Metodele de creștere a fiabilității pot fi împărțite în structurale și informaționale.
Metode structurale pentru creșterea fiabilității. Fiabilitate absolută dispozitive tehnice este fundamental imposibil de realizat, dar este realist să maximizăm indicatorii de fiabilitate, iar acesta este cel mai important lucru științific și problema tehnica. Creșterea nivelului de fiabilitate a echipamentelor electronice se realizează, în primul rând, prin eliminarea cauzelor defecțiunilor din acesta, adică minimizarea erorilor de proiectare, tehnologice și operaționale.
O creștere semnificativă a fiabilității REA se realizează prin crearea de noi elemente. Astfel, utilizarea circuitelor integrate pentru construirea echipamentelor electronice a condus la o creștere semnificativă a fiabilității echipamentelor din a treia și a patra generație.
Cu toate acestea, creșterea fiabilității elementelor nu poate rezolva complet problema construirii REA fiabile, care este cauzată de o creștere semnificativă a complexității REA nou dezvoltate, cu mare cheltuială la obținerea unor elemente de mare fiabilitate, precum și existența unor elemente a căror fiabilitate este destul de scăzută și greu de îmbunătățit. Prin urmare, una dintre modalitățile de a crește fiabilitatea echipamentelor electronice este introducerea redundanței circuitelor.
Creșterea fiabilității echipamentelor electronice cu redundanță. Redundanța este o metodă de creștere a fiabilității echipamentelor, care constă în duplicarea echipamentului electronic în ansamblu sau a modulelor sau elementelor sale individuale. Redundanța implică includerea unor elemente suplimentare în circuitul dispozitivului, care fac posibilă compensarea defecțiunilor părților individuale ale dispozitivului și asigurarea funcționării sale fiabile. Dar redundanța este eficientă numai atunci când defecțiunile sunt independente statistic. Se disting următoarele tipuri de redundanță: permanentă (elementele de rezervă sunt incluse împreună cu cea principală și funcționează în aceleași moduri); redundanță prin înlocuire (detecția unui element defect și înlocuirea acestuia cu unul de rezervă); redundanță rulantă (orice element de rezervă îl poate înlocui pe oricare eșuat).
Dacă P c (t) este probabilitatea de funcționare fără defecțiuni a sistemului, atunci instalarea și pornirea mai multor sisteme în paralel duce la o creștere a probabilității rezultate de funcționare fără defecțiuni a sistemului redundant P(t). ), care se poate determina din expresia:
P(t) = 1 - m+1 ,
unde m este numărul de sisteme de rezervă conectate în paralel cu cel principal. Deci, de exemplu, cu o probabilitate de funcționare fără defecțiuni a unui modul de 0,7, includerea unui modul de rezervă va crește probabilitatea de funcționare fără defecțiuni la 0,91 și două - la 0,973.
REA utilizează redundanță generală (modulele individuale sunt rezervate) și element cu element la nivelul microcircuitelor sau elementelor individuale. Cu același număr de elemente de rezervă, rezervarea element cu element este mai eficientă decât rezervarea generală, dar necesită număr mare conexiuni electrice suplimentare.
Rezervare permanentă în REA sunt produse după următoarea schemă: semnalele de intrare sunt furnizate la n circuite logice, cu n> k, unde k este numărul de circuite logice dintr-un circuit neredundant. Semnalele de ieșire ale tuturor n circuite logice sunt apoi transmise elementului de decizie, care, conform funcției de decizie bazată pe aceste semnale, determină valorile semnalelor de ieșire ale întregului circuit. O funcție de decizie este o regulă pentru maparea stărilor de intrare ale unui element de decizie la setul de stări de ieșire ale acestuia.
Cel mai simplu și mai comun tip de funcție de decizie este „legea majorității” sau legea majorității. Elementul decisiv este de obicei numit element majoritar. Funcționarea elementului majoritar este următoarea: intrările elementului primesc semnale binare de la un număr impar de elemente identice; ieșirea elementului ia o valoare egală cu valoarea pe care o iau majoritatea intrărilor. Cele mai utilizate sunt elementele majoritare care funcționează conform legii „2 din 3”. În aceste elemente, valoarea semnalului de ieșire este egală cu valoarea a două semnale de intrare identice.
În plus, se cunosc elemente majoritare care funcționează conform legii „3 din 5”, „4 din 7”, etc. Circuitul unui element majoritar care funcționează conform legii „2 din 3” și construit din logic elementele ȘI și SAU se bazează pe expresia z = x 1 x 2 + x 2 x 3 + x 1 x 3 și are forma prezentată în Fig. 7.4.1.
Orez. 5.3.1.
După metoda de includere a elementelor de rezervă ale dispozitivelor funcționale, se disting trei tipuri de rezervare: permanentă, înlocuitoare și glisante.
Cu redundanță continuă, se presupune că orice element sau nod eșuat nu afectează semnalele de ieșire și, prin urmare, nu este detectat direct. Backup-ul persistent este cel mai frecvent în cazul dispozitivelor care nu pot fi recuperate. În plus, este singurul posibil în dispozitivele în care chiar și o scurtă întrerupere a funcționării este inacceptabilă.
