Анализ элементной базы для заданных условий эксплуатации

2 Цель работы: Сравнение условий эксплуатации электронного средства (ЭС) и условий эксплуатации электрорадиоэлементов (элементной базы), выбор возможных конструктивных решений по защите от климатических и механических внешних воздействий.

3 Теоретические сведения
Нормирование условий эксплуатации ЭС
Нормирование условий эксплуатации ЭВМ (ЭС) осуществляется различными способами в зависимости от назначения электронногоустройства.

Можно указать следующие пять способов:
1. Перечисление действующих факторов с указанием степени их жесткостипо ГОСТ 16962-71.
2. Указание климатического исполнения и категории размещения изделия по ГОСТ 15150-69 или категории исполнения по ГОСТ20397-82.

3. Указание группы эксплуатации изделия, например, по ГОСТ 16019-79,21552-84, 11478-88.
4. Перечисление действующих факторов с указанием их числовых характеристик.
5. Сочетание отдельных ранее перечисленных способов.
В данной работе рассматриваются следующие воздействующие факторы:
- механические (только вибрации, выражающиеся в герцах);
- климатические (только нижняя, верхняя рабочие и предельные температуры, измеренные в градусах Цельсия; относительная влажность, выражающаяся в процентах при определенной температуре).
В приложениях 4–9 приводятся числовые значения воздействующих факторов, которые выписаны из указанных выше ГОСТов.
Степени жесткости ЭС по ГОСТ 16962 «Условия эксплуатации изделий электронной техники (ИЭТ) и электротехники» приведены в приложении 4.
Климатическое исполнение изделий ЭС согласно ГОСТ 15150 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов.

Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды» представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Климатическое исполнение изделий по ГОСТ 15150.

Климатическое исполнение изделий	Обозначение
Изделия, предназначенные для эксплуатации на суше, реках, озерах
Для микроклиматического района с умеренным климатом	У
Для микроклиматического района с умеренным и холодным климатом	УХЛ
Для микроклиматического района с влажным тропическим климатом	ТВ
Для микроклиматического района с сухим тропическим климатом	ТС
Для микроклиматического района, как с сухим, так и влажным тропическим климатом	Т
Для всех микроклиматических районов, кромке района с очень холодным климатом.	О
Изделия, предназначенные для эксплуатации в микроклиматических районах с морским климатом
Для микроклиматического района с умеренно - холодным морским климатом	М
Для микроклиматического района с тропическим морским климатом	ТМ
Для микроклиматического района как с умеренно – холодным, так и с тропическим морским климатом	ОМ
Изделия, предназначенные для эксплуатации во всех микроклиматических районах, кроме района с очень холодным климатом	В

Категорию изделий допускается применять для обозначения места их размещения (табл. 3.2).

Таблица 3.2 Характеристика категории размещения изделий по ГОСТ 15150.

Для этих климатических исполнений и категорий размещений ЭС числовые значения температуры окружающего воздуха, сведены в таблице П5.1 приложения 5, а значения относительной влажности воздуха – в таблице П5.2 приложения 5.

Влияние механических факторов ГОСТ 15150 не рассматривает. Их задают каким-то другим способом.

Группа эксплуатации, согласно ГОСТ 16019 «Радиостанции сухопутной подвижной службы. Требования по устойчивости к механическим и климатическим воздействиям и методы испытаний», характеризует условия эксплуатации изделия, обусловленные объектом его установки.
Все стационарные и транспортируемые ЭС делятся на следующие группы:
группа 1– стационарные, работающие в отапливаемых наземных и подземных сооружениях;
группа 2 – стационарные, работающие на открытом воздухе или в не отапливаемых наземных или подземных сооружениях;
группа 3 – транспортируемые (возимые), установленные в автомобилях, в сельскохозяйственной, дорожной и строительной технике и работающие на ходу;
группа 4 – возимые, установленные во внутренних помещениях речных судов и работающие на ходу;
группа 5 – транспортируемые (возимые), установленные в подвижных железнодорожных объектах и работающие на ходу;
группа 6 – транспортируемые и портативные, предназначенные для длительной переноски людьми на открытом воздухе или в не отапливаемых наземных и подземных сооружениях, работающие и неработающие на ходу;
группа 7 – портативные, предназначенные для длительной переноски людьми на открытом воздухе или в отапливаемых наземныхи подземных сооружениях, работающие на ходу.
Каждой из групп соответствует совокупность климатических и механических факторов, числовые значения которых представлены в приложении 6.
Бытовая радиоэлектронная аппаратура, выполненная в климати
ческом исполнении УХЛ по ГОСТ 15150, – в зависимости от условий
ее эксплуатации, разделяется на группы по объекту установки (табл. 3.3).

