Método para aumentar la durabilidad de rea. Un método para analizar la durabilidad de los equipos radioelectrónicos. Formas de reducir la interferencia. La combinación eléctrica de elementos lógicos y otros de REA se realiza mediante dos tipos de conexiones: circuitos de señal y de potencia. Por
La invención se relaciona con el campo tecnologías de la información y se puede utilizar en el diseño de productos eléctricos complejos en una computadora. El resultado técnico consiste en reducir el tiempo y los recursos computacionales empleados en el diseño de dichos productos, así como aumentar la confiabilidad de los productos diseñados debido a la detección temprana de defectos de diseño durante el análisis de durabilidad. equipo electronico de radio(REA) y módulos electrónicos unificados (EM) en su composición. El método para analizar la durabilidad de REA se basa en el análisis del estado tensión-deformación y un modelo de cálculo detallado (RM), que incluye modelos detallados de productos eléctricos y de radio (ERP) y elementos estructurales. El análisis de durabilidad CEA se lleva a cabo usando REM CEA térmico, de deformación y de resistencia secuencialmente en cuatro etapas: una etapa preparatoria, una etapa de análisis global, una etapa de análisis intermedio y una etapa de análisis local. Sobre el etapa preparatoria cree RM térmicos sin detallar modelos de elementos estructurales, RM deformacionales con detallamiento de ERP y elementos estructurales que afectan la rigidez de la estructura, y RM detallados de resistencia de elementos específicos. En la etapa de análisis global, las temperaturas REA se calculan cuando se utilizan RM térmicos. En la etapa de análisis intermedio, las deformaciones (desplazamientos) en REA se calculan en función de los resultados del cálculo térmico de REA de la etapa de análisis global, mientras se selecciona un nodo REA específico utilizando deformación RM. Luego, se realiza un análisis local cuando se calcula el estado de tensión-deformación de la fuente de radiación electrónica y los elementos estructurales de la unidad del equipo electrónico, después de completar el cálculo del estado de tensión-deformación, se calcula la durabilidad de los elementos del equipo electrónico. , mientras usa la fuerza RM. 2 palabras por palabra f-ly, 3 malos.
Dibujos de la patente RF 2573140
La invención se relaciona con el campo de la tecnología de la información y se puede utilizar en el diseño de productos eléctricos complejos en una computadora. La implementación de la invención permite reducir el tiempo y los recursos computacionales empleados en el diseño de dichos productos, así como aumentar la confiabilidad de los productos diseñados debido a la detección temprana de defectos de diseño al analizar la durabilidad de los equipos radioelectrónicos. (REE) y módulos electrónicos (EM) en su composición.
Un método conocido para analizar la durabilidad de EM. (Predicción de la confiabilidad de nodos y bloques de radio dispositivos tecnicos Propósito espacial basado en la simulación de estados de tensión-deformación: monografía. / SB Suntsov, V.P. Alekseev, V.M. Karaban, S.V. Ponomarev. - Tomsk: Editorial de Tomsk, estado. control de sistemas un-ta. y radioelectrónica, 2012. - 114 p.). El detalle del modelo de cálculo (RM) utilizado en este caso está determinado por el análisis del estado de tensión-deformación (SSS) y, por regla general, corresponde al RM detallado de EM, que incluye: modelos detallados de electricidad y radio (ERP), uniones adhesivas, sellado, soldadura, conductores impresos, vías y su metalización, etc. Este método se toma como prototipo.
Este método tiene desventajas significativas:
El uso de un solo RM EM con un alto grado de detalle conduce a un aumento significativo en el tiempo y los recursos computacionales necesarios para el cálculo;
El uso de varios RM para cada tipo de análisis (térmico, deformación, resistencia) genera importantes dificultades para formalizar el problema de valores en la frontera y transferir los resultados de un RM a otro debido a que existe una gran discrepancia en el número de nodos y elementos
El método propuesto en la invención para realizar un análisis de durabilidad tiene como objetivo eliminar las desventajas anteriores, a saber:
Reducción de los costos de tiempo durante los cálculos;
Reducir los recursos informáticos necesarios;
Facilitación de la formalización del problema del valor en la frontera.
Se propone realizar el análisis de durabilidad en cuatro etapas, mientras:
Utilizar modelos de cálculo optimizados para un análisis específico;
Utilice la interpolación de los resultados del análisis para facilitar la formalización del problema del valor límite y mejorar la precisión de la transferencia de resultados de un RM a otro.
