Оценка уровня унификации блока

Оценить уровень унификации блока путем расчета коэфицентов применяемости и повторяемости.

Коэффициент повторяемости показывает долю элементов в модуле, которые применялись в производстве. Он рассчитывается по формуле (3.4):

                                            (3.4)

где к_пр - коэфицент применяемости;

n _ст - количество стандартных изделий, применяемых в блоке;

n _ун - количество унифицированных изделий, применяемых в блоке;

n _норм - количество нормализованных изделий, применяемых в блоке;

n _п - количество покупных изделий, применяемых в блоке;

n _ор - количество оригинальных изделий, применяемых в блоке;

Эти значения приведены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1

Наименование	Количество	ГОСТ, ТУ	Примечание
1.Плата(печатнй рисунок)	1	АКВТ.230101.КП.04ПП	Оригинальне
2. Конденсатор КМ-5	3	ГОСТ	Стандартное
3. ИМС	5	ТУ	Унифицированное
4.Плата(заготов)	1	По чертежу	заимствовное

                                                                                                      

Подставляем значения и рассчитываем коэфицент применяемости по формуле (3.4):

                                                   (3.4)

Коэфицент повторяемости находится из отношения общего количества составных частей к общему количеству типоразмеров. Коэфицент применяемости рассчитывается по формуле (3.5):

 

k_n = N _общ / N _наим                                                                               (3.5)

где - коэфицент повторяемости;

N _общ - общее количество применяемых изделий, применяемых в блоке (N _общ = n _ст + n _ун + n _норм + n _п + n _ор);

N _наим - количество наименований(типоразмеров) изделий;

Подставляем значения и рассчитываем коэфицент повторяемости по формуле(3.6)

                                              (3.6)

Выполнив расчеты, можно сделать вывод о том, что данный блок является технологичным, так как k_{n р} >0.7 и k_n >1.

 

Оценка надежности блока

 

Надежность — это свойство объекта выполнять заданные функции в задан­ных условиях в пределах, оговоренных в ТУ.

К основным показателям надежности относятся вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, среднее время безотказной работы.

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в заданном интервале времени не произойдет ни одного отказа. Расчет вероятности безотказ­ной работы ячейки производится по формуле

P(t)=e^Аt

где P (t) - вероятность безотказной работы;

e— основание натурального логарифма;

A- суммарная интенсивность отказов;

t - требуемое время безотказной работы.

Интенсивность отказов показывает, какая часть элементов по отношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя в единицу времени. Интенсивность отказов ячейки определяется по формуле (3.7):

 

= 22.59*10^-6                                                                  (3.7)

где A0- интенсивность отказов ячейки;

Д,-_э - интенсивность отказов в реальных условиях эксплуатации;

Nj — количество элементов с интенсивностью отказов Ул.

Наработка на отказ То - среднее значение наработки восстанавливаемого объекта между отказами. Среднее время безотказной работы определяется по формуле (3.8):

                                                                                   (3.8)

где Т_о - среднее время безотказной работы; A0-интенсивность отказов ячейки.

Электрический режим использования ЭРЭ характеризуется коэффициен­том нагрузки, который определяется по формуле (3.9):

                                                                              (3.9

 где К_н - коэффициент нагрузки;

N_pa6 - нагрузка на элемент в рабочем режиме;

N_ном номинальная или допустимая по ТУ нагрузка.

Расчет надежности представлен в таблице 3.2

Таблица 3.2

 

 Расчет надежности

Наименование и тип элемента	Интенсивность отказов iн*10-6ч-1	Кн	Кт	= KнKт* *10-6ч-1	Ni	Ni*10-6ч-1
Микросхема К 1533 ИП3	0,1	0,55	0,1	0,0055	4	0,01
Микросхема К 1533 ИП4	0,1	0,55	0,1	0,0055	1	0,01
Конденсатор КМ-5	0,01	0,2	-	0,002	3	0,06
Переходные отверстия	0,001	-	-	-	54	0,054
Пайки выводов микросхем	0,0001	-	-	-	5*16=80	0,080
Пайки выводов конденсаторов	0,0001	-	-	-	2*3=6	0,0006

 

где H - интенсивность отказов в нормальных условиях;

Кн - коэффициент нагрузки;

-коэффициент учета температурного режима;

Kн - интенсивность отказов в реальных условиях эксплуатации;

Ni - количество элементов с интенсивностью отказов .

