Технические средства охраны и безопасности. Датчики движения

Если на входы А и В подать два положительных импульса, сигнал на выходе Q будет соответствовать площади их совпадения (но с инверсией!)

Таблица 2.3 Таблица истинности ИС К561ЛА7

Таблица 2.4 Таблица характеристик микросхемы К561ЛА7

Микросхема К561ЛН2 - шесть логических элементов НЕ с буферным выходом и с повышенной нагрузочной способностью.

На рисунке 2.8 показано условное графическое обозначение (УГО), на рисунке 2.9 ее функциональная схема, назначение выводов указано в таблице 2.6, характеристики микросхемы указаны в таблице 2.7.

Рисунок 2.8 УГО микросхемы К561ЛН2

Микросхема К561ЛН2 содержит шесть буферных инверторов. Для микросхемы необходимо лишь одно напряжение питания (на вывод 14), поэтому она удобна как транслятор логических уровней. Если на вывод 14 подано коллекторное напряжение Uи.п. = 5В, то можно передавать уровни от КМОП к ТТЛ, причем нагрузочная способность инвертора - два ТТЛ входа

(т.е. при выходном напряжении низкого уровня не менее 0.4В). Микросхема ЛН2 непосредственно заменяет К176ПУ2 и К176ПУЗ. При Uи.п. = 5В время задержки распространения - не более 80нс, при Uи.п. = 10В -- неболее 55 ис.

Рисунок 2.9 Функциональная схема ИС К561ЛН2

Рисунок 2.10 Шесть буферных инверторов

Таблица 2.5 Таблица характеристик микросхемы К561ЛН2

Микросхема К1056УП1(TBA2800) - усилитель импульсного инфракрасного (ИК) излучения.

На рисунке 2.11 показано условное графическое обозначение (УГО), на рисунке 2.12 показана функциональная схема микросхемы К1056УП1.

Рисунок 2.11 УГО микросхемы К1056УП1(TBA2800)

Рисунок 2.12 Функциональная схема ИС К1056УП1

Предварительный усилитель ИК сигнала К1056УП1(ТВА2800) предназначен для предварительного усиления импульсных ИК сигналов. Усилитель содержит четыре узла: управляемый усилитель I, усилитель II, усилитель выделения импульсов III и инвертор IV [1](рисунок 2.12).

Назначение выводов микросхемы ТВА2800: 1 -- общий вывод входного сигнала; 2 -- вывод подключения конденсатора к усилителю I; 3 -- вывод напряжения питания; 4 -- вход усилителя III; 5 -- выход усилителя II; 6 -- вывод для регулировки соотношения сигнал/шум; 7 -- выход отрицательных импульсов; 8 -- выход положительных импульсов; 9 -- общий вывод выхода; 10 -- тестовый вывод; 11 -- вход усилителя II; 12 -- выход усилителя I; 13 -- общий вывод усилителя II; 14 -- вход усилителя I.

Усилитель I имеет большой динамический диапазон. Благодаря этому гарантируется работоспособность при ярком окружающем свете и в условиях засветки модулированным светом частотой 50 Гц от флуоресцентных ламп (ламп дневного света). Кроме того, работоспособность сохраняется и при засветке интенсивным ИК излучением. Такая ситуация возможна при непосредственной близости отражающей поверхности объекта от излучателя и фотоприемника. Усилитель II служит для дальнейшего усиления сигнала, а усилитель III -- для отделения импульсной составляющей от шумов. Инвертор IV обеспечивает дополнительное инвертирование отрицательных импульсов с выхода усилителя III (вывод 7) в положительные (вывод 8). Введение дополнительного резистора между выводом 6 и общим проводом увеличивает шумовую устойчивость, но снижает чувствительность по входу. Микросхема сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания в пределах 4.5…6В. Максимальный потребляемый ток - не более 2мА.

Транзистор КТ972А - биполярный проводимости типа n-p-n.