El problema se resuelve debido a que el análisis de la durabilidad de REA, que consiste en predecir la confiabilidad de unidades y bloques de REA para fines espaciales, se realiza en etapas utilizando el RM térmico, de deformación y de resistencia creado de REA, optimizado para las etapas posteriores del análisis de durabilidad, mientras que en la etapa preparatoria, creación de RM térmicos ignorando el detalle de modelos de estructuras de soporte básicas (redondeos, agujeros), ensamblaje de circuitos impresos (productos de electroradio, juntas de soldadura, conductores impresos, vías y su metalización), RM deformacionales con detalle de ERI específicos, estructuras básicas de soporte (marco metálico, ensamblaje de circuito impreso), así como otros elementos estructurales de equipos electrónicos (conectores, enchufes, etc.), que afectan la rigidez de la estructura. ; como RM de resistencia, se utiliza un RM detallado (detallado) de elementos estructurales específicos del EM, cuando se tienen en cuenta soldaduras, conductores impresos, metalización de vías; luego, en la etapa de análisis global, las temperaturas EM se calculan como parte de la REA, cuando se utilizan RM térmicos de EM, teniendo en cuenta la reirradiación de las superficies EM vecinas y la transferencia de calor por conducción térmica (conducción) de los EM vecinos; luego, en la etapa de análisis intermedio, se realiza el cálculo de deformaciones (desplazamientos) en el EM de acuerdo a los resultados del cálculo térmico del REA de la etapa de análisis global, mientras se selecciona un EM específico con posterior transferencia de temperaturas por interpolación utilizando la deformación RM de la EM; luego se realiza un análisis local cuando se calcula el estado tensión-deformación de los elementos del ensamble del circuito impreso del EM (ERI, soldadura, conductores impresos, vías) interpolando los resultados del cálculo de las deformaciones (desplazamientos) del EM obtenido en la etapa de análisis intermedio, después del cálculo del estado de tensión-deformación, realice el cálculo de la durabilidad de los elementos EM, utilizando la resistencia RM EM.
La esencia de la invención se ilustra mediante dibujos, donde en la Fig. 1 muestra el algoritmo de cálculo mediante interpolación, la fig. Las figuras 2 y 3 muestran imágenes de elementos triangulares y cuadriláteros lineales planos, respectivamente.
En la Fig. 1 se muestra el algoritmo de cálculo por interpolación, donde:
Etapa 0. Preparatoria.
Etapa 1. Análisis global.
Etapa 2. Análisis intermedio.
Etapa 3. Análisis local.
El cálculo se puede realizar mediante el método de los elementos finitos. En este caso, el dominio computacional se aproxima mediante un sistema de elementos. Dentro de un elemento, la función F(x,y,z) se define mediante la siguiente expresión:
donde N i son funciones de forma de elementos, f i es el valor de la función F en i-ésimo nodo elemento, f i =F(x i ,y i ,z i).
Por lo tanto, si se conocen las funciones de forma de los elementos y los valores nodales de la función, entonces es posible determinar el valor de la función F en un punto arbitrario x * , y * , z * del dominio computacional. Si el punto x * , y * , z * coincide con el punto nodo x j , y j , z j , entonces:
.
La expresión (1) se usa para determinar la función F(x * ,y * ,z *) del punto x * , y * , z * ubicado dentro o en el borde del elemento.
Considere el método para determinar la función F en el punto x * , y * , z * en el ejemplo de elementos de primer orden: un elemento triangular plano y un elemento cuadrangular plano.
1. Elemento triangular lineal plano
La función F(x, y) en dicho elemento (Fig. 2) está representada por un polinomio lineal:
donde i son los coeficientes del polinomio. Los coeficientes del polinomio (2) se determinan a partir de los valores nodales de la función F(x,y). Para ello se escribe un sistema de ecuaciones algebraicas lineales:
Según la regla de Cramer:
donde 
; 
; 
.
Los determinantes i se pueden expandir por la columna que contiene los valores nodales de la función:
donde d ij son los determinantes correspondientes de (5).
Al sustituir (4) y (6) en el polinomio (2), obtenemos:
Como resultado, llegamos a la expresión (1), donde las funciones de forma de los elementos tienen la forma:
Teniendo las funciones de forma (8) del elemento y los valores nodales de la función, es posible calcular el valor de la función en un punto arbitrario dentro del elemento.
2. Elemento cuadrangular lineal plano
Un elemento cuadrangular (Fig. 3) en el espacio X, Y se asigna a un rectángulo en , . Las funciones de forma en el espacio tienen la forma:
Si para un punto con coordenadas x * , y * , que se encuentra dentro del cuadrilátero, se conocen las coordenadas correspondientes * , *, entonces por (1), usando (9), podemos determinar el valor de la función F(x( , ), y( ,)) en este punto.
Conociendo las coordenadas , , uno puede encontrar fácilmente las coordenadas x, y correspondientes usando las fórmulas:
donde x i , y i son las coordenadas de los nodos del cuadrilátero. Sin embargo, la transición inversa:
no tiene una representación analítica simple. Por lo tanto, se deben utilizar métodos numéricos para realizar esta transición. Es posible utilizar un método similar al método de dividir un segmento por la mitad. Su algoritmo contiene los siguientes pasos:
1. Entre las coordenadas x, y de los nodos del cuadrilátero, existen valores X min, X max e Y min, Y max, entre los cuales se encuentran los valores x* e y*.
2. En el espacio, el rectángulo se divide en cuatro rectángulos. Para cada rectángulo recién obtenido, utilizando la fórmula (10), se determinan Xmin, Xmax e Ymin, Ymax.
3. Usando los valores de X min , X max e Y min , Y max encontramos el rectángulo en el que cae el punto con coordenadas x * , y *.
4. Si las condiciones:
no se cumplen, vuelva al paso 2. Si se cumplen las condiciones, vaya al paso 5.
5. La coordenada * se determina como la media aritmética de las coordenadas sobre todos los nodos del rectángulo. La coordenada * se define de la misma manera.