Подставляем значения и рассчитываем интенсивность отказов ячейки по формуле (3.7):

                              (3.7)

Подставляем значения и рассчитываем среднее время безотказной работы по формуле (3.8):

T₀= 6,4*10⁶ч                                       (3.8)

Рассчитываем вероятность безотказной работы ячейки при разных значе­ниях времени безотказной работы по формуле (3.6):

а) вероятность безотказной работы ячейки при t1=1000ч:
Р1 (1000) = 1 - 0,0001565 = 0,9998435

б) вероятность безотказной работы ячейки при t2=5000ч:
P2 (5000) = 1 - 0,0007325 - 0,9992175

в) вероятность безотказной работы ячейки при t₃=10000ч;

Р3 (10000) = 1 - 0,001565 = 0,998435

г)  вероятность безотказной работы ячейки при 14=20000ч:

P4 (20000) = 1 - 0,003195 = 0,996805

д) вероятность безотказной работы ячейки при t5=50000ч:

P5(50000) = 1 - 0,007825 = 0,992175

Рисунок 3.2  График P(t)

при t₁=1000ч, t₂=5000ч, t₃=l 0000ч, t,=200004,t₅=50000ч

 

Из-за высоких требований, предъявляемых к работе ЭВМ, большое внима­ние в процессе разработки, изготовления и эксплуатации машин уделяется повы­шению надежности. Одним из наиболее совершенных способов повышения на­дежности является резервирование. Рассмотрим два случая резервирования:

1) нагруженный резерв с общим резервированием всего устройства без восстановления отказавшего устройства;

2) нагруженный резерв с поэлементным резервированием без применения переключающих устройств.

Для случая нагруженного резерва вероятность безотказной работы устрой­ства определяется по формуле (3.10):

P_ur (t)=1- [ 1- e^Aut ] ^m                                                                        (3.10)

где P_ur (t) - вероятность безотказной работы устройства с постоянным ре­зервом;

A_u - интенсивность отказов устройства (A_U=0,1565*10¹¹);

t - требуемое время безотказной работы;

m - количество параллельно работающих устройств (m=5);

е - основание натурального логарифма.

Рассчитываем вероятность безотказной работы устройства при разных значениях времени безотказной работы по формуле (3.10):

а) вероятность безотказной работы устройства при t1=10000ч:

P_{ur 1} (10000) = 1-[l-(l-0,1565-10^-2)] ⁴ =1-[1-1 + O,1565-10^-2] ⁴ =

= 1 - 6 -10 = 0,999999999994

б) вероятность безотказной работы устройства при t2=50000ч:

P_{ur 2} (50000) = 1 - [0,7825 *10^-2 ]⁴ = 1 - 0.0000000037=0,9999999963

в) вероятность безотказной работы устройства при t3=100000ч:

P_{ur 3} (100000) = 1 - [0,7825 *10^-2 ]⁴ = 1 – 6*10^-8 = 0,9999999963

г)  вероятность безотказной работы устройства при t4=150000ч:

P_{ur 4} (150000) = 1 - [0,23475*10 ] ⁴ = 1 - 0,0000003 - 0.9999997

д) вероятность безотказной работы устройства при t5=200000ч:

P_{ur 5} (200000) = 1 -[0,313*10] ⁴ = 1 - 0,00000096 = 0,99999904

 

Рисунок 3.3 - График P(t)

 

при t,=l 0000ч, t₂=50000ч, t₃=l00000ч, t₄=150000, t₅=200000

 

3.4 Расчет параметров печатного монтажа платы

 

Разрабатываемая печатная плата характеризуется следующими общими параметрами, которыми будем руководствоваться при расчете:

