Расчет надежности стереодекодера СД-А-7

Министерство  образования Российской Федерации

 

Тамбовский  государственный технический университет

 

Кафедра: КРЭМС

 

 

Курсовой проект

 

Расчётно-пояснительная  записка по дисциплине:

“Анализ и синтез технических  систем”

на тему:

“Расчет на надежность стереодекодера СД-А-7 ”

 

 

 

Члены комиссии:______________

 

                             ______________

 

Проект защищён:______оценка___

 

 

 

 

 

 

2007 г

 

Содержание

 

 

Введение

 

Научно-технический прогресс влечет за собой появление новых  технических средств передачи, переработки, извлечения и хранения информации. Постоянное усложнение этих технических  средств, находящееся в прямой зависимости от многообразия и важности функций, выполняемых современными автоматизированными системами, выдвигает ряд проблем научной методологии, технического проектирования, технологии производства, испытаний опытных образцов и эксплуатации. Главной является проблема обеспечения надежности систем.

Проблема обеспечения  надежности в ее современном виде была сформулирована в начале 50-х  годов применительно к радиоэлектронным устройствам, построенным из большого числа элементов. В настоящее время методы анализа и контроля надежности широко используются во многих отраслях промышленности. Ненадежность наносит народному хозяйству огромный экономический ущерб, связанный с затратами на запасные части, ремонтное оборудование и содержание технического персонала, не говоря уже об угрозе безопасности и здоровью людей, о политических и моральных факторах, которые не поддаются оценке обычными экономическими показателями. Практический опыт показывает, что часто выгоднее затратить дополнительные средства на обеспечение надежности на этапе разработки, чем расплачиваться за кажущуюся экономию средств при проектировании ненадежностью системы при ее эксплуатации.

Надежность есть свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значение установленных  эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. В зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации надежность может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

В данной работе производится расчет и оценка надежности стереодекодера блока тюнера радиокомплекса «Ода – 102 – стерео». Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации.

 

1. Характеристика объекта  с точки зрения надежности

 

Назначение  объекта и принцип работы:

Блок стереодекодера СД – А – 7 предназначен для разделения сигналов левого и правого стереоканалов, содержащихся в комплексном стереосигнале. Он выполнен по методу детектирования с предварительным разделением спектра.

Комплексный стереосигнал со входа стереодекодера через конденсатор С1 поступает на устройство восстановления поднесущей частоты, выполненное на транзисторах VT1, VT2, VT6. Настройка контура восстановления поднесущей частоты L1.1C4C3 осуществляется с помощью сердечника катушки L1.1. Подстроечными резисторами R5 и R15 устанавливается максимальное подавление сигнала соседнего канала. Восстановленный полярно – модулированный сигнал можно контролировать на выводе 3 соединителя Х блока.

Канал суммарного стереосигнала  выполнен на транзисторе VT12, канал разностного стереосигнала – на транзисторах VT7, VT9. Подавление тональной части полярно – модулированного сигнала осуществляется колебательным контуром L2.2C7. Далее разностный сигнал поступает на детектор на диодах VD1 – VD4 и с его выходов на суммирующее устройство, выполняемое на резисторах R27 – R30. На него же поступает и суммарный стереосигнал.

С выходов суммирующего устройства стереосигналы левого и правого каналов (А и В) поступают на выходные повторители каналов на транзисторах VT13 и VT14, а с них – на выходы левого и правого каналов стереодекодера (на выводы 8 и 10 соединителя Х). Настройка устройства по максимуму переходных затуханий осуществляется переменными резисторами R27, R30 и сердечником контурной катушки L2.

Устройство стереоиндикации  и стереоавтоматики выполнено на транзисторах VT3 – VT5, VT8, VT10, VT11.

При отсутствии стереосигнала  транзистор VT10 закрыт и сигнал ЗЧ проходит без искажений через VT1, VT12 на VT13 и VT14. При малом уровне сигнала отключение режима «стерео» производится открыванием транзистора VT4, подачей на его базу положительного напряжения.

Условия эксплуатации, параметры окружающей среды:

1. Класс по глобальным зонам использования: 1 класс – наземная РЭС (суша)
2. Климатическая зона эксплуатации: У (умеренный климат) t=-45…+40 ˚С; W=45…80%; Р=83,6…106 кПа. Категория размещения: 1.1
3. Группа аппаратуры по ГОСТ 16019-78: группа 1 (стационарная РЭС)
4. Категория по продолжительности работы: РЭС многократного действия

Возможности ремонта  и восстановления объекта в процессе эксплуатации:

ремонтируемый, восстанавливаемый, с допустимыми перерывами в работе.

Структура объекта:

без резерва.

Виды отказов  объекта:

отказы электрической  схемы (отказы элементов электрической схемы), конструкционные отказы (недостаточное обеспечение объекта по следующим показателям: механическая прочность, условия теплообмена, электромагнитная совместимость), технологические отказы (погрешности предварительного производства, плохая сборка, ошибки в электрическом монтаже, плохая настройка).

 

2. Цель расчета, выбор  нормируемых показателей надежности  и норм

 

Цель: рассчитать показатели надежности, которые в полной мере характеризуют надежностные свойства исследуемого объекта, и сравнить их с допустимыми значениями; сделать вывод - удовлетворяет объект требованиям надежности или нет.

Показателем надежности называется техническая характеристика, количественным образом определяющая одно или несколько свойств, составляющих надежность объекта – безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость.

Различают единичные  и комплексные показатели надежности. Единичный показатель надежности относится  к одному из свойств, составляющих надежность, а комплексный – к нескольким свойствам.

Кроме того, все показатели надежности подразделяют на интервальные, относящиеся к заданному интервалу  наработки, мгновенные, соответствующие заданному моменту времени t и числовые, не связанные с расположением интервала и момента времени t.

Выбор нормируемых  показателей надежности производится исходя из вида объекта по методике [3] в следующей последовательности: 1) в зависимости от конструктивного решения (ремонтопригодности), ограничения на продолжительность эксплуатации, временного режима использования по назначению и последствий отказа для объекта устанавливается шифр из четырех цифр; 2) по шифру объекта определяются нормируемые показатели надежности.

Результаты анализа  объекта приведены в таблице 1.

Шифр объекта: 2434

Шифру 2434 соответствуют  следующие нормируемые показатели надежности:

1. - средняя наработка до отказа (или среднее время безотказной работы), [ч];
2. - коэффициент готовности (вероятность того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов простоя).

 

Таблица 1

Цифра шифра	Признак деления	Номер	Примечание
Первая	Ремонтопригодность	2	Ремонтируемый
Вторая	Ограничение продолжительности эксплуатации	4	До достижения предельного состояния
Третья	Временной режим использования  по назначению	3	Циклически нерегулярный
Четвертая	Доминирующий фактор при оценке последствий отказа	4	Наличие отказа и вынужденный простой

 

Обоснование норм (допустимых значений) для выбранных показателей надежности является ответственным этапом в проектировании надежной РЭС. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, от правильности результатов данного этапа зависит успех и смысл всех расчетов надежности, так как здесь определяется, какое значение показателя надежности можно считать допустимым. Во-вторых, нет общих правил и рекомендаций для установления норм надежности различных объектов, многое здесь зависит от субъективных факторов. В-третьих, любая ошибка на данном этапе ведет к тяжелым последствиям: занижение нормы ведет к повышению потерь от ненадежности, завышение – от дороговизны.

Обозначим через  значение показателя надежности, которое тем выше, чем надежнее объект, а через N_д – норму показателя надежности, где выполнение условия N≥N_д означает, что объект соответствует требованиям надежности по данному показателю. Величина N_д определяется исходя из достигнутого уровня производства и существующих норм для аналогичных объектов.

Для радиостанций, приемников, передатчиков систем радиотелефонной связи сухопутной службы в [4] даются нормы наработки на отказ в зависимости от группы аппаратуры, числа и состава электрорадиоэлементов. Для аппаратуры 1 группы (по ГОСТ 16019-78) и числу электрорадиоэлементов (59) менее 1000 норма наработки на отказ =4500 ч.

Общее время восстановления объекта m_B определяется суммой

 

m_{B общ} = t_к + t_р + t_ож + t_дост + t_адм + t_подг + t_пер

 

где t_к – время, затрачиваемое на поиск и локализацию отказавшего элемента; t_р – время, затрачиваемое непосредственно на устранение неисправности; t_ож – время ожидания отказавшей аппаратуры, если обслуживающий персонал занят восстановлением другой аппаратуры; t_дост – время доставки элементов для замены отказавших; t_адм – время, затрачиваемое на различные непредвиденные задержки, например, на ожидание прибытия специалиста более высокой квалификации, без которого неисправность не может быть устранена; t_пер – время перерывов, необходимое для отдыха обслуживающего персонала; t_подг – время, необходимое для подготовки к включению.

Приспособленность объекта  к типовым работам по его техническому обслуживанию и ремонту определяется в большей степени факторами, влияющими на активное время ремонта т.е.

 

m_B = t_к +t_р

 

Из анализа объекта устанавливаю m_B = 4 ч.

Значит К_Г = /( + m_B) = 4500/(4500+4)=0,99911.

3. Обоснование метода расчета надежности

 

Расчеты надежности – расчеты, предназначенные  для определения количественных показателей надежности. Они проводятся на различных этапах разработки, создания и эксплуатации изделия.

На этапе проектирования расчет надежности производится с целью  прогнозирования (предсказания) ожидаемой  надежности проектируемого изделия. Такое прогнозирование необходимо для обоснования предполагаемого проекта изделия, а также для решения организационно-технических вопросов: выбора оптимального варианта структуры; способа резервирования; глубины и методов контроля; количества запасных элементов; периодичности профилактики.

На этапе испытаний и эксплуатации расчеты надежности проводятся для оценки количественных показателей надежности. Такие расчеты носят, как правило, характер констатации. Результаты расчетов в этом случае показывают, какой надежностью обладали изделия, прошедшие испытания или используемые в некоторых условиях эксплуатации. На основании этих расчетов разрабатываются меры по повышению надежности, определяются слабые места изделия, даются оценки надежности изделия и влияния на нее отдельных факторов.

Основные трудности при расчете  надежности РЭС вызываются следующими обстоятельствами: 1) конструируемый объект содержит большое число элементов; 2) возможны различные виды отказов объекта; 3) часть исходных данных, необходимых для расчета, достоверно неизвестна. Для преодоления этих трудностей используются различные подходы (способ эквивалентной схемы, способ определяющего параметра и допусков, способ коэффициентов влияния и прототипов и др.).

В данной работе при оценке надежности используется способ коэффициентов  влияния и прототипов. Выделяется структурная часть объекта (или  вид отказов), для которой показатели надежности могут быть определены наиболее точно и в достаточной степени отражают надежность всего объекта. Показатель надежности для этой части обозначим . Влияние надежности других частей (или видов отказов) учитывается коэффициентами по формуле

 

где - коэффициент влияния -ой части объекта или -го вида отказов; - число коэффициентов влияния.

Коэффициенты  могут определяться на основе анализа известных статических данных о причинах возникновения отказов для объектов-прототипов.

Надежность РЭС в  значительной степени определяется надежностью элементов электрической схемы. Поэтому в качестве отказов, наиболее точно отражающих надежность всего объекта, выбираю отказы обусловленные нарушениями элементов электрической схемы.

Работоспособность объекта, кроме того, может быть нарушена в результате отказов обусловленных  ошибками конструкции, технологии и эксплуатации.