6. Según la fórmula:
el valor de la función se determina en el punto con coordenadas x * , y * .
El método para analizar la durabilidad de REA utilizando la construcción automática de modelos computacionales en el sistema de modelado geométrico ha sido desarrollado y depurado en software en el diseño de REA a bordo de vehículos espaciales. Uso práctico este método permite reducir los plazos de diseño de REA, lo que confirma la eficacia del método propuesto para analizar la durabilidad de EM REA basado en simulación informática de procesos de resistencia térmica.
AFIRMAR
1. Un método para analizar la durabilidad de equipos radioelectrónicos (REA), basado en el análisis del estado estrés-deformación y un modelo de cálculo detallado (RM), que incluye modelos detallados de productos eléctricos y radio (ERP) y elementos estructurales , caracterizado porque el análisis de la durabilidad de REA se realiza utilizando RM REA térmico, de deformación y de resistencia secuencialmente en cuatro etapas: una etapa preparatoria, una etapa de análisis global, una etapa de análisis intermedio y una etapa de análisis local, mientras que en la etapa preparatoria Se crean RM térmicos de etapa sin detallar modelos de elementos estructurales, RM de deformación con detallamiento de REM y elementos estructurales que influyen en la rigidez de la estructura, y RM detallados de resistencia de elementos específicos, luego en la etapa de análisis global, las temperaturas CEA son calculado, cuando se utilizan RM térmicos, luego, en la etapa de análisis intermedio, las deformaciones (desplazamientos) en el CEA se calculan en función de los resultados del cálculo térmico CEA de la etapa análisis global, al mismo tiempo, se selecciona un nodo REE específico utilizando la deformación RM, luego se realiza un análisis local cuando se calcula el estado de tensión-deformación del ERS y los elementos estructurales del nodo REE, después del cálculo de la tensión- estado de deformación, se calcula la durabilidad de los elementos REE, utilizando la resistencia RM.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el análisis de durabilidad CEA se realiza utilizando RM optimizado para un análisis específico global, intermedio, local.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el análisis de la durabilidad del CEA se realiza mediante la interpolación de los resultados de temperaturas y deformaciones (desplazamientos) del CEA.
Los métodos de mejora de la confiabilidad se pueden dividir en estructurales e informativos.
Métodos estructurales para aumentar la confiabilidad. Es fundamentalmente imposible lograr la confiabilidad absoluta de los dispositivos técnicos, pero es realista maximizar sus indicadores de confiabilidad, y esta es la tarea científica y técnica más importante. El aumento del nivel de confiabilidad de los equipos electrónicos se logra, en primer lugar, eliminando las causas que provocan fallas en los mismos, es decir, minimizando los errores de diseño, tecnológicos y operativos.
Se logra un aumento significativo en la confiabilidad de los equipos electrónicos mediante la creación de nuevos elementos. Así, el uso de circuitos integrados para la construcción de equipos electrónicos ha supuesto un aumento significativo de la fiabilidad de los equipos de tercera y cuarta generación.
Sin embargo, al aumentar la confiabilidad de los elementos, no es posible resolver por completo el problema de construir un REE confiable, que es causado por una superación significativa del crecimiento en la complejidad del REE recientemente desarrollado, altos costos para obtener elementos de alta confiabilidad, así como la existencia de elementos cuya fiabilidad es bastante baja y difícil de mejorar. Por lo tanto, una de las formas de mejorar la confiabilidad de REA es la introducción de redundancia de circuitos.
Incrementando la confiabilidad de REA por redundancia. La redundancia es una forma de aumentar la confiabilidad de los equipos, que consiste en duplicar el equipo electrónico en su totalidad o sus módulos o elementos individuales. La redundancia implica la inclusión de elementos adicionales en el circuito del dispositivo, que permiten compensar las fallas de partes individuales del dispositivo y garantizar su funcionamiento confiable. Pero la redundancia es efectiva solo cuando las fallas son estadísticamente independientes. Se distinguen los siguientes tipos de redundancia: permanente (los elementos de reserva se incluyen junto con el principal y funcionan en los mismos modos); redundancia por reemplazo (detección de un elemento averiado y su reemplazo por uno de respaldo); redundancia deslizante (cualquier elemento redundante puede sustituir a cualquier fallido).
Si P c (t) es la probabilidad de operación sin fallas del sistema, entonces la instalación e inclusión en paralelo de varios de los mismos sistemas conduce a un aumento en la probabilidad resultante de operación sin fallas del sistema redundante P( t), que se puede determinar a partir de la expresión:
P(t) = 1 - m+1 ,
donde m es el número de sistemas de respaldo conectados en paralelo al principal. Entonces, por ejemplo, si la probabilidad de operación sin fallas de un módulo es 0.7, la inclusión de un módulo redundante aumentará la probabilidad de operación sin fallas a 0.91 y dos a 0.973.
En REA se utiliza redundancia general (se reservan módulos individuales) y elemento a elemento a nivel de microcircuitos o elementos individuales. Con el mismo número de elementos redundantes, la redundancia elemento a elemento es más eficiente que la general, pero requiere una gran cantidad de conexiones eléctricas adicionales.
