а, b, h - габаритні розміри плати, мм.
Габаритні розміри плат приведені в таблиці 4.1.
Таблиця 4.1 - Габаритні розміри друкованих плат
| Плата | Ширина, а, мм | Довжина, b, мм | Висота, h, мм | Маса елементів, М, г |
| A1 | 123 | 59 | 1,5 | 74 |
| A2 | 123 | 95 | 1,5 | 122 |
| A3 | 166 | 130 | 1,5 | 115 |
| A4 | 43 | 144 | 1.5 | 57 |
| A5 | 42 | 69 | 1,5 | 453 |
Для розрахунку параметрів друкованих плат введемо вихідні данні для розрахунку в програму PLATA.
Розрахунки проводяться для точки геометричної середини плат.
Нижче наведенні результати роботи програми для кожної з плат мікшерного пульта.
Плата А1
РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
длина платы, мм 59,0
ширина платы, мм 123,0
толщина платы, мм 1,500
способ закрепления сторон:
оперты четыре вершины
механические характеристики материала:
модуль упругости, ГПа 9,8
коэффициент Пуассона 0,20
плотность, г/см^3 1,90
КМП 0,32
предел прочности, МПа 245,0
предел выносливости, МПа 55,0
масса распределенных ЭРЭ, кг 0,074
параметры вибрационного воздействия:
частота, Гц 20,0
амплитуда, мм 1,250
виброперегрузка, g 2,00
параметры ударного импульса:
длительность, мс 5,0
амплитуда, g 25,00
форма - прямоугольная
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:
собственная частота платы, Гц 52,5
вибропрочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 25,000 60,000 2,472
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 1,888 0,023858 0,016735
ударная прочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 25,000 60,000 1,767
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 0,753 0,009519 0,006677
минимальные коэффициенты запаса прочности
материала платы в расчетных точках
относительно предела выносливости
sigv = 55,0 МПа
при вибрационных нагрузках n = 5,83
при ударах n = 14,61
Плата А2
РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
длина платы, мм 123,0
ширина платы, мм 95,0
толщина платы, мм 1,500
способ закрепления сторон:
оперты четыре вершины
механические характеристики материала:
модуль упругости, ГПа 9,8
коэффициент Пуассона 0,20
плотность, г/см^3 1,90
КМП 0,32
предел прочности, МПа 254,0
предел выносливости, МПа 55,0
масса распределенных ЭРЭ, кг 122,000
параметры вибрационного воздействия:
частота, Гц 20,0
амплитуда, мм 1,200
виброперегрузка, g 1,92
параметры ударного импульса:
длительность, мс 5,0
амплитуда, g 25,00
форма - прямоугольная
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:
собственная частота платы, Гц 1,7
вибропрочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 60,000 45,000 1,010
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 0,012 0,000012 0,000015
ударная прочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 60,000 45,000 1,000
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 0,000 0,000000 0,000000
минимальные коэффициенты запаса прочности
материала платы в расчетных точках
относительно предела выносливости
sigv = 55,0 МПа
при вибрационных нагрузках n = >100
при ударах n = >100
Плата А3
РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
длина платы, мм 166,0
ширина платы, мм 130,0
толщина платы, мм 1,500
способ закрепления сторон:
оперты четыре вершины
механические характеристики материала:
модуль упругости, ГПа 9,8
коэффициент Пуассона 0,20
плотность, г/см^3 1,90
КМП 0,32
предел прочности, МПа 254,0
предел выносливости, МПа 55,0
масса распределенных ЭРЭ, кг 115,000
параметры вибрационного воздействия:
частота, Гц 20,0
амплитуда, мм 1,200
виброперегрузка, g 1,92
параметры ударного импульса:
длительность, мс 5,0
амплитуда, g 25,00
форма - прямоугольная
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:
собственная частота платы, Гц 1,3
вибропрочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 80,000 125,000 1,004
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 0,005 0,000005 -0,000059
ударная прочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 80,000 125,000 1,000
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 0,000 0,000000 0,000000
минимальные коэффициенты запаса прочности
материала платы в расчетных точках
относительно предела выносливости
sigv = 55,0 МПа
при вибрационных нагрузках n = >100
при ударах n = >100
Плата А4
РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
длина платы, мм 43,0
ширина платы, мм 144,0
толщина платы, мм 1,500
способ закрепления сторон:
оперты четыре вершины
механические характеристики материала:
модуль упругости, ГПа 9,8
коэффициент Пуассона 0,20
плотность, г/см^3 1,90
КМП 0,32
предел прочности, МПа 245,0
предел выносливости, МПа 55,0
масса распределенных ЭРЭ, кг 57,000
параметры вибрационного воздействия:
