4.2.2 Кінцевий розрахунок надійності блоку

Кінцевий розрахунок надійності виконується, коли відомі реальні режими роботи елементів, відомі коефіцієнт навантаження елементів, навколишня темпе­ратура, складність інтегральних мікросхем.

Кінцевий розрахунок надійності виробу базується на наступних принципах:

- відмова будь-якого елемента призводить до відмови всього виробу;

- відмова елементів є подіями випадковими і незалежними;

- інтенсивність відмов всіх елементів виробу залежить від часу;

- справедливий експлуатаційний закон розподілення відмов.

Визначаємо інтенсивність відмов радіелементів в залежності від коефіцієнту навантаження і температури та коефіцієнту тиску та вологості

Таблиця 4.3 -Визначення інтенсивності відмов ЕРЕ

Найменування Елем-нта	Позна­чення	t о	Інтенс.відм ел.λo*10-8 1/год.	Кіл.еле-мен­тів ni, шт	Коеф. а1	Коеф. а2	Добуток Σλi=λo*ni*a1*a2*10 -8/год
МБМ	С1-С8	25	0,03	8	1	0,3	0,072*10 -8/год

λo = λ *a1*a2*n, (4.20)

де λo - середня інтенсивність відмов;

а1 – коефіцієнт впливу в залежності від навантаження від температури;

а2 – коефіцієнт тиску і вологості в залежності від температури;

n-кількість радіоелементів,шт.

λo =(8*0,03*1*0,3)*10 ^-8=0,72*10 ^-8

Визначаємо фактичну сумарну інтенсивність відмов. Для розрахунку ІМС необхідно врахувати значення коефіцієнту експлуатації,які включені в таблицю 4.4

Таблиця 4.4-Коефіцієнти експлуатації

Умов експлуатації	К1	К2	К3	К4	К5	К6	К7
Стаціонарні лабораторії	1,0	1,0	1,0	1,0	0,4	1,0	0,5
Стаціонарні приміщення	1,1	1,5	2,0	2,0	0,6	1,5	-
Наземні рухливі	1,5	1,5	2,5	2,5	1,0	2,0	1,2
Корабельні	2,0	2,0	2,0	2,5	0,8	1,5	1,0
Наземні переносні	1,7	2,0	2,0	2,5	0,8	1,5	1,0

Ці умови по різному вливають на надійність окремих видів ІМС. Для розрахунку надійності ІМС необхідно визначити інтенсивність відмов ІМС за допомогою формули

λ=λ0∙K1∙Kпр, (4.21)

де λ0 - інтенсивність відмов ІМС для нормальних умов експлуатації ,які визначаються таблицею 4.4, 1/год;

K1 – коефіцієнт, який враховує умови експлуатації ;

Kпр – коефіцієнт, який враховує проведення заходів по підвищенню надійності(0,2-0,4).

Для складних мікросхем:

λ=λ0∙Kс∙ n, (4.22)

де Кс-коефіцієнт складності ІМС.

Найменування елементів	Формула визначення відмов λ, 10 -8/год	Кіл. ni	Добуток λ=λo*К1*Кn*ni*10 -8/год
ІМС К555 ЛП5	λ=λ0*Kс *n	9	λе=8*1,27*9*10 -8=91,44*10 -8
ІМС К555 ИР27	λ=λ0*Kс* n	2	λе=8*1,6*2*10 -8=25,6*10 -8
ІМС К555 ИД4	λ=λ0*Kс* n	1	λе=8*1,27*1*10 -8=10,16*10 -8
Ламелі	λ0* n	48	2,84*10 -8
Провідники	λ0* n	142	0,96*10 -8
Пайка	λ0* n	246	9,84*10 -8

Таблиця 4.5 - Визначення інтенсивності відмов ІМС,ламелів, провідників та отворів

Визначаємо сумарну інтенсивність відмов, за формулою

λе=Σni*λеi, (4.23)

λе=91,44*10 ^-8+25,6*10 ^-8+10,16*10 ^-8+2,84*10 ^-8+0,96*10 ^-8+9,84*10 ^-8=(140,84+0,24)*

*10 ^-8 =141,08*10 ^-8

Визначаємо середній час напрацювання схеми на відмову, за формулою

Тср = 1/λ , (4.24)

Де λ - інтенсивність відмов елементів;

Тср=1/ 141,08*10 ^-8=708818 год.

Визначаємо ймовірність безвідмовної роботи в інтервалу часу 0..8000 год.

P(t)=e–λet,год (4.25)

де е - основа натурального логарифму;

t - заданий момент часу, год.

Таблиця 4.6 - Задані моменти часу

t, год	0	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7000	8000
P(t)	1	0,986	0,972	0,958	0,944	0,929	0,915	0,902	0,887

Р(t)0 = e1 = 1

Р(t)1000 = е^{-141.08*0,00000010*1000} = е^-0,0014169 = 0,986

Р(t)1000 = е^{-141.08*0,00000010*2000} = е^-0.028216 = 0,972

Р(t)1000 = е^{-141.08*0,00000010*3000} = е^-0,042324 = 0,958

Р(t)1000 = е^{-141.08*0,00000010*4000} = е^-0,056432 = 0,944

Р(t)1000 = е^{-141.08*0,00000010*5000} = е^-0,07054 = 0,929

Р(t)1000 = е^{-141.08*0,00000010*6000} = е^-0,084648 = 0,915

Р(t)1000 = е^{-141.08*0,00000010*7000} = е^-0,098756 = 0,902

Р(t)1000 = е^{-141.08*0,00000010*8000} = е^-0,112864 = 0,887

Результати обчислень заносимо до таблиці 4.5

Будуємо графік ймовірності безвідмовної роботи від t,год

Малюнок 4.5 – графік ймовірності безвідмовної роботи від t,год

Визначаємо коефіцієнт готовності до роботи

Kг=Т/T+Tв, (4.26)

де Т - час безвідмовної роботи блоку, 1041666 год;

Тв - час на встановлення неполадок, 24 год.

Kг=1041666/1041666+24=0,999977

Визначаємо коефіцієнт технічного використання блоку, за формулою

Ктв=Т/Т+Тв+Тпр (4.27)

де Тпр. - час профілактики, год.

Тпр= 48 год

Ктв=1041666/1041666+24+48=0,999931

Даний розрахунок показує, що контрольний пристрій має високу надійність технічного використання.