Reserva permanente CEA se produce de acuerdo con el siguiente esquema: las señales de entrada se envían a n circuitos lógicos, y n > k, donde k es el número de circuitos lógicos en un circuito no redundante. Las señales de salida de todos los n circuitos lógicos se alimentan luego al elemento de decisión que, de acuerdo con la función de decisión de estas señales, determina los valores de las señales de salida de todo el circuito. La función de decisión es la regla para mapear los estados de entrada del elemento decisivo en el conjunto de sus estados de salida.
La forma más simple y común de función de decisión es la "ley de la mayoría", o ley de la mayoría. El elemento decisivo suele denominarse elemento mayoritario. El funcionamiento del elemento mayoritario es el siguiente: las entradas del elemento reciben señales binarias de un número impar de elementos idénticos; la salida del elemento toma un valor igual al valor que toman la mayoría de las entradas. Los elementos mayoritarios son los más utilizados, trabajando según la ley “2 de 3”. En estos elementos, el valor de la señal de salida es igual al valor de dos señales de entrada idénticas.
Además, se conocen elementos mayoritarios que funcionan según la ley “3 de 5”, “4 de 7”, etc. El esquema del elemento mayoritario, que funciona según la ley “2 de 3” y es construido a partir de los elementos lógicos AND y OR, se basa en la expresión z = x 1 x 2 + x 2 x 3 + x 1 x 3 y tiene la forma que se muestra en la fig. 7.4.1.
Arroz. 5.3.1.
Se distinguen tres tipos de redundancia según el método de encendido de los elementos de reserva de los dispositivos funcionales: permanente, de sustitución y deslizante.
Con redundancia permanente, se asume que cualquier elemento o nodo fallado no afecta las señales de salida y por lo tanto no se realiza su detección directa. La redundancia permanente es más común en dispositivos no recuperables. Además, es el único posible en dispositivos en los que incluso una breve interrupción del funcionamiento es inaceptable.
La redundancia permanente se introduce ya sea con la ayuda de un bloque de decisión, o en forma de elementos del mismo tipo o bloques conectados en serie, en paralelo o, por ejemplo, de acuerdo con las leyes de la lógica k-fold.
Como bloque de decisión, puede utilizar elementos mayoritarios con pesos constantes o variables, dispositivos de codificación - decodificación y circuitos a partir de elementos lógicos Y, O, NO.
Reserva por reemplazo implica la detección de un elemento o nodo fallido y la conexión de uno reparable. La sustitución puede ocurrir de forma automática o manual.
La redundancia de reemplazo tiene las siguientes ventajas. Para muchos circuitos, al encender el equipo de respaldo, no es necesario ajustar adicionalmente los parámetros de salida, debido al hecho de que los modos eléctricos en el circuito no cambian. El equipo de respaldo se desenergiza hasta que se pone en funcionamiento, lo que aumenta la confiabilidad general del sistema al ahorrar el recurso de los dispositivos electrónicos. Es posible utilizar un elemento de repuesto para varios trabajadores.
Debido a la complejidad de los equipos para el encendido automático de la reserva, es recomendable aplicar redundancia por sustitución a unidades grandes y partes funcionales individuales de REA.
Con reserva rodante cualquier elemento de reserva puede reemplazar a cualquier elemento primario. Para implementar esta redundancia, es necesario tener un dispositivo que encuentre automáticamente un elemento defectuoso y conecte uno redundante en su lugar. La ventaja de tal redundancia es que con un dispositivo automático ideal habrá una mayor ganancia en confiabilidad en comparación con otros métodos de redundancia. Sin embargo, la implementación de una reserva deslizante solo es posible si los elementos son del mismo tipo.
Métodos de información para mejorar la fiabilidad de la REA. Los métodos de información se utilizan principalmente en la tecnología informática. Se implementan en forma de códigos correctivos. El objetivo de estos códigos es detectar y corregir errores en REA sin interrumpir su funcionamiento.
Los códigos de corrección prevén la introducción de cierta redundancia en los productos. Distinguir entre redundancia temporal y espacial. La redundancia temporal se caracteriza por la resolución repetida de problemas. Se comparan los resultados obtenidos y, si coinciden, se concluye que el problema se ha resuelto correctamente. La redundancia temporal se introduce en REA mediante software.
La redundancia espacial se caracteriza por el alargamiento de los códigos de números, en los que se introducen bits de control adicionales. La esencia de la detección y corrección de errores usando códigos correctivos es la siguiente. En el conjunto finito A de las palabras de salida del dispositivo, se asigna un subconjunto B de las palabras de código permitidas (es decir, BA). Estas palabras solo pueden aparecer si todas las operaciones aritméticas y lógicas realizadas por la REA se realizan correctamente. Entonces es obvio que el subconjunto A - B = C (A B = C) caracterizará las palabras de código prohibidas. Estos últimos tienen lugar sólo en presencia de errores.
Además, se analizan todas las palabras en la salida del dispositivo. Por ejemplo, si la palabra b i se refiere a un subconjunto de palabras clave permitidas (es decir, b B), entonces esto significa que el proceso va bien; la palabra b i se considera correcta y se puede decodificar.
Si aparece una palabra de código prohibida con i (c i C) en la salida del dispositivo, esto indica un error y se soluciona.
