книги / Проектирование бесконтактных управляющих логических устройств промышленной автоматики

При расчете интенсивностей отказов бесконтактных логических элементов рекомендуется учитывать следующие коэффициенты: &i==

Коэффициенты электрических нагрузок ks для различных элемен- в определяются:

для полупроводниковых диодов по току

ного выпрямленного тока, взятого по каталожным данным; для полупроводниковых диодов по напряжению

kM—U jU 3,

для транзисторов

kn=Pvрассеяния/ Р макс.рассеяния,

для резисторов

kR= p / p ном,

261

ным; для конденсаторов

kB= Uj Uм а к с ,

где U — амплитудное значение напряжения, прикладываемого к кон­ денсатору; k2— коэффициент, учитывающий температурный режим ра­ боты деталей при расчете X логических элементов, следует принимать равным 1, так как температуры, при которой они работают в схемах промышленной автоматики, менее 50°С, а внутреннего нагревания дета­ лей не происходит ввиду их большой электрической недогрузки; k3, ...

. . . , k n — коэффициенты, учитывающие влажность, вибрацию и другие внешние факторы. При расчете X логических элементов их следует при­ нимать равными единице, так как корпуса логических элементов зали­ ты эпоксидным компаундом. Таким образом, при практических расче­ тах интенсивностей отказов бесконтактных логических элементов следу­ ет принимать поправку только на коэффициент электрической загрузки.

12-4. РАСЧЕТ ИН ТЕН СИВН О С ТЕЙ О ТКАЗО В ЭЛЕМЕНТОВ СЕРИИ «ЛОГИКА-Т»

Для того чтобы учесть режимы работы составляющих элементов, необходимо произвести анализ работы деталей логических элементов и экспериментально определить их нагрузки. Анализ работы деталей ло­ гических элементов типа «Логика-Т» производится на примере выход­ ного усилителя Т-403, представленного на рис. 12-8.

1У(-2¥В)

Рис. 12-8. Принципиальная электрическая схе­ ма логического элемента Т-403.

Выходной усилитель — это трехкаскадная схема, в которой все транзисторы включены по схеме с общим эмиттером.

При отсутствии входного сигнала схема выходного усилителя рабо­ тает следующим. образом. Транзистор Ti закрыт положительным на­ пряжением смещения через резистор R2. В случае пробоя перехода кол­ лектор — эмиттер транзистор из режима отсечки перейдет в режим ко­ роткого замыкания. В случае обрыва резистора R2 транзистор не будет надежно заперт и сигнал помех может его открыть. При обрыве кол­ лекторного резистора R$ отрицательный потенциал не будет подаваться на базу транзистора Т2. Ввиду того что в рассматриваемом режиме на входы первого каскада сигналы не поступают, отказ диодов Д\, Д 2, Дз

262

и резистора R t к изменению сигнала выхода первого каскада не приве­ дет. Таким образом, на работу первого каскада в данном режиме вли­ яет транзистор Т! и резисторы Rz, R3.

Аналогично на работу второго каскада в рассматриваемом режиме влияют Т?4, Rs и Т2. На работу выходного каскада влияют транзистор Т3г резистор Rio и диод Д 4.

При появлении сигнала на входе схема будет работать следующим

у всех входных диодов, а также обрыв резистора Ri приведет к режиму отсечки транзистора Ti положительным напряжением смещения через резистор Rz- При обрыве транзистора Т+ он из режима насыщения пе­ рейдет в режим отсечки. При обрыве коллекторного резистора R3 нуле­ вой сигнал на входе второго каскада не исчезает. Таким образом, при подаче сигнала на вход работа логического элемента обеспечивается диодами Д 1— Д 3, резисторами Ri, Rz и транзистором 7V

Аналогично работа второго каскада зависит от транзистора Т2 и резисторов R5, Re-а- Работа выходного каскада обеспечивается Д 4, Rio, Ts. Мы рассматривали статические режимы работы выходного усилите­ ля Т-403, т. е. поддержание на выходе сигналов «О» и «1». Подробно рассматривать работу Т-403 при динамической отработке сигналов «О» и «1» нет смысла, так как влияние деталей на работу элемента в дина­ мическом режиме будет аналогично статическому.

Расчет интенсивностей отказов элемента Т-403 при сохранения им нулевого и единичного сигнала на выходе

263

ских элементов на Калининском заводе электроаппаратуры. Они также могут быть использованы для практических расчетов ^-характеристик логических элементов.

В табл. 12-3 приведены ^-характеристики деталей по [24, 89].

l-jj-IO"® l /ч— данные иятгиеиввостей отказов по [89];

Х'ц-Ю"8 l /ч— дааные иетевсишюс-ей отказе® по [24].

На основании использования табличных данных проведен расчет интенсивности отказов деталей элемента Т-403 в режиме поддержания на выходе «О» и «1», При нтом значения ^определяем из графиков k i= = f(kn ) рис. 12-2— 12-7. Значения X принимаем по табл. 12-3.

В общем случае без учета комбинаций входных переменных интен­ сивность отказов Т-403 будет равна сумме интенсивностей отказов всех деталей, входящих в состав элемента, т. е. сумме Ru Rz, R$, Rk, R&, Re-я,

Rio, Ди Дг, Дь Дк, Дь> Ti, Т%, Т$.

268

При этом P — U I-={U иои — IR3RS) I TI =

= (24 — 11,7 •10" *-1,8 •103) 8,1 •10" ’ = 0,0238 Вт.

После того как рассчитаны интенсивности отказов деталей можно рассчитать общую интенсивность отказов по формуле

^ ‘Ает*

I—i

Интенсивность отказов выходного усилителя Т-403 при поддержа­ нии нулевого сигнала на выходе

дет к перегрузке остальных, поэтому их интенсивности отказов сумми­ руются. Интенсивности отказов диодов Д 1— Д3 также суммируются, так как при выходе из строя любого диода, находящегося даже в нера­ бочем состоянии, элемент может сработать.

Аналогичным образом считается интенсивность элемента Т-403 при единичном сигнале на выходе: X(i)=5,5- 10~в 1/ч.

Из расчетов видно, что интенсивности отказов с нулевым и единич­ ным состоянием на выходе отличаются очень незначительно.

Аналогичные расчеты, выполненные для остальных элементов се­ рии «Логика-Т», показывают, что это отличие не превышает 0,2 - J0~® !/ч. Поэтому можно принять среднюю интенсивность отказов элементов вне зависимости от значений выходов при частичной смене их рабочих состояний.

269

Интенсивность отказов деталей элементов,

2 7 0