Рисунок 2.13 Транзистор КТ972А

Электрические параметры транзистора КТ972А:

Ток коллектора максимальный 4 мА

Напряжение коллектор-база максимальное 60 В

Напряжение эмиттер-база максимальное 5 В

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер 1,5 В

Максимальная мощность 8 Вт

Максимальная температура работы транзистора 60°С

Транзистор КТ3102ЕМ - биполярный маломощный транзистор с проводимостью типа n-p-n.

Рисунок 2.14 Транзистор КТ3102ЕМ

Электрические параметры транзистора КТ3102ЕМ:

Ток коллектора максимальный 200 мА

Напряжение коллектор-база максимальное 20 В

Максимальная мощность 250 Вт

Максимальная температура работы транзистора 85°С

Конденсатор К50 - 6 - оксидно-электрические конденсаторы предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего напряжения, а так же в импульсных режимах. Секция таких конденсаторов состоит из двух свернутых в рулон полос алюминиевой фольги, разделенных прослойкой из бумаги или ткани, пропитанных пастообразным электролитом. Секция помещается в алюминиевый цилиндрический корпус. Конденсаторы изготавливаются уплотненной конструкции и герметизированные.

Конденсатор К10 - 17 - это изолированные монолитные конденсаторы, имеющие надежное защитное покрытие.

3. Техническая часть

3.1 Оценка надёжности радиоэлектронной аппаратуры

Исходными данными для расчета показателей надежности типовых конструкций радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) являются: принципиальная схема с указанием типов деталей, входящих в неё, режим работы всех деталей (электрические, климатические и механические), значения интенсивности отказов всех типов деталей при нормальных и фактических режимах, значение среднего времени безотказной работы и дисперсия для элементов, подверженным постепенным отказам.

Для типовых конструкций различного уровня рассчитываются следующие показатели: интенсивность отказов для типового элемента замены (ТЭЗ); интенсивность отказов и наработка на отказ для панели (блока); интенсивность отказов, наработка на отказ и среднее время восстановления для рамы и стойки. При оценки показателей надежности типовых модулей необходимо выявить те элементы конструкций, которые могут привести к их отказу ("компоненты надёжности"). К основным "компонентам надёжности" типовых конструкций РЭА можно отнести: комплектующие элементы (интегральные схемы и электрорадиоэлементы); элементы монтажа (различного вида линии связи (сварные, паяные соединения, разъёмы, печатные платы, металлизированные отверстия)); прочие элементы (трансформаторы, катушки индуктивности). Для всех этих элементов преобладающим является внезапные отказы.

Основным показателем надежности элементов РЭА является срок службы и вероятность безотказной работы. При анализе работоспособности аппаратуры возможны два состояния: аппаратура сработала безотказно или произошёл отказ. В сумме вероятность отказа и вероятность безотказной работы должна давать единицу. Так, если допустимая вероятность отказа 1% (0,01), то вероятность безотказной работы будет составлять 99% (0,99). Более точно является вероятность безотказной работы за гарантируемый интервал времени, например, вероятность безотказной работы 0,99 за 100 часов. Это значит, что если взять достаточно большое количество одинаковых изделий, то за 100 часов на каждую сотню изделий придётся один отказ. Если за 100 часов 100 изделий набирает один отказ, то "поделив" его поровну, можно считать, что за 100 часов одно изделие "набирает" 0,01 отказа, за следующие 100 часов ещё 0,01 отказа. И, в конце концов, полный отказ наберётся за 100*100=10000 часов. Это и называется среднем временем безотказной работы или наработкой на отказ. От этого критерия определения надёжности работы мы можем перейти к обратной величине.

Если за 100 часов изделие набирает 0,01 отказа, то за один час работы эта доля должна быть в 100 раз меньше, т.е. 0,0001 отказа в час. Эта величина называется частотой или интенсивностью отказов и является величиной обратной по отношению к среднему времени безотказной работы.