Rezervarea permanentă este introdusă fie folosind un bloc de decizie, fie sub forma unor elemente sau blocuri similare conectate în serie, în paralel, fie, de exemplu, conform legilor logicii k-fold.
Ca bloc decisiv, puteți folosi elemente majoritare cu greutăți constante sau variabile, dispozitive de codificare - decodare și circuite de elemente logice ȘI, SAU, NU.
Rezervare prin substituire implică detectarea unui element sau nod eșuat și conectarea unuia care funcționează. Înlocuirea poate avea loc fie automat, fie manual.
Rezervarea prin înlocuire are următoarele avantaje. Pentru multe circuite, la pornirea echipamentelor de rezervă, nu este necesară ajustarea suplimentară a parametrilor de ieșire, datorită faptului că modurile electrice din circuit nu se modifică. Echipamentul de rezervă este scos sub tensiune până la punerea în funcțiune, ceea ce crește fiabilitatea generală a sistemului prin păstrarea resurselor acestuia. dispozitive electronice. Este posibil să se folosească un element de rezervă pentru mai mulți lucrători.
Datorită complexității echipamentului pentru pornirea automată a rezervei, este recomandabil să se aplice redundanță prin înlocuirea blocurilor mari și a părților funcționale individuale ale echipamentelor electronice.
Pentru rezervări rulante orice element de rezervă poate înlocui orice element primar. Pentru a implementa această redundanță, trebuie să aveți un dispozitiv care găsește automat elementul defect și conectează cel de rezervă în locul său. Avantajul unei astfel de redundanțe este că cu un dispozitiv automat ideal se va obține cel mai mare câștig în fiabilitate în comparație cu alte metode de redundanță. Cu toate acestea, rezervările rulante sunt posibile numai dacă elementele sunt de același tip.
Metode de informare pentru creșterea fiabilității echipamentelor electronice. Aplicația principală metode de informare găsit în tehnologie informatică. Ele sunt implementate sub formă de coduri de corectare. Scopul acestor coduri este de a detecta și corecta erorile din echipamentele electronice fără a întrerupe funcționarea acestora.
Codurile de corecție prevăd introducerea unei anumite redundanțe în produse. Există redundanțe temporale și spațiale. Redundanța temporală se caracterizează prin rezolvarea în mod repetat a unei probleme. Se compară rezultatele obținute, iar dacă acestea coincid, atunci se ajunge la concluzia că problema a fost rezolvată corect. Redundanța temporară este introdusă în REA în mod programatic.
Redundanța spațială se caracterizează prin prelungirea codurilor numerice, în care sunt introduși biți de control suplimentari. Esența detectării și corectării erorilor folosind coduri de corectare este următoarea. Într-un set finit A de cuvinte de ieșire, dispozitivul selectează un subset B de cuvinte de cod permise (adică, B A). Aceste cuvinte pot apărea numai dacă toate aritmetice și operatii logice, efectuate de REA, sunt efectuate corect. Atunci este evident că submulțimea A - B = C (A B = C) va caracteriza cuvintele cod interzise. Acestea din urmă apar numai în prezența erorilor.
În continuare, toate cuvintele de la ieșirea dispozitivului sunt analizate. De exemplu, dacă cuvântul b i aparține subsetului de cuvinte de cod permise (adică b B), atunci aceasta înseamnă că procesul decurge normal; cuvântul b i este considerat corect și poate fi decodificat.
Dacă la ieșirea dispozitivului apare un cuvânt cod interzis cu i (c i C), acesta indică prezența unei erori și este înregistrat.
Pentru a elimina erorile detectate în acest fel, toate cuvintele cod interzise sunt împărțite în grupuri. Fiecărui astfel de grup i se atribuie un singur cuvânt cod permis. În timpul decodării, cuvintele de cod interzise de la i sunt automat înlocuite cu cuvinte de cod permise din grupul căruia îi aparține c i.
Astfel, codurile de corectare sunt capabile nu numai să detecteze erorile, ci și să le elimine.
Calculul fiabilității REA . După ce a determinat din specificațiile tehnice probabilitatea necesară de funcționare fără defecțiuni a echipamentului, proiectantul distribuie această probabilitate între componentele echipamentului electronic, selectează elemente cu ratele de defecțiuni necesare, identifică necesitatea și profunzimea redundanței și ia măsuri. pentru a proteja echipamentul de efectele factorilor destabilizatori.
Calculul fiabilității REA constă în determinarea indicatorilor numerici de fiabilitate P(t) și Tav pe baza ratelor de eșec cunoscute ale componentelor elementelor REA. Se crede că, dacă defecțiunea oricărui element duce la defectarea întregului echipament electronic, atunci are loc activarea secvențială a elementelor. Sunt cunoscute date medii privind ratele de defecțiune ale microcircuitelor, elementelor radio electrice, componentelor și conexiunilor electrice /2/.
În timpul proiectării, sunt necesare date privind modificările așteptate ale caracteristicilor elementelor pe întreaga durată de viață a echipamentului electronic. De exemplu, dacă se dezvoltă un echipament cu o durată de viață de 10 ani, atunci este necesar să se colecteze mai întâi date privind modificările parametrilor elementelor componente timp de 10 ani, cu excepția cazului în care se utilizează vreo metodă de testare accelerată, ceea ce este în general nerealist, deoarece în acest timp poate deveni depășită atât baza elementului, cât și REA dezvoltată în sine
Prin urmare, este dificil de așteptat la o coincidență între comportamentul real și cel calculat al sistemului, dar trebuie efectuate calcule de fiabilitate, deoarece indicatorii de fiabilitate necesari sunt întotdeauna indicați în specificațiile de dezvoltare.
