных в действующих стандартах. Однако эти условия справедливы лишь для тех случаев, когда переменная составляющая (пульсация) напряжения на конденсаторе меняется по закону гармонического колебания.
Для решения обратной задачи - нахождения типа и стандартного напряжения конденсатора по рабочему режиму, необходимо вначале найти минимальное напряжение, а затем выбрать ближайшее к нему стандартное значение.
Величина рабочего напряжения конденсатора ограничивается тремя требованиями:
а) конденсатор не должен перегреваться;
б) перенапряжение на нём недопустимо;
в) он должен быть защищен от прохождения обратных токов, если это
полярный оксидный конденсатор.
Для того чтобы конденсатор не перегревался, следует рассчитать выделяемую на нём реактивную мощность. Она не должна превышать номинальную мощность конденсатора.
Чтобы защитить конденсатор от перенапряжения, рабочее напряжение на нём не должно превышать номинальное. Это условие формулируется в стандартах как сумма постоянной составляющей и амплитуды переменной составляющей рабочего напряжения не должна быть больше стандартного напряжения.
Полярные оксидные конденсаторы, помимо перегрева и перенапряжения, должны быть защищены от прохождения разрушающих обратных токов. Чтобы оксидная плёнка была непроводящей, потенциал оксидированного метала (анода) должен всегда превышать потенциал второго электрода (катода). С этой целью в стандартах оговаривается, что амплитуда переменной составляющей напряжения не должна превышать постоянную составляющую.
Конденсаторы подходящие для разрабатываемого мной устройства:
К53-14; К50-35.
Основу устройства составляют интегральные микросхемы серии 561 (КМОП), построенные на полевых транзисторах. Она отличается малым потреблением электроэнергии, в отличии от других серий. Перечислим параметры некоторых из них.
К561ЛН2
Микросхема представляет собой шесть логических элементов НЕ с буферным выходом. ИС не имеет защитных диодов, подключенных анодами к шине питания, что позволяет подавать на вход микросхемы напряжение, превышающее напряжение питания. Поэтому она может быть использована для согласования выходных уровней КМОП с входами ТТЛ-схем. Содержит 19 интегральных элементов. Корпус типа 201.14-1, масса не более
Электрические параметры
Напряжение питания ............................3...15 В
Выходное напряжение низкого уровня при воздействии помехи:
при Uп=10 В.........................................<2,9 В
при Uп=5 В..........................................<0,95 В
Выходное напряжение высокого уровня при воздействии помехи:
при Uп=10 В.........................................<7,2 В
при Uп=5 В...........................................<3,6 В
Ток потребления:
при Uп=15 В.........................................<2 мкА
при Uп=18 В........................................<20 мкА
Входной ток низкого (высокого) уровня
при Uп=18 В.......................................<0,3 мкА
Выходной ток низкого уровня:
при Uп=10 В........................................>8 мА
при Uп=5 В..........................................>2,6 мА
Выходной ток высокого уровня.............> 1,25 мА
Ток утечки закрытого ключа при Uп=15 В.......>1 мкА
Время задержки распространения при включении:
при Uп=10 В.........................................<50 нс
при Uп=5 В...........................................<110 нс
Время задержки распространения при выключении:
при Uп=10 В..........................................<90 нс
при Uп=5 В............................................<120 нс
Входная емкость при Uп=10 В..................<30 пФ
К561ИЕ10
Микросхема представляет собой два четырехразрядных счетчика. Содержит 354 интегральных элемента. Корпус типа 238.16-1, 2103.16-с, масса не более
Электрические параметры
Напряжение питания...............................................3...15 В
Выходное напряжение низкого уровня при Uп=5 В;
Uп=10 В...................................................................<0,01В
Выходное напряжение высокого уровня:
при Uп=5 В.............................................................>4,99В
при Uп=10 В...........................................................>9,99 В
Максимальное выходное напряжение низкого уровня:
при Uп=5 В..............................................................<0,8 В
при Uп=10 В.............................................................<1 В
Минимальное выходное напряжение высокого
уровня:
при Uп=5 В...............................................................>4,2 В
при Uп=10 В..............................................................>9 В
Ток потребления:
при Uп=5 В...............................................................<50 мкА
при Uп=10 В.............................................................<100 мкА
Входной ток низкого уровня при Un — 10 В............<0,2 мкА
Входной ток высокого уровня при (7п = 10 В...........<0,2 мкА
Выходной ток низкого уровня:
при Uп=5 В.................................................................>0,2 мА
при Uп=10 В...............................................................>0,5 мА
Выходной ток высокого уровня при Uп=5 В;
при Un = 10 В...............................................................>0,2 мА
Время задержки распространения при включении
(выключении):
при Uп=5 В.................................................................<1500 нc
при Uп=10 В...............................................................<500 нc
Предельно допустимые режимы
эксплуатации
Напряжение питания.......................................................3...15 В
Напряжение на входах….......................................-0,2...( Uп+0,2) В
Максимальный ток на один (любой) вывод…………..40 мА
Максимальная потребляемая мощность……………..150 мВт
Температура окружающей среды……………………-45...+85 °С
Выбранные микросхемы подходят для разрабатываемого мной устройства по всем характеристикам.