частота, Гц 20,0
амплитуда, мм 1,200
виброперегрузка, g 1,92
параметры ударного импульса:
длительность, мс 5,0
амплитуда, g 25,00
форма - прямоугольная
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:
собственная частота платы, Гц 1,4
вибропрочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 20,000 72,000 1,007
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 0,008 0,000066 0,000000
ударная прочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 20,000 72,000 1,000
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 0,000 0,000000 0,000000
минимальные коэффициенты запаса прочности
материала платы в расчетных точках
относительно предела выносливости
sigv = 55,0 МПа
при вибрационных нагрузках n = >100
при ударах n = >100
Плата А5
РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
длина платы, мм 42,0
ширина платы, мм 69,0
толщина платы, мм 1,500
способ закрепления сторон:
оперты четыре вершины
механические характеристики материала:
модуль упругости, ГПа 9,8
коэффициент Пуассона 0,20
плотность, г/см^3 1,90
КМП 0,32
предел прочности, МПа 245,0
предел выносливости, МПа 55,0
масса распределенных ЭРЭ, кг 453,000
параметры вибрационного воздействия:
частота, Гц 20,0
амплитуда, мм 1,200
виброперегрузка, g 1,92
параметры ударного импульса:
длительность, мс 5,0
амплитуда, g 25,00
форма - прямоугольная
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:
собственная частота платы, Гц 1,5
вибропрочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 20,000 35,000 1,008
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 0,009 0,000053 -0,000043
ударная прочность:
коэффициенты передачи ускорений:
N точки x, мм y, мм eta(x,y)
1 20,000 35,000 1,000
относительные деформации:
N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад
1 0,000 0,000000 0,000000
минимальные коэффициенты запаса прочности
материала платы в расчетных точках
относительно предела выносливости
sigv = 55,0 МПа
при вибрационных нагрузках n = >100
при ударах n = >100
4.3 Розрахунок надійності за раптовими відмовами
Раптові експлуатаційні відмови є раптовими відмовами повноцінної по надійності радіоелектронної апаратури, що виникають в період нормальної експлуатації, коли прироблення пристрою вже закінчилося, а знос і природне старіння ще не настали. Раптові експлуатаційні відмови обумовлені чисто випадковими чинниками, такими як приховані внутрішні дефекти, які не можуть бути виявлені встановленою системою технологічного контролю; маловірогідні і тому не передбачені схемою і конструкцією відхилення режимів роботи, поєднання параметрів, концентрації зовнішніх навантажень і внутрішніх напружень, помилки операторів в період експлуатації.
Розрахунок ведеться по методиці, приведеній в [5, с. 96]. Початковими даними є схема електрична принципова з переліком елементів.
При визначенні надійності системи через відомі показники надійності її елементів вводять два припущення:
- відмови елементів системи статично не залежні
- відмова будь-якого елементу приводить до відмови системи, по аналогії з електричними ланками таку систему в теорії надійності називають послідовною.
Прийняті припущення дозволяють використовувати теорему множення вірогідності, яка після групування рівнонадійних елементів виглядає таким чином:
Розбиваємо елементи на рівнонадійні групи.
Розрахунок значень надійності для всіх рівнонадійних груп, що входять до складу ДВ приведений в таблиці 4.2.
Таблиця 4.2 - Розрахунок значень надійності рівнонадійних груп ЕРЕ
| № | Назва ЕРЕ | К-стьNi | λ0і∙106, 1/год | Кн | аі | λ0і∙106∙аі,1/год | tср,год | Ni∙λ0і∙106∙аі,1/год | |||
| 1 | Резистор SMD 0603 | 144 | 0,006 | 0,5 | 0,82 | 0,005 | 0,5 | 0,72 | |||
| 2 | Конденсатор SMD 0603 | 44 | 0,012 | 0,7 | 0,75 | 0,009 | 0,5 | 0,396 | |||
| 3 | Конденсатор К50-16 | 63 | 0,012 | 0,7 | 0,75 | 0,009 | 0,6 | 0,567 | |||
| 4 | Операційний підсилювач ВА4558 | 10 | 1,11 | 0,7 | 1,04 | 1,154 | 0,5 | 11,54 | |||
| 5 | Світлодіод АЛ307Б | 22 | 0,062 | 0,7 | 1,22 | 0,076 | 0,5 | 1,672 | |||
| 6 | Діод 2Д-106А | 4 | 0,073 | 0,6 | 1,22 | 0,089 | 0,5 | 0,356 | |||
| 7 | Трансформатор | 1 | 0,14 | 0,2 | 2,5 | 0,35 | 0,5 | 0,35 | |||
| 8 | Мікросхема СХА1352AS | 3 | 1,11 | 0,4 | 1,04 | 1,154 | 0,5 | 3,462 | |||
| 9 | Мікросхема LM3915 | 4 | 1,11 | 0,6 | 1,04 | 1,154 | 0,5 | 4,616 | |||
| 10 | Потенціометр PTF60152A | 3 | 0,006 | 0,6 | 0,82 | 0,005 | 0,5 | 0,015 | |||
| 11 | Потенціометр PTV142B-4 | 22 | 0,006 | 0,6 | 0,82 | 0,005 | 0,5 | 0,11 | |||
| 12 | Стабілізатор LM7815 | 2 | 1,11 | 0,6 | 1,11 | 1,232 | 0,5 | 2,464 | |||
| ∑ | 26,268 | ||||||||||
В таб. 4.2 використані наступні скорочення: