Курсовая работа (т): Підсилювач потужності звукової частоти

·        мінімум перетинів провідників;

·        мінімальна довжина паралельності провідників (для високочастотних пристроїв).

Якість компоновки друкованої плати можна перевірити за допомогою коефіцієнта застосування

, (3.10)

де - - сумарна встановлювана площа всіх ЕРЕ;

- площа друкованої плати.

3.3.12 Трасирування з’єднань

Метою цієї роботи є визначення трас з'єднання між собою контактних майданчиків згідно зі схемою ЕЗ. Для трасирування з'єднань проектованої друкованої плати обираємо прямий спосіб трасирування. Найпростіший спосіб трасирування - коли траси прокладаються по найпростіших шляхах, які зв'язують точки, що підлягають комутації. При цьому спочатку прокладають найбільш критичні до довжини друкованого провідника електричні кола, а потім некритичні, що дозволяє отримати мінімальну довжину критичних електричних кіл. При прокладці кожної нової траси раніше виконані траси та контактні майданчики монтажних отворів стають перешкодами, які все більше перешкоджають прокладанню наступної траси. Траси будуть проведені спільно з раніше виконаними та огинаючи їх. Можливе проходження друкованих провідників безпосередньо під ЕРЕ, якщо останні встановлюються на плату з зазорами.

3.4 Обгрунтування вибору конструкцій матеріалів і покрить

В якості конструкційних матеріалів в РЕА використовують вироби чорної і кольорової металургії, пластмаси, резину. До них відносять: матеріал корпусу, ручки керування, амортизаційні прокладки для корпусу, монтажний провід.

Вибираючи матеріал було проаналізовано функціональне призначення РЕА, яка з нього виготовляється, умови експлуатації, технологічні показники, та вимоги ТЗ.

Аналізуючи функціональне призначення виробу ми брали до уваги такі чинники:

матеріал є основою конструкції виробу і визначає можливість виконувати виробом робочі функції та витримувати зовнішні механічні навантаження;

матеріал визначає технологічні характеристики деталей;

від матеріалу залежить точність виготовлення деталей, їх надійність та - довговічність.

При виборі матеріалу була врахована велика кількість експлуатаційних та виробничо-технологічних вимог.

В якості конструктивних матеріалів в РЕА використовуються вироби чорної і кольорової металургії, пластмаси, композити, волокна і т.п.

Для конструкції корпусу використовують метали і пластмаси. В порівняння з пластмасами метали мають переваги такі як: стійкість до механічних навантажень, стійкість до зміни температури навколишнього середовища. Але мають і недоліки: велика вартість, збільшення ваги приладу, піддається корозії при впливі кліматичних факторів.

Пластмаси мають свої переваги: низька вартість, не підлягає корозії, отримання деталей складної форми, малі втрати на ВЧ. Для проектування корпусу вибирається пластмаса.

В якості конструктивних матеріалів корпусу вибирається пластмас.

Пластмаси володіють широким спектром властивостей: високо міцністю або пластичністю, антикорозійністю та хімічною стійкістю, електроміцністю, малими втратами на високих частотах. Деталі з пластмас гігієнічні, мають гарний зовнішній вигляд, гладеньку поверхню різних кольорів, допускають декоративні покриття. Важливими перевагами в порівнянні з металами є легкість формоутворення, низька вартість (в середньому приблизно в три рази), відсутність корозії.

До недоліків пластмаси можна віднести меншу міцність, теплопровідність, але ці недоліки байдужі для проектуємого пристрою.

Для корпусу проектуємого приладу вибирається метал. Метали володіють стійкістю до механічних навантажень та зміни навколишнього середовища. Його основні особливості: теплостійкість 80 ºС, мала гігроскопічність, мала питома вага, низька вартість, антикорозійністю, достатня для проектуємого приладу відносна міцність корпусу, виготовленого з цього матеріалу.

Від захисту від механічних навантажень та запобіганню ковзанню використовуються гумові підложки. Гума не вулканізована МВТ 38-5-1116-64. Гума листова ГОСТ 7338−65. Застосовується для виготовлення прокладок. Інтервал робочих температур -30-(+50)ºС.

3.5 Остаточний розрахунок надійності

Надійність є якісною властивістю РЕА. Її не можливо виміряти фізичними методами, її можна лише передбачити. Надійністю називають властивість виконувати задані функції, зберігаючи в часі значення встановлених показників в заданих межах, що відповідають заданим режимам та умовам використання, технічного обслуговування, зберігання і транспортування. Порушення хоча б однієї з цих умов використання призводить до порушення працездатності виробу, тобто відмови.

Надійність характеризується великою кількістю показників, які діляться на чотири групи:

параметри довговічності;

параметри безвідмовності;

параметри збереження;

параметри ремонтопридатності.

Довговічність - властивість виробу зберігати працездатність до настання періоду фізичного спрацювання при встановленій системі технічного обслуговування і ремонту.