Probabilitatea de funcționare fără defecțiuni a unui sistem este de obicei calculată folosind expresiile:
P c (t) = exp(-(t) dt), (t) =? i(t),
Unde? i (t) este rata de defectare a i-lea modul, n este numărul de module de sistem.
Modulele de același nivel ierarhic au o fiabilitate aproximativ egală. Apoi, pentru un sistem de K grupuri de module de același nivel:
P c (t) = exp(- n i ? i (t) dt), (t) = n i ? i(t),
unde n i este numărul de module ale nivelului i-al ierarhic.
Pentru o lege de distribuție exponențială, când rata de eșec poate fi considerată o valoare constantă:
(t) = = const, P c (t) = exp(-t).
În general, fiabilitatea unui proiect depinde de raportul dintre rezistență și rezistență la sarcina pe care echipamentul trebuie să o suporte în timpul funcționării. Forța înseamnă aici capacitatea echipamentului de a rezista la temperatură externă, mecanică, umiditate și alte influențe fără distrugere, stabilitate înseamnă capacitatea de a funcționa sub aceleași influențe;
Crearea de echipamente fără marje de siguranță excesive este o sarcină importantă și dificilă, deoarece proiectantul nu are întotdeauna parametrii cantitativi clari ai influențelor externe; modele matematice, permițând să se facă o estimare foarte aproximativă. Acest lucru duce la introducerea în proiect a unor marje umflate de rezistență și stabilitate, așa-numiții coeficienți de ignoranță, a căror clarificare este o condiție pentru asigurarea cu succes a unei anumite fiabilitati la un cost minim.
Fiabilitatea REA depinde nu numai de alegerea circuitului și caracteristici tehnice echipamente, dar și asupra modurilor de funcționare și condițiilor de funcționare; privind tehnologia de producție și sistemul de control al calității produsului utilizat în producție; privind calitatea materiilor prime și componentelor; privind nivelul de calificare a personalului de producție, monitorizare și exploatare.
Fiabilitatea ridicată a echipamentelor poate fi asigurată prin suma măsurilor efectuate în toate etapele de dezvoltare, producție și exploatare. Un loc special în acest proces revine etapei de dezvoltare, deoarece principiile de bază ale asigurării fiabilității sunt selectate în această etapă.
Cerințele pentru fiabilitatea produsului în curs de dezvoltare sunt specificate în specificațiile tehnice. În primele etape ale dezvoltării produsului, se întocmește un plan de fiabilitate, care este detaliat și rafinat în etapele ulterioare de dezvoltare. Unul dintre elementele acestui plan este acela de a calcula fiabilitatea produsului proiectat. Primele calcule de fiabilitate sunt realizate în primele etape de dezvoltare, iar pe măsură ce informațiile despre produs sunt clarificate, calculele de fiabilitate sunt de asemenea rafinate.
Metodele existente fac posibilă obținerea, prin calcul, a caracteristicilor cantitative ale fiabilității produsului în curs de dezvoltare și compararea acestor caracteristici cu cele specificate în specificațiile tehnice. Toate calculele privind fiabilitatea echipamentelor electronice se reduc în principal la determinarea probabilității de funcționare fără defecțiuni și a timpului mediu până la prima defecțiune pe baza ratelor de defecțiuni cunoscute ale elementelor circuitului. În funcție de caracterul complet al luării în considerare a factorilor care afectează funcționarea produsului și fiabilitatea acestuia, se efectuează trei calcule de fiabilitate: preliminar, indicativ și final.
Calculul preliminar al fiabilității(estimat) permite să se judece posibilitatea fundamentală de a asigura fiabilitatea necesară a produsului. Acest calcul este utilizat la verificarea cerințelor de fiabilitate prezentate de client în specificațiile tehnice, când evaluare comparativă fiabilitatea opțiunilor individuale ale produsului. În timpul calculului preliminar, se presupune că toate elementele circuitului sunt la fel de fiabile, deoarece scheme de circuite produsul și componentele sale nu au fost încă pe deplin dezvoltate. Conectarea elementelor din punct de vedere al fiabilității este de așa natură încât defectarea unui element duce la defectarea întregului produs (activarea secvențială a elementului prin fiabilitate, care nu trebuie confundată cu o conexiune electrică). Ratele de eșec ale elementelor sunt luate pentru perioada de funcționare normală, adică. . Apoi
unde este rata de defectare a sistemului;
– rata medie de defectare a elementelor de circuit la fel de fiabile;
– numărul total de elemente de circuit.