Эта величина является статистической, усреднённой, справедливой для достаточно большого количества изделий и в пределах ресурсного периода, т.е. в пределах среднего срока службы изделия. Этой величиной можно характеризовать и надёжность отдельных элементов аппаратуры, и всего электронного оборудования. Интенсивность отказов электронной аппаратуры будет равна сумме интенсивности отказов всех элементов этой аппаратуры:

где л - интенсивность отказов. Тогда наработка на отказ будет равна:

3.2 Расчёт надёжности

Задачей расчета является определение вероятности Р(t) безотказной работы на 1000 часов эксплуатации и общее время безотказной работы t(m). Вероятность безотказной работы должна учитывать отказы:

катастрофический (внезапный), параметрический (постепенный).

При работе элементов РЭА и всего устройства в целом используются ряд положений надежности:

1. Вероятность безотказной работы элементов РЭА одного типа

где N - число компонентов в элементе, P - вероятность безотказной работы компонента i-го числа.

2. При нормальной эксплуатации в лабораторных условиях (t°C=20), когда закончен период приработки, интенсивность отказов может быть принята постоянной. Имеется специальная справочная таблица, где указывается интенсивность отказов для всех компонентов РЭА.

Для элементов состоящих из группы компонентов, суммарная интенсивность определятся как

3. Величина наработки на отказ (время безотказной работы) определяется по закону:

4. Вероятность безотказной работы за время t

где t берется как правило равное 1000 часов.

5. Значение интенсивности отказов компонентов РЭА зависит от условий работы аппаратуры и режимов использования компонентов. Фактически интенсивность отказов зависит от нагрузки на элементы и температуры. Для учета этих факторов используется поправочный температурный коэффициент Кт в зависимости от коэффициента нагрузки Кн .

Предварительно, если есть такая возможность, необходимо рассчитать Кн , используя реальные значения токов и напряжений, а также рассеиваемой мощности на элементах предлагаемого устройства. Если такой возможности нет, то выбирают наихудший случай, тогда считают, что элемент работает со 100% нагрузкой то есть Кн = 1.

Температура может меняться в пределах от 20°С (нормальные лабораторные условия) до 60°С и выше.

Таблица 3.1 Поправочный температурный коэффициент Кт для германиевых диодов и резисторов

Таблица 3.2 Поправочный температурный коэффициент Кт для кремниевых диодов

Таблица 3.3 Поправочный температурный коэффициент Кт для германиевых диодов транзисторов

Таблица 3.4 Поправочный температурный коэффициент Кт для интегральных схем при Кн=1

Можно использовать для кремниевых транзисторов

Таблица 3.5 Поправочный температурный коэффициент Кт для керамических конденсаторов

Таблица 3.6 Поправочный температурный коэффициент Кт для бумажных и металлобумажных конденсаторов

Таблица 3.7 Поправочный температурный коэффициент Кт для трансформаторов и других моточных изделий

Причем достаточно тяжелые эксплуатационные условия Кн =1 и Т°С= 60. Для этих технических условий выбираем поправочный коэффициент Кт.

6. В реальных условиях эксплуатации элемента РЭА могут подвергаться воздействию: вибрации, ударов, давлению, солнечной и проникающей радиации и других факторов. Поэтому надежность элементов реальной аппаратуры значительно отличается от надежности аппаратуры в лабораторных условиях эксплуатации элементов. Ориентировочный расчет производится с помощью интегрального поправочного коэффициента К_л.

По техническим условиям устройство относится к стационарно-наземным устройствам, т.е. К_л = 10.

Таблица 3.8 Перечень элементов в устройстве

_О = N_i * _i * К_Т = 3*1,5 * 0,2* 10^-6 + 10* 2 * 0,5*10^-6 + 1*1,5 * 0,5*10^-6 +1*1,5 * 0,5*10^-6+11*3,2*0,1*10^-6+2*1,5*0,1*10^-6+1*1,5*0,1 * 10^-6 (0,9+10+1,5+3,52+0,3)*10^-6=16,37*10^-6

_i = ₀ * K = 16,37 * 10^-6 *10 = 16,37 * 10^-5

1/16,37 * 10^-5 = 6108,7ч

Размещено на Allbest.ru