Безвідмовність - властивість безперервно зберігати працездатність на протязі певного часу чи певного напрацювання.

Збереження - властивість безперервно зберігати працездатний стан впродовж і після зберігання і транспортування.

Ремонтопридатність - властивість, яка міститься в пристосуванні до попередження і виникнення відмов, пошкоджень та усунення їх наслідків шляхом проведення ремонтів і технічного обслуговування.

3.5.1 Завдання

1 Виконати остаточний розрахунок надійності блоку живлення з регулюванням для мінімальних і максимальних величин інтенсивності відмов ЕРЕ та часу відновлення їх працездатного стану.

Для розрахунку надійності визначити умови експлуатації і вид РЕА, обґрунтувати і визначити всі допущення і математичні співвідношення, які будуть прийняті при розрахунках.

Визначити показники надійності відповідно до вивченої методики проведення остаточного розрахунку надійності.

Провести аналіз отриманих показників надійності і при необхідності привести оптимальні шляхи її підвищення на етапі проектування.

3.5.2 Вихідні дані

Дані для розрахунку:

) Cхема електрична принципова ППЗЧ (приведена на схемі Р534. 44КП02. 065 Э3).

) Температуру ЕРЕ оцінюється шляхом аналізу роботи схеми Э3 без проведення теплових розрахунків.

) Режими електричних навантажень ЕРЕ вибираються рекомендованими без проведення повного електричного розрахунку схеми пристрою.

) При визначенні характеристик відмов вважається, що період припрацювання вже пройшов, а період старіння і спрацювання ще не наступив.

) При відсутності в довідникових даних величин kн та а1 для деяких ЕРЕ приймаються їх рівними 0,5; при відсутності значення Тв - рівними 0,2…1,0 год.

3.5.3 Теоретичні обґрунтування та розрахунки

1 Визначення мінімального напрацювання на відмову Тmin

Визначення виду системи за надійністю

Виходячи з призначення, ППЗЧ за періодичністю обслуговування належить до обслуговувальних систем, а за характером виконувальних функцій - до відновлювальних. Відновлювана система у разі відмови і полагодження продовжує виконувати перервану функцію;

Визначення виду відмов

Відмова - це подія, яка полягає в частковій чи повній втраті працездатності підсилювача.

Згідно з технічними вимогами та завданням на проектування розрізняються відмови:

за можливістю прогнозування - раптові;

за часом виникнення - тільки експлуатаційні, оскільки період припрацювання вже пройшов, а період спрацювання і старіння ще не наступив. Про відмови старіння і спрацювання у вихідних даних не повідомлено, то вважатиметься, що вони не наступлять у період нормальної експлуатації;

залежністю одна від одної - незалежні;

за способом виявлення - очевидні;

за стабільністю - стійкі;

за причиною виникнення - конструкційні;

за закономірністю виникнення - випадкові;

за впливом на систему в цілому - призводить до повної відмови.

Обґрунтування шляху визначення показників надійності

Для визначення показників надійності є два шляхи - експериментальний та теоретичний. Оскільки експлуатаційні відмови, а від так і час безвідмовної роботи є подіями випадковими, то в більшості випадків для визначення показників надійності тим чи іншим шляхом користуються математичним апаратом теорії ймовірності.

Експериментальний шлях передбачає визначення показників надійності ЕРЕ та всієї системи (приладу) через проведення експериментів та обробку отриманих статичних даних за законами теорії ймовірностей. Хоч це і дає найбільш вірогідну оцінку надійності, однак в період проектування більш прийнятим є теоретичний шлях. Суть його в тім, що знаючи показники надійності складових частин (наприклад ЕРЕ), які вже визначенні експериментально (виробником) і приведені в паспортних чи довідникових даних, знаходять методом розрахунків показників надійності всієї системи. Тому для розрахунків показників надійності пристрою музичного обирається теоретичний шлях.

Показники надійності змінюються з плином часу і визначаються для різних етапів експлуатації виробу по - різному. Оскільки для ППЗЧ визначено, що відмови часто експлуатаційного характеру, то розрахунки введуться для таких відмов.

Суть показників надійності і самі закони та формули для їх визначення різні для відновлювальних та не відновлювальних систем, причому більш громіздкий і тривалий процес визначення надійності відновлювальних систем. Пристрій у даному випадку відноситься до відновлювальних систем. Однак на дільниці до першої відмови відновлювальна система за суттю надійності аналогічна не відновлювальній. Тому для спрощення розрахунки показників надійності пристрою музичного на дільниці часу до першої відмови ведуться за формулами не відновлювальних систем. Звичайно, такий розрахунок дає дуже низьку точність, бо не враховує поведінки виробу впродовж всього терміну експлуатації. Але такий підхід цілком можливий для початкової оцінки надійності та для порівняння за надійністю декількох варіантів виробу.