Calcul aproximativ al fiabilității produs atunci când au fost elaborate scheme de circuite electrice pentru produs și componentele acestuia. Calculul aproximativ ia în considerare efectul asupra fiabilității produsului al numărului și tipurilor de elemente utilizate în circuit. La calcul se fac următoarele ipoteze: toate elementele circuitului funcționează în regimuri normale prevăzute de specificațiile tehnice pentru aceste elemente; toate elementele produsului funcționează simultan; ratele de defectare ale elementelor sunt luate pentru perioada de funcționare normală, adică . Ratele de eșec ale elementelor de fiecare tip sunt preluate din tabelele corespunzătoare din cărțile de referință de fiabilitate sau din specificatii tehnice. În tabel Tabelul 6.5 prezintă caracteristicile ratei medii de defectare ale elementelor individuale ale circuitelor radio-electronice.
Tabel 6.5 – Rata de defectare a elementelor echipamentelor electronice
| Numele articolului | Rata de eșec l, oră -1 |
| Rezistoare | |
| Rezistențele sunt constante | 0,2×10 -5 |
| Rezistențe reglabile (sârmă) | 1,5×10 -5 |
| Condensatoare | |
| Condensatoare constante | 0,4×10 -5 |
| Condensatoare variabile | 1,8×10 -5 |
| Elemente inductive | |
| Transformatoare și șocuri | 1,0×10 -5 |
| Inductori | 0,1×10 -5 |
| Releu | 2×10 -5 |
| Selsyns și motoare electrice | 5×10 -5 |
| Dispozitive | |
| Instrumente de măsurare pointer | 5×10 -5 |
| Dispozitive de electrovacuum | 10×10 -5 |
| Diode semiconductoare și tranzistoare | 0,01×10 -5 |
| Microcircuite | |
| Circuite integrate medii | 0,1×10 -5 |
| Circuite integrate mari | 0,01×10 -5 |
| Elemente de legătură | |
| Contacte conectate | 0,05×10 -5 |
| Rații | 0,01×10 -5 |
| Fire pentru instalare și imprimare | 0,001×10 -5 |
Rata de eșec a REA este determinată de expresie
unde este rata de eșec i– tipul de element (condensator, rezistor, tranzistor, circuit integrat etc.) este selectat în funcție de datele de referință;
- cantitatea i– tipuri de elemente (condensatori, rezistențe, tranzistoare, circuite integrate etc.);
– numărul de tipuri de elemente.
Un calcul aproximativ al fiabilității face posibilă determinarea compoziției raționale a elementelor din produs și schițarea modalităților de îmbunătățire a fiabilității.
Calcul final al fiabilității se realizează în faza de proiectare tehnică și ține cont de impactul asupra caracteristicilor de fiabilitate a modurilor de funcționare ale elementelor din circuit și a condițiilor specifice de funcționare ale produsului. În general, ratele de defecțiune ale elementelor depind de modul de funcționare electric al elementelor din circuit, de temperatură mediu(în special pentru dispozitivele semiconductoare, care reprezintă o pondere semnificativă a echipamentelor electronice), influențe mecanice sub formă de suprasarcini, vibrații și șocuri, umiditatea aerului, presiunea, radiațiile și o serie de alți factori. Modul de funcționare electric este luat în considerare utilizând factorul de sarcină, care este determinat pe baza rezultatelor calculului electric al circuitului pentru un anumit element. În general, factorul de încărcare este determinat de expresie
unde este puterea efectivă disipată pe element (determinată prin calcul);
– puterea nominală disipată pe element.
De exemplu, pentru un tip de rezistență MLT-0,25-1K±5% putere nominală = 0,25 W, iar puterea disipată reală poate fi determinată prin calcul folosind formulele
,
unde este curentul care trece prin rezistor;
– căderea de tensiune pe rezistor;
– rezistența rezistenței (în cazul nostru 1 Kom).
Dacă un curent diferit trece printr-un rezistor sau o tensiune diferită scade pe el, atunci valoarea maximă a curentului sau a tensiunii este adesea aleasă în calcule, ceea ce simplifică foarte mult calculul circuitului, iar indicatorii de fiabilitate reală vor fi mai mari decât valoare calculată.
Pentru condensatoare, factorul de sarcină va fi determinat de raportul dintre tensiunea reală și tensiunea nominală, specificat la alegerea unui condensator. De exemplu, un condensator K50-3-200uF-25V instalat într-un circuit cu o tensiune de 15V are o tensiune reală = 15V și o tensiune nominală = 25V. Factorul de sarcină, definit ca raportul de putere (), va fi
În consecință, pentru inductori (), factorul de sarcină este determinat de expresie
unde este curentul real în inductor;
– valoarea nominală a curentului din bobină, care este determinată de expresie
unde este secțiunea transversală a firului bobinei în mm 2;
– densitatea de curent admisibilă (pentru fire de cupru=10 A/mm2).
Pentru diodele redresoare, factorul de sarcină poate fi determinat prin expresie
unde este tensiunea inversă reală pe diodă (de obicei, tensiunea de alimentare);
– curent direct real în diodă (de obicei curent de sarcină);
– tensiunea de defalcare inversă a diodei (preluată din datele de referință pentru o anumită diodă);
– curent maxim admisibil de diodă directă (date de referință).
Pentru tranzistoare, factorul de sarcină este determinat de expresie
,
unde este tensiunea de alimentare a tranzistorului;
– curent în circuitul colector (curent maxim în circuitul colector cu tranzistorul deschis);
– tensiunea maximă admisă la joncțiunea colector-emițător a unui anumit tranzistor (date de referință);
– curent maxim admisibil în colectorul tranzistorului (date de referință).
