Дипломная работа на тему Анализ избирательных фильтров. ВКР на тему Анализ избирательных фильтров. Законом от 3 июля 2016 г. 226фз О войсках национальной гвардии Российской Федерации
 Скачать 0.72 Mb.
|
|
ИТОГО: 27 2214 2980 Всего устройство состоит из 27 элементов, а именно: 1. резистор - 13 шт; 2. конденсатор - 4 шт; 3. компаратор - 5 шт; 4. шифратор - 1 шт; 5. память - 1 шт; 6. микросхема - 1 шт; Исходя из представленного расчета радиоэлементов, представлена печатная плата входного фильтра технического средства охранной сигнализации с повышенными избирательными показателями (приложение Д). Итак, в данном разделе, на основании принципиальной схемы была выработана конструкция разрабатываемого устройства в виде печатной платы. На основе этих двух разделов посчитаем тактико-экономические показатели входного фильтра технического средства охранной сигнализации с повышенными избирательными показателями. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 40 ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ 7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ВХОДНОГО ФИЛЬТРА ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ С ПОВЫШЕННЫМИ ИЗБИРАТЕЛЬНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ Технико-экономические показатели - это специфические экономические отношения, возникающие по поводу наиболее эффективных путей использования материальных, трудовых и финансовых ресурсов для выполнения стоящих перед войсками национальной гвардии задач. Технико-экономические показатели, основываясь на принципах системного подхода, исходит из того, что оптимальные решения частных задач должны находиться в соответствии с интересами (целями) более общих задач высшего уровня, а любой объект, относительно которого должно быть принято решение, рассматривается как часть целого, как элемент системы. Основная задача любого средства охранной сигнализации - это обнаружение нарушителей, без которого невозможна организация эффективного противодействия. Другая ее задача - удержание нарушителей от совершения противоправных действий. Удержание обеспечивается внедрением такой системы, которую потенциальные нарушители рассматривают как непреодолимое препятствие. Под непреодолимостью следует понимать неминуемость обнаружения нарушителей техническими средствами, и защищенность системы охранной сигнализации от преодоления путем «обхода» или «обмана». Если эффективность обнаружения еще можно оценить в численном выражении, то измерить эффективность удержания численно невозможно. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 41 ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ 7.1 Расчёт стоимости разрабатываемого входного фильтра технического средства охранной сигнализации с повышенными избирательными показателями На первом этапе расчета определяется стоимость комплектующих радиодеталей, радиокомпонентов, комплектующих изделий и материалов. Для этого необходимо подсчитать количество, однотипных радиодеталей в схеме устройства, выбрать их номенклатуру, оценить количество и возможные типы и марки установочных изделий и материалов, по прейскурантам определить стоимость единицы каждого типа изделия. Следует иметь в виду, что стоимость радиоэлектронных устройств в значительной степени зависит от стоимости комплектующих изделий. По этому, проектируя схему и выбирая для нее элементы, нужно анализировать не только их функциональные характеристики, но и цену. При этом следует выбирать наиболее дешевые элементы, которые по своим функциональным свойствам еще удовлетворяют общим требованиям, предъявляемым к изделию. Для каждой группы однотипных изделий определяется суммарная стоимость, а затем общая стоимость всех комплектующих изделий. Прочие расходы, будут указаны в таблице 2 где включает себя стоимость и затраты на обработку проектируемого устройства. Главной целью экономического анализа ставит не просто экономию средств любой ценой, а поиск таких путей организации мероприятий, которые приводят к достижению целей управления при минимальном расходовании материальных, трудовых и финансовых ресурсов. Выбор оптимального варианта принимаемого решения может считаться вполне обоснованным в том случае, когда он осуществляется на основе его количественной оценки по избранному критерию оптимальности. Всякому количественному анализу должен предшествовать качественный анализ, необходимый для четкой и конкретной формулировки целей и задач, а также Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 42 ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ обоснования критерия выбора оптимального решения. Количественный анализ завершается опять качественным анализом, но уже связанным с интерпретацией полученных результатов и подготовкой предложений для командира или начальника, принимающего решение. Основная задача разрабатываемого устройства - это обеспечить необходимой энергией те средства, которые подключены на устройство. Стоимость разрабатываемого элемента приведена в 6 разделе «Конструкция» (таблица 7). 