- побудова структурної (логічної) схеми, яка базується на аналізі функціо-нування системи, врахуванні резервування, відновлення, контролю роботоздатності елементів;

- вибір методу розрахунку надійності з врахуванням прийнятих моделей опису процесів функціонування та відновлення;

- отримання в загальному вигляді математичної моделі, яка зв’язує показники надійності з характеристиками надійності елементів;

- підбір даних за показниками надійності;

- виконання розрахунку і аналіз отриманих результатів.

Склад перерахованих етапів у значній мірі залежить від вибраних критеріїв відмов та показників надійності, що розраховуються.

При розробці технічних засобів повинні бути визначені такі показники надійності як середнє напрацювання на відмову та ймовірність безвідмовної роботи протягом встановленого часу [9]. При розробці системи управління в цілому необхідно визначити коефіцієнт готовності чи простою системи. Для багатофункціональних систем достатньо проаналізувати надійність основних функцій [8]. Необхідні дані для розрахунку показників надійності елементів слід вибирати за паспортними даними або з довідників [10].

Згідно з рекомендаціями методичних вказівок до дипломного проектування, розрахунок показників надійності доцільно здійснювати для одного з основних за функціональним призначенням вузлів. З одного боку, цей вузол не повинен бути занадто складним. З іншого, – він повинен бути автономним вузлом, що легко виділяється з цілої системи і має завершені властивості, функціональне призначення та набір певних характеристик. Виходячи зі сказаного, в якості вузла детального проектування ( ВДП ) було обрано аналого-цифровий перетворювач, який, в даному розділі, слід розглядати як прилад, що проектується.

Ймовірність безвідмовної роботи є функцією часу t, і в загальному випадку її визначення для будь-якого часового інтервалу створює значні труднощі. Однак для складної апаратури, яка вміщує велику кількість різних елементів, часто виявляється достатнім знати величину середнього напрацювання на відмову Т0, яка визначається як середнє значення випадкових величин інтервалів часу фi між сусідніми відмовами, год. :

. (3.1)

При можливості застосування цього критерію надійності часто користуються зворотною величиною :

. (3.2)

Вона називається інтенсивністю відмови і характеризує середню кількість відмов в одиницю часу. Для ВДП, що розробляється, основними видами відмов слід вважати ті, які найбільш характерні для таких схем :

- відмови типу “не спрацювання” при надходженні одного з керуючих сигналів;

- відмови типу “хибне спрацювання” при відсутності активних рівнів керуючих сигналів.

Інтенсивності відмов елементів в нормальних умовах їх функціонування визначаються за спеціальними таблицями характеристик (див. таблицю 3.1). При розрахунку надійності пристрою в цілому, найчастіше розглядають випадок, коли окремі елементи, ланки і каскади структурної (логічної) схеми для виконання своїх функцій включаються послідовно з частковим коректуванням шляхів передачі сигналів. В даному випадку структурна (логічна) схема, яка базується на аналізі функціонування ВДП, не містить резервних елементів. Тому, якщо припустити статистичну незалежність і випадковість відмов елементів, від яких залежить роботоздатність ВДП, то загальна ймовірність безвідмовної роботи визначається із виразу :

. (3.3)

Відповідно,

, (3.4)

де Pі – ймовірність безвідмовної роботи окремих елементів, ланок, каскадів;

лi – інтенсивність їх відмови.

Врахувати вплив різних факторів на надійність радіоапаратури, таких як електричний режим, навколишня температура, вологість, механічні навантаження, тощо, можна з більшою або меншою степінню точності. Наближений, але найсприятливіший для практичного застосування метод полягає в застосуванні поправочних коефіцієнтів :

, (3.5)

де лном – номінальне (паспортне) значення для нормальних (номінальних) умов роботи ;

ki – поправочні коефіцієнти на m-тий дестабілізуючий фактор (див. таблицю 3.1).

В таблиці 3.1 використано наступні коефіцієнти:

- kт – температурний поправочний коефіцієнт (Т – від +20 до +70 єС);

- kд і kвол – поправочні коефіцієнти умов експлуатації, відповідно, на вібрацію і вологість ( для приміщення з нормальними умовами);

- kн – поправочний коефіцієнт навантаження (номінальне навантаження);

- kрез – поправочний коефіцієнт інтенсивності відмови резервних

елементів;

- kя , kо – поправочний коефіцієнт, відповідно, на якість виготовлення і кваліфікацію обслуговування (середнє).

Таблиця 3.1 – Значення інтенсивностей відмов елементів і пристрою.

Найменування і

тип елементу | К-ть елем.,шт | Номін.

інтенс. від-мови

х 10 – 6, 1/год | Поправочні

коефіцієнти | Інтенс.

відмови групи

ел-тів,

лх10 – 6, 1/год

kт |

kд |

kвол |

kн |

kрез |

kя |

kо

Аналогова МС | 7 | 0,008 | 1,5 | 1 | 1,5 | 1 | 1 | 2 | 1 | 0,252

Цифрова МС | 1 | 0,07 | 1,5 | 1 | 1,5 | 1 | 1 | 2 | 1 | 0,315

Резистор постійний | 11 | 0,05 | 1,5 | 1 | 1,5 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2,475

Конденсатор постійний | 6 | 0,005 | 1,5 | 1 | 1,5 | 1 | 1 | 2 | 1 | 0,135

Плата (гетинакс) | 2 | 0,01 | 1,5 | 1 | 1,5 | 1 | 1 | 2 | 1 | 0,09

Пайка | 154 | 0,01 | 1,5 | 1 | 1,5 | 1 | 1 | 2 | 1 | 6,93

Загальна інтенсивність відмови пристрою л( х 10 – 6, 1/год | 10,197

Розрахунок очікуваної надійності апаратури ведеться за наступною методикою:

- складається структурна (логічна) схема пристрою і визначаються елементи, відмова яких призводить до відмови усього пристрою;

- складається таблиця умов і режимів роботи елементів і визначається їх результуюча інтенсивність відмови;

- за даними таблиці 3.1 визначається сумарна інтенсивність л( відмови пристрою.

За отриманим з таблиці 3.1 значенням л( сумарної інтенсивності відмови пристрою, обчислюємо середнє напрацювання на відмову Т0, застосовуючи формулу (3.2) :

.

Далі наведено формулу для заданого часу безвідмовної роботи при вказаній ймовірності безвідмовності (звичайно 0,95) і визначено час безвідмовної роботи, год.