Para eliminar los errores detectados de esta manera, todas las palabras clave prohibidas se dividen en grupos. A cada uno de estos grupos se le asigna solo una palabra de código permitida. Durante la decodificación, las palabras de código prohibidas con i se reemplazan automáticamente con palabras de código permitidas del grupo al que pertenece c i.
Por lo tanto, los códigos correctivos pueden no solo detectar errores, sino también eliminarlos.
Cálculo de la fiabilidad de REA . Habiendo determinado la probabilidad requerida de operación libre de fallas del equipo del TOR, el diseñador distribuye esta probabilidad entre los componentes de los módulos REA, selecciona elementos con las tasas de falla necesarias, identifica la necesidad y la profundidad de la redundancia y toma medidas para proteger el equipo de los efectos de factores desestabilizadores.
El cálculo de la confiabilidad REA consiste en determinar los indicadores numéricos de confiabilidad P(t) y Tcf de acuerdo con las tasas de falla conocidas de los componentes REA. En este caso, se considera que si la falla de algún elemento provoca la falla de todo el equipo electrónico, entonces los elementos se conectan en serie. Se conocen datos promedio sobre las tasas de falla de microcircuitos, elementos eléctricos de radio, ensamblajes y conexiones eléctricas /2/.
A la hora de diseñar se necesitan datos sobre los cambios esperados en las características de los elementos durante toda la vida útil del REE. Por ejemplo, si se está desarrollando un equipo con una vida útil de 10 años, es necesario recopilar datos sobre los cambios en los parámetros de los elementos componentes dentro de 10 años, si no se utiliza un método de prueba acelerado, lo que generalmente no es realista, ya que durante esta vez puede quedar obsoleto tanto el elemento base como el propio CEA que se está desarrollando
Por lo tanto, es difícil esperar que el comportamiento real y calculado del sistema coincidan, pero se deben realizar cálculos de confiabilidad, ya que los indicadores de confiabilidad requeridos siempre se indican en la especificación de requisitos de desarrollo.
La probabilidad de tiempo de actividad del sistema generalmente se calcula usando las expresiones:
P c (t) = exp(-(t) dt), (t) =? eso),
¿donde? i (t) - tasa de falla del i-ésimo módulo, n - número de módulos del sistema.
Los módulos del mismo nivel jerárquico tienen aproximadamente la misma confiabilidad. Entonces para un sistema de K grupos de módulos del mismo nivel:
P c (t) = exp(- n i ? i (t) dt), (t) =n i ? eso),
donde n i es el número de módulos del i-ésimo nivel de la jerarquía.
Para una ley de distribución exponencial, cuando la tasa de fallas puede considerarse una constante:
(t) = const, P c (t) = exp(-t).
En el caso general, la confiabilidad del diseño depende de la relación de fuerza y resistencia a la carga que el equipo debe soportar durante la operación. Aquí, la fuerza se entiende como la capacidad del equipo para resistir la temperatura externa, la mecánica, la humedad y otras influencias sin daños, la estabilidad: la capacidad de trabajar bajo las mismas influencias.
Crear equipos sin excesivos márgenes de seguridad es una tarea importante y difícil, ya que el diseñador no siempre tiene claros los parámetros cuantitativos de las influencias externas, no existen o son imprecisos los modelos matemáticos que permiten realizar una estimación muy aproximada. Esto conduce a la introducción en el diseño de márgenes de seguridad y estabilidad sobreestimados, los denominados coeficientes de ignorancia, cuyo refinamiento es una condición para asegurar con éxito una determinada fiabilidad a un coste mínimo.
Introducción
1. Selección y justificación del esquema del circuito eléctrico
4. Cálculos de confiabilidad en el diseño de equipos electrónicos
Especificación
Literatura
Introducción
La electrónica de semiconductores es un campo progresivo de la ciencia y la tecnología. Ya en la primera década desde la invención de los transistores, los dispositivos semiconductores han encontrado aplicación amplia en los más diversos equipos, desplazando a fondo los tubos de vacío. Esto se debió a su ventaja sobre estos últimos, como el bajo consumo de energía, la ausencia de circuitos de calefacción, un diseño en miniatura, alta resistencia mecánica y disponibilidad para el funcionamiento casi instantánea, lo que permitió cambiar radicalmente apariencia y funcionalidad equipo. Reducción significativa de sus dimensiones generales y consumo de energía. En particular, se han generalizado las radios portátiles de pequeño tamaño, las grabadoras y los televisores que funcionan con baterías. Las posibilidades de la tecnología informática se han ampliado enormemente: la potencia informática y la velocidad de los ordenadores han aumentado de forma espectacular, con una reducción significativa de las dimensiones generales y el consumo de energía. Gracias a los dispositivos semiconductores discretos, el equipo subió con confianza a bordo de aviones, cohetes, penetró en el espacio, asumiendo cada vez más las funciones de gestión de procesos y diversos objetos, que anteriormente era un área indivisa de la actividad humana.