7.2 Оценка эффективности разрабатываемого входного фильтра технического средства охранной сигнализации с повышенными избирательными показателями Интенсивность отказов элементов могут быть либо постоянными, либо меняться в зависимости от времени эксплуатации элемента. В соответствии с этим надёжность элементов также может зависеть или не зависеть от времени эксплуатации элемента. Таким образом, не смотря на то что надёжность всегда функционально зависит от наработки t , она не обязательно должна изменяться с увеличением времени эксплуатации элемента или системы. В том случае, когда надёжность не зависит от времени эксплуатации, элемент или система, имевшие за период работы надёжность P(t) , будут иметь в некоторый последующий период той же продолжительности ту же самую надёжность P(t) , даже если между этими периодами элемент или система проработали в течение сотен и тысяч часов. Эта особенность свойственна элементам с надёжностью, описываемой экспоненциальной формулой, параметры которых не ухудшаются с течением времени и которые подвержены только внезапным отказам. Надёжность системы, построенной из таких элементов, также может описываться экспоненциальной формулой, если элементы её соединены последовательно, но она будет описываться не Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 43 ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ экспоненциальной формулой, когда они соединены параллельно или по любой другой схеме. В тех случаях, когда надёжность играет важную роль, необходимо принять все меры, чтобы правильно составить план замены элементов и тем самым получить уверенность, что элементы работают только в пределах периодов их нормальной эксплуатации. Такой подход особенно важен для систем, предназначенных к применению в течение длительного времени, для которых должно быть особенно регулярное обслуживание. Таким образом, в системах, в которых предусмотрено обслуживание, имеют место только внезапные отказы, и это означает, что для анализа надёжности элементов таких систем всегда можно с успехом пользоваться формулой: ϱ − λ ( t) , (27) где е - основание натуральных логарифмов; λ - интенсивность внезапных отказов. Это в значительной степени упрощает расчёт надёжности сложных систем. Таким образом, можно рассчитать вероятность отсутствия отказов, или надёжность, а так же вероятность отказа или ненадёжность для любого времени t . Это наиболее распространённое свойство распределения Пуассона, которое часто встречается при инженерных расчётах и основанное на числе е=2,71828. 7.3 Выбор и обоснование частных и обобщенного критерия оценки эффективности функционирования предлагаемого входного фильтра технического средства охранной сигнализации с повышенными избирательными показателями Здесь под эффективностью понимается вероятность безотказной работы в течение заданного периода времени. Определение эффективности Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 44 ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ разрабатываемого устройства производится в обязательном порядке, так как от эффективности зависит, примут ли его на вооружение или нет. Что бы лучше понять и применить методы расчёта вероятности безотказной работы предлагаемого разрабатываемого устройства необходимо сформулировать: надёжность устройства, или вероятность того, что устройство не откажет в течение заданного временного интервала, является простой экспоненциальной функцией временного интервала, если известно, что устройство безотказно работало вплоть до начала выделенного интервала и что этот интервал не выходит за пределы периода нормальной эксплуатации устройства. Частным критерием в данном случае является интенсивность отказов и определяет надёжность устройства в целом. Обратная величина интенсивности отказов, т, называемую средней наработкой на отказ. По определению, для экспоненциального случая: m= 1 λ , (28) где m - средняя наработка на отказ; λ - интенсивность отказов. Этот временной параметр, точно так же как интенсивность отказов, полностью определяет надёжность устройства при экспоненциальном законе нарастания отказов. Функцию надёжности P(t) , называемой так же функцией вероятности безотказной работы, можно записать в такой форме: P(t)=e − t / m (29) На рисунке 15 представлен график вероятности P(t) безотказной работы как функции времени t . Важно отметить, что абсцесса t не измеряет текущего времени или общего суммарного времени работы устройства с момента изготовления. Время доставляют только часы какого-то произвольного выбранного периода работы, причем t=0 означает начало рассматриваемого периода, а не тот календарный нуль времени, когда устройство впервые вступает в действие. Для того чтобы отличать общее суммарное время работы устройства от заданного временного интервала Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 45 ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ работы, было бы целесообразно использовать для первого обозначения Т , а для второго t . Однако, если всегда помнить о различии этих двух времён, можно в том и другом случае пользоваться одним и тем же обозначением t Рисунок 15 – Вероятность P(t) безотказной работы как функция времени t Время t в формуле измеряется в часах или в других единицах времени работы устройства в течение произвольного выбранного периода независимо от того, сколько часов устройство уже проработало до этого выделенного периода. Это позволяет рассчитать вероятность безотказной работы устройства в течение любого временного промежутка в пределах периода нормальной эксплуатации устройства, т.е. за время «задания», имеющего некоторую продолжительность t , отсчитываемую от момента t=0 r означающего начало задания. Поэтому часто называют Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 46 ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ временем выполнения задания. Предполагается, что устройство безотказно выполнено предыдущие задания и что во время выполнения данного задания не закончится его период нормальной эксплуатации. Первое предположение записывается в виде условия: Р=1 при t=0 и означает, что устройство исправно к началу операции. Второе предположение содержится в исходном допущении: λ=const Из графика (рисунок 15) следует далее, что время неограниченно, что, казалось бы, не имеет смысла. Однако если учитываются только внезапные отказы, то вероятность отказа устройства станет равной единице только при неограниченной продолжительности работы. Другими