1) шаг основной координатной сетки равен 2,5 мм;

2) класс платы Б - повышенная плотность монтажа;

3) толщина платы 0,8±0,15 мм;

4) толщина материала 0,8 мм, толщина фольги 50 мкм;

5) сопротивление при длине проводника 1 м: 0,83 Ом;

6) толщина проводника 80 мкм;

7) ширина проводника t=0,3 мм;

8) расстояние между проводниками S=0,4 мм;

9) расстояние между контактными площадками или проводниками и кон­тактной площадкой So=O,3 мм;

10)диаметр вывода навесного элемента не более 0,5 мм.

Величина диаметра отверстий после металлизации определяется по фор­муле (3.12):

d₀ =d_в+(0,14+0,30)                                                                    (3.12)

где d_o - диаметр отверстий после металлизации;

d _в -диаметр вывода навесного элемента.

Рассчитываем диаметр отверстий после металлизации по формуле (3.12):

d_o = 0,5 + 0.30 = 0,8 мм

Диаметр отверстия под металлизацию определяется по формуле (3.13):

d = d ₀ +(0,1 + 0,15)                                                                      (3.13)

Рассчитываем диаметр отверстия под металлизацию по формуле (3.13):

d = 0,8 + 0,1 = 0,9 мм

Диаметр зенковки для отверстий диаметром менее 1мм определяется по формуле (3.14):

d_зенк =d + 0,2                                                                                     (3.14)

Рассчитываем диаметр зенковки для отверстий диаметром менее 1мм по формуле(3.14):

d_зенк =0,9 + 0,2 = 1.1 мм

Диаметр контактной площадки отверстий определяется по формуле (3.15):

d_K = d + c + 2 b                                                                                   (3.15)

где d_K - диаметр контактной площадки отверстий;

d - диаметр отверстия;

с-суммарный коэффициент, учитывающий изменение диаметров отвер­стий, контактных площадок, межцентрового расстояния и смещения слоев в про­цессе изготовления (с=0,5 мм);

b-ширина контактной площадки в узком месте: b=0,15 мм.

Рассчитываем диаметр контактной площадки отверстий по формуле (3.15)

d_K =0,8+ 0.5+ 2-0,15 = 1,6 мм

Расстояние между центрами двух монтажных отверстий определяется по формуле (3.16):

                             (3.16)

где l - расстояние между центрами двух монтажных отверстий;-

k_n - технологический коэффициент, обеспечивающий возможность качест­венного изготовления плат (k_n=0,l);

n - количество проводников.

Рассчитываем расстояние между центрами двух монтажных отверстий по формуле (3.16):

Максимальное количество проводников, проходящих между соседними отверстиями, определяется по формуле (3.17):

n = ((l -2 l ₂)/ t_в) + 1                                                                            (3.17)

где п - максимальное количество проводников между соседними отвер­стиями;

l -расстояние между центрами двух монтажных отверстий;

l ₂ -номинальное расстояние между осями контактной площадки и провод­ника и рассчитывается по формуле (3.18):

l _{2 =} D_{k max} + 2S_min t_max

                        2                                                              (3.18)

где D_Kmax - максимальный диаметр контактной площадки;

S_min - минимально допустимое расстояние между проводниками;

t_max -максимально допустимая ширина проводника,

t_B - шаг вспомогательной координатной сетки (t_B= 1,25 мм).Сначала находим номинальное расстояние между осями контактной пло­щадки и проводника по формуле (3.18):

l ₂=(1.6+2*0.4+0.6)/2 = 1.5

Рассчитываем максимальное количество проводников между соседними отверстиями по формуле (3.17)

п =(5.4-2*1.5)/1.25 = 2.92

Результат расчета округляем до ближайшего большего значения, кратного удвоенному шагу вспомогательной координатной сетки и получаем: п = 5

Расчет печатного монтажа показал, что максимальное количество провод­ников, проходящих между соседними отверстиями равно 5, что соответствует по­вышенной плотности монтажа, т.е. класс платы Б.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