La introducción de dispositivos semiconductores y circuitos integrados en equipos radioelectrónicos se llevó a cabo en condiciones de superar dificultades significativas. Uno de los principales problemas en este caso fue el problema de garantizar la alta confiabilidad del funcionamiento de los dispositivos en el equipo. Teóricamente, la durabilidad de un dispositivo semiconductor ideal se estimó en varios cientos de años. Y tal predicción debe considerarse una justificación, ya que se basa en el hecho de que la durabilidad de un dispositivo en el que no hay partes mecánicas móviles y se utiliza un semiconductor sólido como región activa está determinada principalmente por la resistencia al desgaste de los materiales estructurales. y la tasa de degradación de los procesos físicos y químicos estimulados por el paso de corriente a través del dispositivo y factores externos. En la práctica, tales pronósticos prometedores no se confirmaron. Los dispositivos semiconductores reales que reemplazaron a las lámparas tenían una durabilidad relativamente baja y fallaron.
El surgimiento del problema de confiabilidad en la electrónica se remonta a principios de los años cincuenta, cuando el desarrollo de la tecnología condujo a la creación de equipos electrónicos complejos y la transferencia de funciones básicas de control a los mismos. Durante este período, los especialistas se encontraron con fallas muy frecuentes en los equipos y, en primer lugar, debido a la imperfección de sus circuitos y elementos de baja calidad. Para superar las dificultades que habían surgido, se necesitaba un enfoque científicamente sólido para garantizar alto rendimiento varios equipos y dispositivos incluidos en él. Este enfoque resultó en la creación de una nueva dirección científica: la ciencia de la confiabilidad.
Las principales disposiciones de la teoría general de la confiabilidad son la base para el desarrollo de problemas aplicados de confiabilidad en varios campos de la tecnología, incluida la electrónica de semiconductores.
Una gran cantidad de trabajo encaminado a mejorar la confiabilidad de los dispositivos semiconductores y circuitos integrados, en nuestro país y en el exterior, y progreso realizado en esta área, en la mayoría de los casos, el funcionamiento de los dispositivos en funcionamiento está garantizado con confiabilidad, caracterizada por una tasa de falla. Sin embargo, el constante crecimiento de la complejidad de los equipos radioelectrónicos, la expansión de las funciones de control que realiza, plantean requisitos cada vez más estrictos para los componentes. Esto, a su vez, estimula la expansión del frente de trabajo en el campo de la confiabilidad y hace necesario generalizar periódicamente los resultados obtenidos.
La base material de todo el sistema es un subsistema para recopilar datos sobre confiabilidad y analizar fallas de instrumentos en todas las etapas de su ciclo vital. La consistencia de todos los componentes del sistema de aseguramiento de la confiabilidad, la mejora continua de las bases organizativas del sistema debe seguir el ritmo del progreso en el campo de la electrónica de semiconductores.
1. Selección y justificación del esquema eléctrico estructural
La unidad de conversión de código está diseñada para convertir el código binario-decimal de programas tecnológicos en código binario e inversamente convertir el código binario en código binario-decimal para obtener cintas perforadas corregidas y duplicados utilizando un perforador PL.
El bloque consta de subbloques:
SB-443 3.082.443 E3 - interfaz;
SB-442 3.082.442 E3 - parte común del convertidor;
SB-441 3.082.441 E3 - conversión de binario a BCD (2/2-10);
SB-440 3.082.440 E3 - conversión de BCD a binario (2-10/2).
La CPU controla el bloque a través de registros que tienen direcciones:
166622 - RD 1 palabra;
166624 - RD 2ª palabra;
Formato RS, dígitos:
2 1 - conversión 2-10/2, escrita, leída por la CPU;
2 2 - conversión 2/2-10, escrita, leída por la CPU;
El intercambio de datos entre la CPU y el bloque se realiza mediante operaciones de software.
Dado que el bloque BOD y el bloque de multiplicación tienen una interfaz, el acceso a los bloques está determinado por el bit de la dirección AO4. Para el BPC, la descarga de AO4 es igual a uno, para el bloque de multiplicación es cero.
Las direcciones de los registros BOD, habiendo pasado por los formadores de bus (chips D1 - D4), se decodifican en SA (chips D9, D10, D15) y se almacenan en el registro de direcciones RA (chips D11, D12 de la subunidad SB-443 ).
Las señales de control "A00 - A04", "BYTE", "SALIDA" ingresan a la celda común del convertidor de código y se utilizan para escribir información en RD (chips D5 - D11) y PC (chips D13, D14).
Los datos del RD ingresan a los convertidores de códigos, donde, según el tipo de conversión determinado por el estado de los bits RS, los códigos se convierten.
2. Definiciones básicas de la teoría de la confiabilidad
Todos los productos industriales, incluidos los dispositivos semiconductores y los circuitos integrados, se caracterizan por un parámetro como la calidad, que es un conjunto de propiedades del producto que determinan su idoneidad para satisfacer ciertas necesidades de acuerdo con el propósito.
Las propiedades del producto se dividen en simples y complejas. La confiabilidad se define como una de las propiedades complejas fundamentales de los productos y se define como la propiedad de un objeto de mantenerse en el tiempo, dentro de límites establecidos, caracterizando la capacidad de realizar las funciones requeridas en modos y condiciones dadas de mantenimiento, reparación, almacenamiento y transporte.
Para describir un dispositivo en particular, se utilizan los conceptos de estado reparable y operable. Reparable significa la condición del dispositivo, en la que cumple con todos los requisitos de la documentación reglamentaria o de diseño.