словами, вероятность безотказной работы устройства равна нулю только для бесконечно большого значения t . Ясно, что при этих утверждениях износ во внимание не принимается. Конечно, если устройство и не отказывает из-за случайных причин, оно рано или поздно откажет вследствие износа. Но здесь рассматриваются только внезапные отказы, а это означает, что работоспособность устройства вне периода нормальной эксплуатации не определяется. В практике обычно требуется найти вероятность безотказного выполнения задания определённой длительности. Длительности заданий почти всегда меньше периода нормальной эксплуатации устройства и обычно много меньше средней наработки на отказ. На основании сказанного в качестве частного и обобщенного критерия эффективности предлагаемого разрабатываемого устройства может быть принята интенсивность отказов и вероятность безотказной работы описываемой равенством. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 47 ДР 21 ИТСО 229.2116 7.4 Структура математической модели оценки эффективности предлагаемого входного фильтра технического средства охранной сигнализации с повышенными избирательными показателями Важным эксплуатационным показателем разрабатываемого устройства является его надёжность работы. Расчёт надёжности заключается в определении показателей надёжности по известным характеристикам, составляющих схему и конструкцию разрабатываемого устройства, т.е. компонентов и конструктивных элементов с учётом режимов и условий эксплуатации. Для расчёта надёжности необходимо иметь структуру математической модели разрабатываемого устройства. При её составлении предполагается, что отказы компонентов и элементов конструкции независимы, а компоненты, элементы и система в целом могут находиться в одном состоянии: работоспособном или не работоспособном. Компонент или элемент, при отказе которого отказывает разрабатываемого устройства, считается последовательно соединенным в логической схеме надёжности. Проведение математического моделирования разрабатываемого устройства преследовало решение следующих задач: 1. провести расчёт вероятности безотказной работы силового блока предлагаемого разрабатываемого устройства; 2. провести расчёт вероятности безотказной работы фильтра предлагаемого разрабатываемого устройства; 3. провести расчёт вероятности безотказной работы стабилизатора напряжения предлагаемого разрабатываемого устройства; 4. провести расчёт вероятности безотказной работы предлагаемого разрабатываемого устройства в целом с учётом поправочных коэффициентов. P(t)=e − λ ( t) , (30) Вероятность безотказной работы численно показывает степень Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 48 ДР 21 ИТСО 229.2116 объективной возможности отсутствия отказа в заданном интервале времени и для одного элемента определяется из выражения: где: P(t) - вероятность безотказной работы в течении определенного времени; A (t) - интенсивность отказов; е - основание натуральных логарифмов. Как известно интенсивность отказов X это статический показатель, определяющийся по справочной литературе. Средняя наработка до отказа одного элемента с интенсивностью его отказов связана следующей зависимостью: T ср = 1 λ ( t) , (31) где: Тср - средняя наработка до отказа одного элемента. Для определения показателей надёжности составляется схема замещения разрабатываемого устройства, в состав которой входят основные функциональные узлы разрабатываемого устройства. Схема имеет последовательное соединение элементов, если отказ функционального узла наступает при отказе одного из элементов и параллельное - при резервировании работы элементов функционального узла разрабатываемого устройства. При последовательном соединении элементов вероятности безотказной работы узла определяется по формуле: P y ( t)=Π i=1 n ( 1−P i ( t)) , (32) где: i - номер элемента; n - число элементов. При параллельном соединении элементов безотказной работы узла определяется по формуле: P y ( t)=1−Π i=1 n ( 1−P i ( t)) , (33) Окончательный расчёт вероятности безотказной работы Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 49 ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ разрабатываемого устройства и средней наработки до отказа выполняется тогда, когда известны реальные режимы работы его функциональных узлов и элементов. Элементы разрабатываемого устройства находятся обычно в различных режимах работы. Это влияет на надёжность, как разрабатываемого устройства в целом, так и на его функциональные узлы. На практике для уточнения показателей надёжности применяют поправочные коэффициенты интенсивности отказов, позволяющих учесть влияние различных факторов на надёжность разрабатываемого устройства. В общем случае интенсивность отказов элементов зависит от следующих основных факторов: 1. электрического режима работы элемента; 2. давления, температуры и влажности окружающей среды; 3. вибрационных воздействий; 4. механических ударов; 5. радиационного воздействия. Электрический режим, в котором работает элемент, характеризуется коэффициентом нагрузки к н , представляющим собой отношение действительной нагрузки к номинальной, для данного элемента, по техническим условиям. Поправочным коэффициентом, учитывающим значение коэффициента нагрузки считают электрический параметр, оказывающий решающее влияние на работоспособность элемента. Например, нагрузка для резисторов - рассеивающая мощность, для конденсаторов - номинальное напряжение, для транзисторов - мощность, рассеиваемая на коллекторе, для диодов - обратное напряжение. Интенсивность отказов элементов при эксплуатации в реальных условиях равна номинальной интенсивности отказов, умноженной на поправочные коэффициенты. Таким образом, после определения интенсивности отказов элементов |