2.1.4 Обоснование выбора диодов
В схеме используется диод КД 521ВВыберем наиболее подходящий диод из ниже приведённого списка.
Таблица 2.1.4
Тип диода | Допустимый прямой ток | Максимальный обратный ток |
КД522А | 0,1А | 5мкА |
КД521В | 0,01А | 1мкА |
КД805А | 0,2А | 5мкА |
Нашим требованиям удовлетворяют все диоды, но выбираем наиболее дешёвый малогабаритный диод типа КД 521В.
2.1.5 Обоснование выбора транзисторов
Произведём выбор наиболее подходящего полупроводникового прибора из ниже приведённого списка.
Таблица 2.1.5.1
Тип транзистора | Iк max | Pk max | UКБО мах | Я |
КТ3102А | 100мА | 250мВт | 5В | 100-250 |
КТ307А | 20мА | 15мВт | 10В | 20-100 |
КТ306В | 30мА | 150мВт | 15В | 20 |
Выбираем транзистор с наибольшим коэффициентом усиления типа КТ3102А.
Таблица 2.1.5.2
Тип транзистора | Статическ. Коэффициент | Постоянная рассеивающая мощность | Постоянное напряжение эмиттер-база | Постоянное напряжение кол.-эммит. |
КТ837Ф | 50…150 | 30Вт | 45В | 40В |
КТ837Р | 20…80 | 30Вт | 60В | 55В |
КТ837А | 10…40 | 30Вт | 80В | 70В |
Выбираем транзистор с наибольшим статическим коэффициентом типа КТ837Ф.
3 Расчётная часть
3.1 Расчёт надёжности
Расчет надежности проводится на этапе проектирования. Для расчета задаются ориентирные данные. В качестве температуры окружающей среды может быть принято среднее значение температуры в нутри блока. Для большинства маломощных полупроводниковых устройств она не превышает 400С.
Для различных элементов при расчетах надежности служат различные параметры. Для резисторов и транзисторов это допустимая мощность рассеивания, для конденсаторов допустимое напряжение, для диодов - прямой ток.
Коэффициенты нагрузок для элементов каждого типа по напряжению могут быть определены по величине напряжения источника питания. Так для конденсаторов номинальное напряжение рекомендуется брать в 1,5 -2 раза выше напряжения источника питания. Рекомендуемые коэффициенты приведены в таблице 3.1.1.
Таблица 3.1.1
Наименование элемента | Контрольные параметры | k нагрузки | |
импульсный режим | статический режим | ||
Транзисторы | Ркдопkн = Рф / Ркдоп | 0,5 | 0,2 |
Диоды | Iпрмахkн = Iф / Iпрт | 0,5 | 0,2 |
Конденсаторы | Uобклkн = Uф / Uобкл | 0,7 | 0,5 |
Резисторы | Pтрасkн = Рф / Рдоп | 0,6 | 0,5 |
Трансформаторы | Iнkн = Iф / Iндоп | 0,9 | 0,7 |
Соединители | Iконтактаkн = Iф / Iкдоп | 0,8 | 0,5 |
Микросхемы | Iмах вх / Iмах вых | - | - |
Допустимую мощность рассеяния следует брать в качестве номинального параметра. Фактическое значение параметра надо брать в половину меньше согласно таблице 3.1.1.
Для конденсаторов номинальным параметром в расчете надёжности считается допустимые напряжения на обкладках конденсатора. В большинстве схем этот параметр не указывается. Его следует выбирать исходя из напряжения источника питания U
н, для конденсатора следует брать в два раза (или в полтора) больше напряжения источника питания. При этом следует учитывать, что согласно ГОСТу конденсаторы выпускают на допустимое напряжение (в вольтах) 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350.
Конденсаторы на более высокие допустимые напряжения на обкладках, в схемах курсового и дипломного проектирования практически не применяются.
Фактическое значение (U
ф
) для конденсаторов расчёте надежности следует брать в половину меньше выбранного.
Для транзисторов номинальный параметр Рк допустимое
следует брать из справочников.
Для диодов контролируемый параметр величина прямого тока IПР . Брать в справочниках.
Фактическое значение параметров этих элементов следует брать исходя из рекомендации таблицы 3.1.1.
При увеличении коэффициента нагрузки интенсивность отказов увеличивается. Она так же возрастает, если элемент эксплуатируется в более жёстких условиях: при повышенной температуре, влажности, при ударах л вибрациях. В стационарной аппаратуре, работающей в отапливаемых помещениях, наибольшее влияние на надёжность аппаратуры имеет температура.
Определяя интенсивность отказов при t° - 20°С приведены в таблице 3.1.2.
Интенсивность отказов обозначается λo. Измеряется λo в ( 1/час ).
Таблица 3.1.2
Наименование элемента | λo*10-6 1/час | ||||
Микросхемы средней степени интеграции | 0,013 | ||||
Большие интегральные схемы | 0,01 | ||||
Транзисторы германиевые: Маломощные | 0,7 | ||||
Средней мощности | 0,6 | ||||
мощностью более 200мВт | 1,91 | ||||
Кремниевые транзисторы: Мощностью до 150мВт | 0,84 | ||||
Мощностью до 1Вт | 0,5 | ||||
Мощностью до 4Вт | 0,74 | ||||
Низкочастотные транзисторы: Малой мощности | 0,2 | ||||
Средней мощности | 0,5 | ||||
Транзисторы полевые | 0,1 | ||||
Конденсаторы: Бумажные | 0,05 | ||||
Керамические | 0,15 | ||||
Слюдяные | 0,075 | ||||
Стеклянные | 0,06 | ||||
Пленочные | 0,05 | ||||
Электролитические (алюминиевые) | 0,5 | ||||
Электролитические (танталовые) | 0,035 | ||||
Воздушные переменные | 0,034 | ||||
Резисторы: Композиционные | 0,043 | ||||
Плёночные | 0,03 | ||||
Угольные | 0,047 | ||||
Проволочные | 0,087 | ||||
Диоды: Кремниевые | 0,2 | ||||
Выпрямительные | 0,1 | ||||
Универсальные | 0,05 | ||||
Импульсные | 0,1 | ||||
Стабилитроны кремниевые | 0,157 | ||||
Трансформаторы Силовые | 0,25 | ||||
Звуковой частоты | 0,02 | ||||
Высокочастотные | 0,045 | ||||
Автотрансформаторные | 0,06 | ||||
Дроссели: | 0,34 | ||||
Катушки индуктивности | 0,02 | ||||
Реле | 0,08 | ||||
Антенны | 0,36 | ||||
Микрофоны | 20 | ||||
Громкоговорители | 4 | ||||
Оптические датчики | 4,7 | ||||
Переключатели, тумблеры, кнопки | 0,07n | ||||
Соединители | 0,06n | ||||
Гнезда | 0,01n | ||||
Пайка навесного монтажа | 0,01 | ||||
Пайка печатного монтажа | 0,03 | ||||
Пайка объемного монтажа | 0,02 | ||||
Предохранители | 0,5 | ||||
Волновые гибкие | 1,1 | ||||
Волновые жесткие | 9,6 | ||||
Электродвигатели: Асинхронные | 0,359 | ||||
Асинхронные вентиляторы | 2,25 | ||||
Порядок расчета.
В таблицу заносятся данные из принципиальной схемы.
Таблица заполняется по колонкам. В 1 колонку заносятся наименования элемента, его тип определяется по схеме. Часто в схемах не указывается тип конденсатора, а дается только его ёмкость. В этом случае следует по емкости, и выбрать подходящий тип конденсатора в справочнике. Тип элемента заносится во вторую колонку.
Однотипные элементы записываются одной строкой, а их число заносится в колонку 4.
Микросхемы вне зависимости от типа объединяются в одну группу и записываются в одну строку. Это связано с тем, что у них независимо от типа одинаковая интенсивность отказов, и они могут работать в достаточно широком диапазоне температур. (Большие интегральные схемы не применяются в курсовых и дипломных проектах).
В колонку 4 заносится температура окружающей среды. Её надо определять, исходя из назначения прибора или устройства. Если устройство работает в отапливаемом помещении и не имеет мощных транзисторов, температуру можно брать 400С.
Далее следует заполнить колонку 6. пользуясь теми рекомендациями, которые были даны выше.
Студенту, как правило, не известны фактические параметры элемента. Выбирать их надо, руководствуясь рекомендациями таблицы 3.1.1.
Коэффициенты нагрузок.
Для транзисторов:
kн = Pф / Pкдоп = Pф / Pн
kн=12,5/25=0,5
Для диодов:
kн = Iф/Iпрср= Iф/Iн
kн = 0,5/1=0,5
Для резисторов:
kн = Pф / Pн
kн =0,06/0,125=0,5
Для конденсаторов:
kн = Pф / Pн
kн =8/16=0,5
Если k
н
в таблице для элемента не указано, то следует ставить прочерк или брать k
н
- 0,5.
Колонка 7 заполняется по справочнику.
Далее определяется коэффициент влияния (а), которое показывает, как влияет на интенсивность отказов окружающая элемент температура в связи с коэффициентом нагрузки. Находят (а) по таблице 3.1.3 .
При k = 0,5 и t=400С значение, а будет =
Для полупроводниковых приборов 0,3
Для керамических конденсаторов 0,5
Для бумажных конденсаторов 0,8
Для электролитических конденсаторов 0,9
Для металлодиэлектрических или
металооксидных резисторов 0,8
Для силовых трансформаторов 0,6
Таблица 3.1.3
t°C | Значение а при к равном | |||||||||
0,1 | 0,3 | 0,5 | 0,8 | 1 | ||||||
Кремневые полупроводниковые приборы | ||||||||||
20 40 70 | 0,02 0,05 0,15 | 0,05 0,15 0,35 | 0,15 0,30 0,75 | 0,5 1 1 | 1 --- --- | |||||
Керамические конденсаторы | ||||||||||
20 40 70 | 0,15 0,30 0,30 | 0,30 0,30 0,50 | 0,35 0,50 0,75 | 0,65 1,00 1,5 | 1 1,4 2,2 | |||||
Бумажные конденсаторы | ||||||||||
20 40 70 | 0,35 0,50 0,7 | 0,55 0,60 1,0 | 0,70 0,80 1,4 | 0,85 1,00 1,8 | 1,0 1,2 2,3 | |||||
Электролитические конденсаторы | ||||||||||
20 40 70 | 0,55 0,65 1,45 | 0,65 0,80 1,75 | 0,75 0,90 2,0 | 0,90 1,1 2,5 | 1,0 1,2 2,3 | |||||
Металлодиэлектрические или металлооксидные резисторы | ||||||||||
20 40 70 | 0,40 0,45 0,50 | 0,50 0,60 0,75 | 0,65 0,80 1,00 | 0,85 1,1 1,5 | 1,00 1,35 2 | |||||
Силовые трансформаторы | ||||||||||
20 40 70 | 0,40 0,42 1,5 | 0,43 0,50 2 | 0,45 0,60 3,1 | 0,55 0,90 6,0 | 1 1,5 10,0 | |||||
Для германиевых полупроводниковых диодов а брать таким, как у кремниевых. Если в таблице нет тех элементов, которые есть а конкретном схеме, следует спросить у преподавателя, как быть.
Колонка 10 заполняется из соответствующей таблицы 3.1.2.
Колонка 11 λi
= а *λ0. Если изделие испытывает воздействие ударных нагрузок или реагирует, на влажность, атмосферное давление, следует учесть это влияние. В этом случае λi
в колонке 11: λi
= λо *
a
*
a
1
*
a
2
*
a
3
где а - коэффициент влияния температуры;
a
1 - коэффициент влияния механических воздействий;
а2 - коэффициент влияния влажности;
a
3 - коэффициент влияния атмосферного давления.
Значения a
1,
a
2
и a
3
определяются по нижеследующим таблицам.
Коэффициент влияния механических воздействий.
Таблица 3.1.4
Условия эксплуатации аппаратуры | Вибрация | Ударные нагрузки | Суммарное воздействие |
Лабораторные | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Стационарные | 1,04 | 1,03 | 1,07 |
Корабельные | 1,3 | 1,05 | 1,37 |
Автофургонные | 1,35 | 1,08 | 1,46 |
Железнодорожные | 1,4 | 1,1 | 1,54 |
Самолётные | 1,4 | 1,13 | 1,65 |
Коэффициент влияния влажности
Таблица 3.1.5
Температура, °C | Влажность, % | Поправочный коэффициент, a 1 |
20-40 | 6-70 | 1,0 |
20-25 | 90-98 | 2,0 |
30-40 | 90-98 | 2,5 |
Коэффициент влияния атмосферного давления
Таблица 3.1.6
Давление, кПа | Поправочный коэффициент, a 1 | Давление, кПа | Поправочный коэффициент, a 1 |
0,1-1,3 | 1,45 | 32,0-42,0 | 1,2 |
1,3-2,4 | 1,40 | 42,0-50,0 | 1,16 |
2,4-4,4 | 1,36 | 50,0-65,0 | 1,14 |
4,4-12,0 | 1,35 | 65,0-80,0 | 1,1 |
12,0-24,0 | 1,3 | 80,0-100,0 | 1,0 |
24,0-32,0 | 1,25 | | |
Когда колонка 12 заполнена, можно рассчитать среднее время наработки на отказ Тср,
Для этого суммируют все значения колонки 12, получая ∑ λc.
Тогда Тср=1/∑λc(час)
Следует помнить, что ∑λc
- число, умноженное на 10ֿ6, т.е. при делении 10ֿ6 перейдет в числитель.
∑λc
= 9,49*10-6
Тср = 1/9,49*10-6
Тср = 106/9,49=105374,08 часов.