La operabilidad es un estado en el que todos los parámetros que caracterizan la capacidad del dispositivo para realizar las funciones especificadas cumplen con la documentación reglamentaria y técnica o de diseño, capaz de realizar las funciones principales en este estado, o daño que no afecta los parámetros eléctricos (violación de la marca, astillas, arañazos, abolladuras en el cuerpo).
El concepto fundamental de la teoría de la confiabilidad es la definición de falla como un evento que consiste en la violación de un estado saludable. En este caso, una violación del estado de trabajo se entiende como un cese repentino del funcionamiento del dispositivo o cambios significativos en los parámetros eléctricos. Una característica del dispositivo asociada a su funcionamiento es el tiempo de funcionamiento, que es la duración del volumen de trabajo del dispositivo. El tiempo de funcionamiento se mide en horas. El tiempo de funcionamiento del dispositivo en horas desde el inicio de la operación hasta el inicio del estado límite se denomina recurso técnico. La duración del calendario desde el inicio de la operación hasta el inicio del estado límite se denomina vida útil. La fiabilidad se entiende como la propiedad del dispositivo para mantener continuamente un estado de funcionamiento durante algún tiempo o algún tiempo de funcionamiento.
De esto se deduce que esta propiedad refleja el contenido principal de la confiabilidad, ya que el objetivo principal de cualquier dispositivo utilizado para el propósito previsto es realizar correctamente las funciones previstas durante un cierto período de tiempo.
Con respecto a los dispositivos semiconductores y microcircuitos, la confiabilidad se entiende como la capacidad de mantener continuamente los parámetros originales cuando se usan en modo rectificador, amplificador, conmutación y otros, debido a los circuitos y condiciones de operación.
3. Características cuantitativas de la teoría de la fiabilidad
Los criterios de confiabilidad se utilizan para evaluar los equipos.
El criterio de confiabilidad es un signo por el cual se evalúa la confiabilidad de varios productos, y la característica es el valor cuantitativo del criterio de confiabilidad de un producto en particular.
Fiabilidad de funcionamiento de los equipos radioelectrónicos.
Nomenclatura de indicadores de mantenibilidad tecnología Medica.
La elección de indicadores de mantenibilidad de equipos médicos debe basarse en los siguientes principios:
1. La posibilidad de vincular los indicadores de mantenibilidad de equipos médicos con otros indicadores de su confiabilidad y fabricabilidad durante el mantenimiento y la reparación.
2. Ausencia de indicadores redundantes.
3. Capacidad de verificación de indicadores.
Fiabilidad de los equipos electrónicos. Llamado a la propiedad de los dispositivos para realizar funciones específicas mientras mantienen el rendimiento dentro de ciertos límites durante el período de tiempo requerido.
La dependencia de la tasa de falla de los elementos del equipo electrónico se puede expresar de la siguiente manera:
Sección I - caracteriza el tiempo de rodaje de los elementos de equipos electrónicos (la naturaleza del cambio en las fallas).
Sección II - caracteriza el período de operación de los dispositivos en estado estable, cuando la tasa de falla es constante.
Sección III - caracteriza la tasa de falla creciente cuando el dispositivo alcanza su estado límite.
El conjunto de propiedades del producto que determinan su idoneidad para satisfacer determinadas propiedades y requisitos se denomina calidad de equipos electronicos .
El parámetro principal que determina la calidad de los equipos electrónicos es la confiabilidad de su trabajo. La confiabilidad se puede definir como:
PAGS- el número de dispositivos que funcionan correctamente durante el tiempo t al número total de dispositivos puestos en funcionamiento. El funcionamiento sin fallos de los dispositivos médicos se caracteriza por la tasa de fallos λ .
Tasa de fracaso λ es la probabilidad de fallas de un dispositivo no reparable por unidad de tiempo después de un cierto período de operación t siempre que durante este tiempo no haya ocurrido la falla de este dispositivo. Considerando la curva de tasa de falla, se puede argumentar que la naturaleza de la tasa de falla de los elementos cambia aproximadamente de acuerdo con esta dependencia.
La mayoría de los dispositivos electrónicos tienen una tasa de fallas constante durante el funcionamiento normal. Esto indica que el material de los elementos no ha pasado el período de envejecimiento y están funcionando normalmente.
La tasa de falla de los elementos individuales del equipo electrónico indica con qué frecuencia fallan sus elementos individuales:
, donde - el número de elementos que fallaron (no funcionaron), - el número total de productos
La fiabilidad del funcionamiento de los equipos radioelectrónicos está muy influenciada por numerosos factores que se pueden combinar en tres grupos principales:
1) Estructural
2) Producción y técnica
3) Operacional
Para mejorar la confiabilidad estructural durante el diseño, es necesario:
1) Desarrollar nuevos esquemas de nodos y bloques de mayor confiabilidad utilizando elementos altamente confiables.
2) Coloque los elementos del circuito de tal manera que garantice su protección confiable bajo la influencia de factores externos e internos.
3) Implementar Buena elección modo de operación de las partes instaladas en el equipo.