Таблица 3.3 Группы по объекту установки по ГОСТ 15150.

Бытовая РЭА должна выдерживать механические и климатические воздействия в соответствии с ГОСТ 11478-88 «Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Нормы и методы испытаний на воздействие внешних механических и климатических факторов», приведенные в приложении 7.
Для средств вычислительной техники по ГОСТ 21552-84 «Средства вычислительной техники. Общие технические требования, приемка, методы испытаний, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение» предусмотрено пять групп в зависимости от условий эксплуатации приложении 8.
Для малых электронных вычислительных машин в соответствии с ГОСТ 20397-82 «Средства технические малых электронных вычислительных машин. Общие технические требования, приемка, методы испытаний, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение, гарантии изготовителя» предусмотрены четыре категории исполнения приложения 9.
Категория 1 предназначена для эксплуатации на открытом воздухе и под навесом.
Категория 2 предназначена для эксплуатации в закрытых неотапливаемых помещениях.
Категории 3а, 3б предназначены для эксплуатации в отапливаемых помещениях, включая капитальные, лабораторные и др.
Категория 4 предназначена для эксплуатации в помещениях скондиционированным воздухом.
Условия эксплуатации элементной базы
Условия эксплуатации элементной базы регламентируются нормативно-технической документацией на их изготовление. Числовые характеристики условий эксплуатации ЭРЭ приведены в приложении 10.

4 Порядок выполнения работы
4.1 Выписать заданные условия эксплуатации.

4.2 Расшифровать обозначения условий эксплуатации (ЭС) согласно заданию.
4.3 Заготовить форму таблицы 4.1, вписав в нее все типы ЭРЭ и числовые характеристики их условий эксплуатации. Для этого воспользоваться приложением 10.

Таблица 4.1 Условия эксплуатации ЭРЭ

4.4 Выписать числовые характеристики параметров заданных условий эксплуатации из приложений 4–9.
Сравнить числовые характеристики условий эксплуатации ЭРЭ, примененных в электрической схеме принципиальной, с заданнымиусловиями эксплуатации блока, устройства.
4.5 Если условия эксплуатации ЭРЭ не совпадают с условиями эксплуатации элементной базы, то таким элементам нужна защита от воздействия окружающей среды.
4.6 Выписать те элементы, защита которых от воздействия окружающей среды необходима:
а) защита от повышенной температуры: элементы ...
б) защита от повышенной влажности: элементы ...
в) защита от механических воздействий: элементы ...
4.7 Выбрать предварительные способы защиты элементов от воздействия окружающей среды. Предусмотреть при этом или индивидуальную защиту элемента (например, установку на радиатор и т. д.), или защиту печатной платы, на которой элемент установлен, или защиту устройства, блока в целом.
4.8 Возможна замена этих элементов на типы с теми же номиналами, но имеющими более широкий диапазон числовых значений воздействующих факторов.

5 Содержание отчета
5.1 Представить все типы электрорадиоэлементов (ЭРЭ), числовые характеристики заданных условий эксплуатации и условий эксплуатации ЭРЭ, заполненную таблицу 4.1, описанные способы защиты ЭРЭ от воздействия внешней среды, а также выводы о замене элемента.

6 Контрольные вопросы и задания
6.1 Что может быть объектом-носителем электронного средства (РЭС или ЭВМ)?
6.2 Какими способами задаются условия эксплуатации РЭС и ЭВМ?
6.3 Как задаются климатические воздействия на РЭС и ЭВМ?
6.4 Перечислите известные Вам параметры внешних воздействующих факторов на РЭС и ЭВМ.
6.5 Как обозначаются климатические зоны в России?
6.6 Сколько и какие типы помещений регламентируются Российскими стандартами при задании условий эксплуатации электронных средств (ЭС)?
6.7 Как подбирается по условиям эксплуатации элементная база для нормального функционирования ЭС?

6.8 Какими параметрами характеризуются механические воздействия на РЭС и ЭВМ?
6.9 Какие воздействующие факторы учитываются в первую очередь для стационарных и транспортируемых РЭС и ЭВМ?
6.10 Расшифруйте условия эксплуатации УХЛ 2.1; ТВ 4.1; ОМ 3.1.

Лабораторная работа 7