Pentru circuitele integrate cu o tensiune nominală de alimentare (de exemplu, 5 V), factorul de sarcină este determinat de sarcina la ieșirea microcircuitului, adică. curent în circuitul de ieșire al microcircuitului, conform formulei
unde este curentul real la ieșirea microcircuitului;
– valoarea curentului nominal la ieșirea microcircuitului (date de referință).
Dacă microcircuitul are mai multe ieșiri, atunci se determină factorii de sarcină pentru fiecare ieșire. În calculele pentru un microcircuit, se poate lua valoarea medie a factorilor de sarcină sau cea mai mare valoare a tuturor factorilor de sarcină. În acest caz, factorul de sarcină pe microcircuit nu trebuie să fie mai mare de 1.
Pentru conectori, factorul de sarcină este definit ca raportul dintre curentul real prin contact și curentul maxim admisibil pentru contactul unui conector dat (date de referință pentru conector).
În calculul final al indicatorilor de fiabilitate, o condiție importantă este cunoașterea dependenței ratei de eșec a elementelor de influența factorilor externi. Cei mai importanți factori externi sunt temperatura ambiantă, sarcinile mecanice, umiditatea și presiunea atmosferică. Influența fiecăruia dintre factorii enumerați asupra ratei de eșec este luată în considerare folosind factori de corecție și . Factorul de corecție ia în considerare impactul sarcinii electrice și temperaturii asupra fiabilității, iar factorii de corecție iau în considerare influențele mecanice, umiditatea și presiunea. Acești coeficienți sunt definiți ca raportul dintre rata de defectare a unui element dat într-un anumit factor de influență și alte condiții nominale și rata nominală de defectare a elementului în condiții normale de funcționare în absența suprasarcinilor mecanice și în modul electric nominal ( = 1 ). Valorile ratelor nominale de defecțiune ale principalelor elemente ale echipamentului electronic (Tabelul 6.5) și coeficienții sunt plasați în cărțile de referință de fiabilitate sub formă de tabele.
Factorii de corecție sunt determinați din datele de referință, care sunt prezentate sub formă de tabele sau sub formă de grafice de dependență
unde este temperatura mediului ambiant, °C.
Temperatura este unul dintre factorii de destabilizare a elementelor semiconductoare. În fig. Figura 6.6 prezintă o dependență tipică a factorului de corecție de temperatură și factor de sarcină pentru un tranzistor. Graficul arată că pe măsură ce factorul de sarcină scade, factorul de corecție scade, adică. Prin facilitarea funcționării unui element într-un circuit, fiabilitatea acestui element poate fi crescută și, în consecință, caracteristicile produsului în ansamblu pot fi îmbunătățite. Cu toate acestea, o valoare prea mică a factorului de încărcare duce la o creștere nejustificată a costului produsului. Prin urmare, intervalul parametrilor recomandați variază de la 0,1 la 0,9.
Rata de defectare a unui element luând în considerare factorul de sarcină și temperatură este determinată de expresie
unde este rata de defecțiune a elementului ținând cont de sarcină și temperatură;
– rata de defectare a elementului în moduri nominale de funcționare (date de referință).
Figura 6.6 – Dependența tipică de temperatură și factor de sarcină pentru semiconductori
Când se asigură condiții de temperatură pentru componentele electronice (în special pentru semiconductori) în intervalul de până la 50°C (instalare de radiatoare, suflare, răcire) și sarcini reduse (<0,5) в расчетах можно приближенно считать = .
La efectuarea calculelor se determină valoarea numerică a ratelor de defecțiuni ale elementelor echipamentelor electronice, din care sunt identificate elementele cu cea mai mare rată de defecțiuni. Aceste elemente determină în principal rata de eșec a REA în ansamblu. Pentru a crește indicatorii de fiabilitate calculați ai echipamentelor electronice (reducerea defecțiunilor parametrice), sunt utilizate următoarele metode:
– minimizarea numărului de elemente de circuit;
– selectarea bazei elementului cu o rată de eșec mai mică;
– selectarea modurilor de funcționare blânde (scădere);
– rezervare.
Rezervare este o metodă de creștere a fiabilității prin introducerea de elemente de rezervă (de rezervă) care sunt redundante în raport cu structura funcțională a echipamentului electronic necesar îndeplinirii funcțiilor specificate. Cu redundanță, eșecul are loc atunci când elementele principale și de rezervă se defectează.
Evident, ratele de eșec ale elementelor principale și de rezervă trebuie să fie aceleași. Nu are sens să rezervi un element de încredere care nu este de încredere, deoarece costul REA crește, iar efectul unei astfel de redundanțe se dovedește a fi scăzut. În același mod, nu are rost să susțineți un element nefiabil cu unul de încredere, deoarece este mai convenabil să instalați imediat un element de încredere. Prin urmare, de regulă, elementele principale și de rezervă au aceeași rată de eșec.