Обґрунтування закону настання відмов (часу безвідмовної роботи)

Відмови на дільниці нормальної експлуатації зумовлені в основному випадковими факторами: прихованими внутрішніми дефектами, що не були виявлені у період припрацювання та технологічним контролем. Вважаються малоймовірними, а тому не враховуються відхилення режимів роботи, збіг концентрацій зовнішніх навантажень та внутрішніх напружень і наявність помилок оператора під час роботи. З урахуванням цього приймається, що на дільниці нормальної експлуатації інтенсивність відмов ЕРЕ є величина постійна:

λ = const. (3.11)

Значення інтенсивностей відмов λ0і відмов ЕРЕ для нормальних умов наведені у довідникових даних. Щоб знайти інтенсивність відмов всього комутатора, необхідно знати закон розподілу відмов цих ЕРЕ та системи (комутатора). Оскільки за статистикою раптовим відмовам в РЕА найбільш притаманний експоненційний закон розподілу, тоді

Р(t)=exp(-λt), (3.12)

де Р(t) - ймовірність безвідмовної роботи приладу на відрізку часу t.

Однак допущення, що на робочій дільниці виникають тільки раптові експлуатаційні відмови, є не зовсім точне: виключається можливість виникнення відмов спрацювання і старіння. Таке можливе тільки при достатньо жорсткому профілактичному технічному обслуговуванні, або на відтинку часу t‹‹Тр, або якщо процеси спрацювання і старіння досить повільні;

6. Визначення способу включення ЕРЕ

У вихідних даних встановлено, що відмова одного ЕРЕ призводить до відмови всього пристрою. Таке включення ЕРЕ за надійністю називають основним (послідовним). Воно має місце, коли схема пристрою позбавлена функціональної надлишковості. Дійсно, даний блок живлення з регулюванням не відноситься до надто складних технічних систем, тому для нього не характерна функціональна надлишковість. Крім того, при розрахунку надійності блоку живлення не враховується надійність тих складових частин, відмова яких не призводить до відмови приладу (наприклад незначне пошкодження корпусу, резинових ніжок, тощо). Отже, вважаємо включення ЕРЕ основним;

7. Розрахункові співвідношення для визначення критеріїв надійності інтенсивність відмов λ пристрою в цілому

λ=λ1+λ2+…+λn, (3.13)

де λ1…λn - інтенсивності відмов ЕРЕ;

Середнє напрацювання до відмови

Тср=; (3.14)

Середній час відновлення групи

Твj=Nj; (3.15)

Ймовірність безвідмовної роботи за час t

Р(t)=ехр(-λt); (3.16)

Відсоткове напрацювання до відмови

Тγ=Тср(1-γ), (3.17)

де γ - насамперед заданий рівень ймовірності.

Середній час відновлення працездатного стану

Тв=, (3.18)

де j - номер групи рівнонадійних ЕРЕ;

λj - сумарна інтенсивність відмов j - ї групи рівнонадійних ЕРЕ;

Твj - сумарний середній час відновлення працездатності всіх ЕРЕ, що входять до групи j.

коефіцієнт готовності

г=Tcp/(Tcp+Tв); (3.19)

8 Пояснення до використаної методики остаточного розрахунку надійності

Остаточний розрахунок надійності проводиться на стадії технічного проектування, коли остаточно і повністю розроблена схема і конструкція приладу. Тому враховуються впливи на надійність блоку живлення всіх зовнішніх та внутрішніх чинників (теплові навантаження, електричні режими, механічні навантаження, кліматичні, тощо). Метою розрахунку є перевірка досягнення встановлених замовником вимог по надійності для приладу і реалізація при необхідності раціональних шляхів її підвищення.

Інтенсивність відмов всього блоку живлення визначається за формулою

, (3.20)

де К1 - коефіцієнт, який враховує вплив механічних чинників;

К2 - коефіцієнт, який враховує вплив кліматичних чинників;

К3 - коефіцієнт, який враховує роботу даної системи при зниженому атмосферному тиску;

λі - інтенсивність відмов і - го елементу у реальних умовах експлуатації.

λі=а1і а2і …аnі λ0і, (3.21)

де λ0і - інтенсивність відмов і-го елемента у нормальних умовах;

а1і…аnі - поправочні коефіцієнти, які враховують вплив на надійність і-го елемента різних факторів: температури елемента, електричного навантаження, радіації, вологи, тощо.

Для категорії РЕА, що розраховується, найбільш характерними факторами є температура ЕРЕ та його електричне навантаження. Тому враховується вплив тільки цих двох факторів, вважаючи, що решта факторів - в межах норми. Тому формула для λі приймає вигляд

а1і=f(kні ti0); (3.22)

λі=а1іλ0і Nj, (3.23)

де ti0 - температура і-го елемента;ні - коефіцієнт електричного навантаження.

Оскільки вихідні дані не передбачають повного електричного та теплового розрахунку надійності, то температура ЕРЕ вибирається на підставі аналізу роботи ЕРЕ блоку живлення, а коефіцієнти електричних навантажень вибираються рекомендованими, при яких оптимально будуть поєднанні надійність ЕРЕ з іншими їх характеристиками.