El modo de funcionamiento de los elementos está determinado por factores electromecánicos. La experiencia en el funcionamiento de equipos radioelectrónicos demuestra que la correcta elección del modo de carga óptimo ayuda a aumentar su fiabilidad y funcionamiento sin fallos. El factor de carga no debe exceder 0,5.
Un factor constructivo que afecta la confiabilidad de los equipos electrónicos es la elección de las soluciones de diseño, así como la calidad y el desarrollo de la documentación técnica.
Los factores operativos incluyen:
calor, humedad, frío, corrosión, ambiente biológico, radiación electromagnética.
La fiabilidad de REA depende de muchos factores. Los principales se analizan en el capítulo anterior. Se dividen en constructivo-productivo y operativo.
La alta confiabilidad de la instalación en la etapa de diseño está asegurada por:
§ elección de circuitos y soluciones de diseño;
§ sustitución del procesamiento analógico por digital;
§ elección de elementos y materiales;
§ sustitución de interruptores mecánicos y dispositivos de control por electrónicos;
§ elección de modos de funcionamiento de varios elementos y dispositivos;
§ desarrollo de medidas para la conveniencia del mantenimiento y operación;
§ teniendo en cuenta las capacidades del operador (consumidor) y los requisitos de ergonomía.
Al elegir diagramas de circuito Se da preferencia a los circuitos con el menor número de elementos, circuitos con un número mínimo de controles, operación estable en una amplia gama de factores desestabilizadores. Sin embargo, la satisfacción de todas estas condiciones es imposible y el diseñador debe buscar una solución de compromiso.
Lo principal en el equipo diseñado es utilizar elementos cuya confiabilidad cumpla con los requisitos de confiabilidad del propio equipo.
Dado que los requisitos de confiabilidad del hardware crecen constantemente, cada vez más altos requisitos aplicado a la fiabilidad de los componentes.
Las soluciones estructurales también afectan a la fiabilidad de REA. El diseño de bloque grande es tecnológicamente complejo e inconveniente para la reparación. Las soluciones de diseño también deben proporcionar las condiciones térmicas necesarias de los elementos REA, operación sin fallas en condiciones de alta humedad y en condiciones de cargas de impacto y vibración.
La elección correcta de los modos de operación de los elementos afecta significativamente el aumento de la confiabilidad. Anteriormente se indicó que las cargas eléctricas óptimas de los elementos no deben exceder el 40-60% de las nominales.
El mantenimiento es un conjunto de trabajos para mantener la salud o solo la operatividad de un objeto durante la preparación y el uso para el fin previsto, durante el almacenamiento y el transporte.
Mantenimiento REA incluye los siguientes componentes:
§ control del estado técnico;
§ mantenimiento preventivo;
§ suministro;
§ Recopilación y procesamiento de resultados de operaciones.
El control del estado técnico se lleva a cabo para evaluar el estado del equipo, es decir, comparaciones valores verdaderos parámetros de equipos específicos con sus valores nominales, teniendo en cuenta las tolerancias.
Los mantenimientos preventivos, para cuya realización se establecen plazos y tiempos, se denominan mantenimientos programados.
El suministro prevé la recepción de materiales, equipos, instrumentos, herramientas para el mantenimiento preventivo.
La recolección y procesamiento de los resultados de operación se realizan para cuantificar los indicadores operativos y técnicos para un determinado período de operación.
El trabajo preventivo incluye:
§ examen externo y limpieza de equipos;
§ obras de control y ajuste;
§ predicción de fallas;
§ trabajos estacionales, de engrase y fijación;
§ inspecciones técnicas;
§ comprobaciones técnicas.
Inspección visual equipo se realiza para identificar signos externos de posibles averías, comprobar la correcta instalación de los controles, comprobar el estado de los elementos y la instalación. La limpieza del equipo implica eliminar el polvo, la humedad y la corrosión.
La parte del mantenimiento preventivo que consume más tiempo es el trabajo de control y ajuste y el trabajo estrechamente relacionado con la predicción de fallas. Papeles de prueba incluir el control de los parámetros REA en relación con las tolerancias establecidas.
Se realizan trabajos de ajuste para restaurar las propiedades o prestaciones perdidas por el equipo. En el caso de los equipos electrónicos domésticos, en esta etapa se trabaja para reducir el riesgo de incendio de los televisores y restaurar el rendimiento de los cinescopios que han perdido la emisión catódica después de un funcionamiento prolongado.
La predicción de fallas es un método de predicción de fallas basado en la suposición de que la ocurrencia de fallas está precedida por un cambio gradual en los parámetros de un objeto o elementos. La previsión se lleva a cabo para fallas graduales con el fin de reemplazar oportunamente (reparación, ajuste) los elementos relevantes, bloques.
Se llevan a cabo trabajos de fijación, lubricación y estacionales para preparar el equipo electrónico para que funcione en una determinada época del año, para garantizar el rendimiento de las piezas relevantes. En trabajo estacional llevan a cabo medidas para reducir la penetración de humedad en los equipos, aislar (en invierno) y enfriar (en verano) los equipos, utilizar aceites especiales para las distintas estaciones, etc. Después de realizar trabajos temporales en el equipo electrónico, se realizan trabajos de control y ajuste. Para el monitoreo sistemático de la condición técnica del equipo, se llevan a cabo inspecciones técnicas e inspecciones técnicas del equipo.