Raportul de redundanță este înțeles ca raportul dintre numărul de produse (elemente) de rezervă și numărul de produse principale. Există rezerve cu multipli întregi și fracționari. De exemplu, dacă =3, atunci numărul de elemente de rezervă este trei, iar numărul de elemente principale este unul. Dacă =4/2, atunci numărul de elemente de rezervă este de patru, iar numărul de elemente principale este de două (reducerea fracției nu este permisă aici).
,
Când faceți backup cu linii (elemente) descărcate sau înlocuiți, elementul de rezervă este pornit după ce elementul principal eșuează. Se presupune că probabilitatea de funcționare fără defecțiuni a comutatoarelor este mult mai mare decât cea a elementelor de circuit și este aproape de unu. Pentru un astfel de caz
,
unde este timpul de lucru al sistemului.
De exemplu, atunci când rezervați cu elemente descărcate cu =1, timpul mediu dintre eșecuri va fi
care este mai mare decât atunci când este redundant cu elemente încărcate.
Metodele de creștere a fiabilității defecțiunilor parametrice ale echipamentelor electronice au fost discutate mai sus. Pentru a crește fiabilitatea de la defecțiuni bruște, dintre care majoritatea apar în stadiul inițial de funcționare a echipamentelor electronice și sunt cauzate de erori de circuit și de proiectare, precum și de abateri de la procesele de fabricație, sunt utilizate următoarele metode:
– inspecția la intrare a componentelor;
– controlul ieșirii produsului;
– testarea produselor (pe suporturi de vibrații, în camere climatice etc.);
– întreținere (după depozitare sau transport și pentru sistemele de nave spațiale cu echipaj și în timpul funcționării).
Fiabilitatea REA depinde de mulți factori. Principalele sunt discutate în capitolul anterior. Οʜᴎ sunt împărțite în design-producție și operaționale.
Fiabilitatea ridicată a instalației în etapa de proiectare este asigurată de:
§ alegerea solutiilor de circuit si proiectare;
§ înlocuirea procesării analogice cu digitale;
§ selectarea elementelor si materialelor;
§ inlocuirea intrerupatoarelor mecanice si a dispozitivelor de control cu unele electronice;
§ selectarea modurilor de operare a diverselor elemente si dispozitive;
§ elaborarea de măsuri pentru ușurința întreținerii și exploatării;
§ luarea în considerare a capacităţilor operatorului (consumatorului) şi a cerinţelor ergonomice.
La alegerea schemelor de circuit, se preferă circuitele cu cel mai mic număr de elemente, circuite care au un număr minim de elemente de control și care funcționează stabil într-o gamă largă de factori destabilizatori. În același timp, este imposibil de îndeplinit toate aceste condiții, iar designerul trebuie să caute o soluție de compromis.
Principalul lucru în echipamentul proiectat este utilizarea elementelor a căror fiabilitate îndeplinește cerințele de fiabilitate a echipamentului în sine.
Deoarece cerințele pentru fiabilitatea echipamentelor sunt în continuă creștere, se impun cerințe din ce în ce mai mari pentru fiabilitatea elementelor componente.
Soluțiile de proiectare afectează și fiabilitatea REA. Designul blocului mare este complex din punct de vedere tehnologic și incomod pentru reparații. Soluțiile de proiectare trebuie să asigure, de asemenea, condițiile termice necesare ale elementelor echipamentelor electronice, fiabilitatea în condiții de umiditate ridicată și în condiții de încărcări de impact și vibrații.”
Alegerea corectă a modurilor de funcționare a elementelor are un efect vizibil asupra creșterii fiabilității. Anterior se indica că sarcinile electrice optime ale elementelor nu trebuie să depășească 40-60% din valorile lor nominale.
Întreținerea este un ansamblu de lucrări pentru a menține funcționalitatea sau numai operabilitatea unui obiect în timpul pregătirii și utilizării în scopul propus, în timpul depozitării și transportului.
Întreținerea REA include următoarele componente:
§ monitorizarea starii tehnice;
§ intretinere preventiva;
§ furnizare;
§ colectarea si prelucrarea rezultatelor de exploatare.
Monitorizarea stării tehnice este efectuată pentru a evalua starea echipamentului, ᴛ.ᴇ. compararea valorilor reale ale parametrilor echipamentelor specifice cu valorile lor nominale, ținând cont de toleranțe.
Întreținerea preventivă, a cărei implementare are un termen și un timp stabilite, se numește întreținere de rutină.
Aprovizionarea include primirea de materiale, echipamente, instrumente, unelte pentru întreținere preventivă.
Colectarea și prelucrarea rezultatelor operaționale se realizează pentru cuantificarea indicatorilor operaționali și tehnici pentru o anumită perioadă de funcționare.
Activitatea preventivă include:
§ inspectia externa si curatarea echipamentelor;
§ lucrari de control si reglaj;
§ predictia defectelor;
§ lucrari sezoniere, de ungere si prindere;
§ inspectii tehnice;
§ verificări tehnice.
Se efectuează o inspecție externă a echipamentului pentru a identifica semnele externe ale posibilelor defecțiuni, a verifica instalarea corectă a comenzilor, a verifica starea elementelor și instalarea. Curățarea echipamentului implică îndepărtarea prafului, umidității și coroziunii din acesta.
Partea cea mai intensivă a forței de muncă a întreținerii preventive este munca de control și reglare și munca strâns legată de anticiparea defecțiunilor. Lucrările de control includ monitorizarea parametrilor echipamentului electronic în raport cu toleranțele stabilite.
Lucrările de ajustare sunt efectuate pentru a restabili proprietățile sau performanța pierdute ale echipamentului. Pentru echipamentele electronice de uz casnic, în această etapă, se lucrează pentru a reduce pericolul de incendiu al televizoarelor și a restabili funcționalitatea tuburilor de imagine care și-au pierdut emisiile catodice după funcționarea pe termen lung.
Predicția defecțiunilor este o metodă de predicție a defecțiunilor, care se bazează pe presupunerea că apariția defecțiunilor este precedată de o schimbare treptată a parametrilor obiectului sau elementelor. Prognoza se efectuează pentru defecțiuni graduale pentru a înlocui (repara, ajusta) în timp util elementele și blocurile corespunzătoare.
Lucrările sezoniere, de lubrifiere și de fixare sunt efectuate pentru a pregăti echipamentul electronic pentru funcționare într-un anumit moment al anului și pentru a asigura funcționarea pieselor relevante. În timpul lucrului sezonier se iau măsuri pentru a reduce pătrunderea umidității în echipament, pentru a izola (iarna) și răci (vara) echipamentul, a folosi uleiuri speciale pentru diferite anotimpuri etc. După munca sezonieră, la REA se efectuează lucrări de control și reglare. Este important de menționat că pentru monitorizarea sistematică a stării tehnice a echipamentului se efectuează inspecții tehnice și inspecții tehnice ale echipamentelor.
Fiabilitatea echipamentelor radio-electronice.
Nomenclatura indicatorilor de menținere a echipamentelor medicale.
Selecția indicatorilor pentru menținerea echipamentelor medicale ar trebui să se bazeze pe următoarele principii:
1. Posibilitatea de a lega indicatorii de menținere a echipamentului medical cu alți indicatori ai fiabilității și fabricabilității acestuia în timpul întreținerii și reparațiilor.
2. Absența indicatorilor redundanți.
3. Posibilitate de verificare a indicatorilor.
Fiabilitatea echipamentelor electronice este proprietatea dispozitivelor de a îndeplini funcții specificate menținând în același timp performanța în anumite limite pentru o perioadă de timp necesară.
Dependența ratei de defecțiune a elementelor echipamentelor electronice poate fi exprimată în felul următor:
Secțiunea I – caracterizează timpul de rulare a elementelor echipamentelor electronice (natura modificărilor defecțiunilor).
Secțiunea II – caracterizează perioada de funcționare permanentă a dispozitivelor, când rata de defecțiuni este constantă.
Secțiunea III – caracterizează rata de eșec în creștere atunci când dispozitivul atinge starea limită.
Se numește setul de proprietăți ale unui produs care determină adecvarea acestuia pentru a îndeplini anumite proprietăți și cerințe calitatea echipamentelor radio-electronice .
Principalul parametru care determină calitatea echipamentelor electronice este fiabilitatea funcționării acestora. Fiabilitatea poate fi definită ca:
P– numărul de dispozitive care funcționează corect în timp t la numărul total de dispozitive puse în funcţiune. Fiabilitatea funcționării dispozitivelor medicale este caracterizată de rata de eșec λ .
Rata de eșec λ – probabilitatea de defecțiune a unui dispozitiv nereparabil pe unitatea de timp după o anumită perioadă de funcționare t cu condiția ca în acest timp să nu se producă defecțiunea acestui dispozitiv. Având în vedere curba ratei de cedare, se poate susține că natura ratei de cedare a elementelor variază aproximativ în funcție de această dependență.
Majoritatea dispozitivelor electronice se caracterizează printr-o rată constantă de defecțiuni în timpul funcționării normale. Acest lucru indică faptul că materialul elementelor nu a încheiat perioada de îmbătrânire și funcționează normal.
Rata de defectare a elementelor individuale ale echipamentelor electronice indică cât de des se defectează elementele sale individuale:
, unde este numărul de elemente eșuate (funcționarea eșuată), este numărul total de produse
Fiabilitatea echipamentelor electronice este foarte influențată de numeroși factori, care pot fi combinați în trei grupuri principale:
1) constructiv
2) Producție și tehnică
3) Operațional
Pentru a crește fiabilitatea structurală în timpul proiectării, este necesar:
1) Dezvoltați noi circuite de noduri și blocuri de fiabilitate sporită folosind elemente de mare încredere.
2) Așezați elementele circuitului în așa fel încât să fie asigurată protecția lor fiabilă atunci când sunt expuse la factori externi și interni.
3) Alegerea corectă a modului de funcționare a pieselor instalate în echipament.
Modul de funcționare al elementelor este determinat de factori electromecanici. Experiența în operarea echipamentelor electronice arată că alegerea corectă a modului optim de încărcare ajută la creșterea fiabilității și a funcționării fără probleme. Factorul de sarcină nu trebuie să depășească 0,5.
Un factor de proiectare care influențează fiabilitatea echipamentelor electronice este alegerea soluțiilor de proiectare, precum și calitatea și dezvoltarea documentației tehnice.
Factorii de operare includ:
căldură, umiditate, frig, coroziune, mediu biologic, radiații electromagnetice.
Fiabilitatea REA depinde de mulți factori. Principalele sunt discutate în capitolul anterior. Acestea sunt împărțite în proiectare-producție și operaționale.
Fiabilitatea ridicată a instalației în etapa de proiectare este asigurată de:
§ alegerea solutiilor de circuit si proiectare;
§ înlocuirea procesării analogice cu digitale;
§ selectarea elementelor si materialelor;
§ inlocuirea intrerupatoarelor mecanice si a dispozitivelor de control cu unele electronice;
§ selectarea modurilor de operare a diverselor elemente si dispozitive;
§ elaborarea de măsuri pentru ușurința întreținerii și exploatării;
§ luarea în considerare a capacităţilor operatorului (consumatorului) şi a cerinţelor ergonomice.
La alegerea schemelor de circuit, se preferă circuitele cu cel mai mic număr de elemente, circuite care au un număr minim de elemente de control și care funcționează stabil într-o gamă largă de factori destabilizatori. Cu toate acestea, este imposibil de îndeplinit toate aceste condiții, iar designerul trebuie să caute o soluție de compromis.
Principalul lucru în echipamentul proiectat este utilizarea elementelor a căror fiabilitate îndeplinește cerințele de fiabilitate a echipamentului în sine.
Deoarece cerințele pentru fiabilitatea echipamentelor sunt în continuă creștere, se impun cerințe din ce în ce mai mari pentru fiabilitatea elementelor componente.
Soluțiile de proiectare afectează și fiabilitatea REA. Designul blocului mare este complex din punct de vedere tehnologic și incomod pentru reparații. Soluțiile de proiectare trebuie să asigure, de asemenea, condițiile termice necesare ale elementelor echipamentelor electronice, fiabilitatea în condiții de umiditate ridicată și în condiții de încărcări de impact și vibrații.”
Alegerea corectă a modurilor de funcționare a elementelor are un efect vizibil asupra creșterii fiabilității. Anterior se indica că sarcinile electrice optime ale elementelor nu trebuie să depășească 40-60% din valorile lor nominale.
Întreținerea este un ansamblu de lucrări pentru a menține funcționalitatea sau numai operabilitatea unui obiect în timpul pregătirii și utilizării în scopul propus, în timpul depozitării și transportului.
Întreținerea REA include următoarele componente:
§ monitorizarea starii tehnice;
§ intretinere preventiva;
§ furnizare;
§ colectarea si prelucrarea rezultatelor de exploatare.
Monitorizarea stării tehnice este efectuată pentru a evalua starea echipamentului, adică compararea valorilor reale ale parametrilor echipamentelor specifice cu valorile lor nominale, ținând cont de toleranțe.
Întreținerea preventivă, a cărei implementare are un termen și un timp stabilite, se numește întreținere de rutină.
Aprovizionarea include primirea de materiale, echipamente, instrumente, unelte pentru întreținere preventivă.
Colectarea și prelucrarea rezultatelor operaționale se realizează pentru cuantificarea indicatorilor operaționali și tehnici pentru o anumită perioadă de funcționare.
Activitatea preventivă include:
§ inspectia externa si curatarea echipamentelor;
§ lucrari de control si reglaj;
§ predictia defectelor;
§ lucrari sezoniere, de ungere si prindere;
§ inspectii tehnice;
§ verificări tehnice.
Se efectuează o inspecție externă a echipamentului pentru a identifica semnele externe ale posibilelor defecțiuni, a verifica instalarea corectă a comenzilor, a verifica starea elementelor și instalarea. Curățarea echipamentului implică îndepărtarea prafului, umidității și coroziunii din acesta.
Partea cea mai intensivă a forței de muncă a întreținerii preventive este munca de control și reglare și munca strâns legată de anticiparea defecțiunilor. Lucrările de control includ monitorizarea parametrilor echipamentului electronic în raport cu toleranțele stabilite.
Lucrările de ajustare sunt efectuate pentru a restabili proprietățile sau performanța pierdute ale echipamentului. Pentru echipamentele electronice de uz casnic, în această etapă, se lucrează pentru a reduce pericolul de incendiu al televizoarelor și a restabili funcționalitatea tuburilor de imagine care și-au pierdut emisiile catodice după utilizare pe termen lung.
Predicția defecțiunilor este o metodă de predicție a defecțiunilor, care se bazează pe presupunerea că apariția defecțiunilor este precedată de o schimbare treptată a parametrilor obiectului sau elementelor. Prognoza se efectuează pentru defecțiuni treptate pentru a înlocui (repara, ajusta) în timp util elementele și blocurile corespunzătoare.
Lucrările sezoniere, de lubrifiere și de fixare sunt efectuate pentru a pregăti echipamentul electronic pentru funcționare în anumite perioade ale anului și pentru a asigura funcționarea pieselor relevante. În timpul lucrului sezonier se iau măsuri pentru a reduce pătrunderea umidității în echipament, pentru a izola (iarna) și răci (vara) echipamentul, a folosi uleiuri speciale pentru diferite anotimpuri etc. După munca sezonieră, la REA se efectuează lucrări de control și reglare. Pentru a monitoriza sistematic starea tehnică a echipamentului, se efectuează inspecții tehnice și inspecții ale echipamentelor.
