Az alkatrészek kiválasztása. Szimler András BME HVT, Őrtechnológia Laboratórium

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az alkatrészek kiválasztása. Szimler András BME HVT, Őrtechnológia Laboratórium"

Bálint Budai
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Az alkatrészek kiválasztása Szimler András BME HVT, Őrtechnológia Laboratórium

2 Tervezés Munkafázisok Elızetes ismeretek, követelmények, system / payload oldal Fejlesztés, modell építés Olcsó alkatrészek, COTS, egy-két végleges Mérnöki minták (EQM, Engineering Qualification Model) Döntıen végleges alkatrészek Repülı példány(ok) (FM flight model) Végleges alkatrészek Alkatrészek kiválasztása 2/24

3 Az alkatrész választás szempontjai Megbízhatóság Környezeti követelmények Sugárzás Vákuum Mechanikai igénybevétel Hımérséklet, hıingadozás Beszerezhetıség Ár Alkatrészek kiválasztása 3/24

4 Az alkatrészek megbízhatósága Korai meghibásodás szakasza Elhasználódás szakasza hibaarány λ Használati szakasz Élettartam vége Becsülhetı: MIL HDBK 217, Telecordia, idı Alkatrészek kiválasztása 4/24

5 A MIL-HDBK-217F Diszkrét alkatrész meghibásodási aránya: n λ = λ π p b i [hiba/10 6 h] i = 1 λ p becsült hibaarány λ b alap hibaarány π korrekciós tényezık π Q minıség π E környezet A sugárzást nem veszi figyelembe! alkalmazási terület π T hımérséklet π A π C konstrukció π S elektromos igénybevétel π R teljesítményszint π P disszipáció Alkatrészek kiválasztása 5/24

6 A tranzisztorok hibaaránya λ p =λ b π Q π A π E π T π S π R NPN, PNP f T <200MHz λ b =0,00074 Minıség JANTXV JANTX JAN Nem minısített plasztik π Q 0,7 1,0 2,4 5,5 8,0 Felhasználási mód Lineáris kapcsoló Környezet Földi Tengeri Légi Őrben repülés Rakéta repülés Rakéta kilövés Ágyúból kilövés Alkatrészek kiválasztása 6/24 π A 1,5 0,7 π E , T J 25 C 175 C π T =exp(-2114(1/(t J +273)+1/298)) V CE /V CEO 0-0,3 0,9-1,0 1,0 π S =0,045e 0,31Vs Teljesítményszint Pr=0,1W Pr=500W π R =P r 0,37 π T 1,0 11 π S 0,11 π R 0,43 10

7 Az összetett alkatrészek hibaaránya Mikroáramkörök ( db kapuig / db tranzisztorig) λ p =(C 1 π T +C 2 π E )π Q π L C 1 a chip komplexitása C 2 a tokozás komplexitása Minıség MIL-JAN CLASS S, π Q 0,25 MIL-QML CLASS V, K MIL-JAN CLASS B, 1,0 MIL-QML CLASS Q, H MIL883B 2,0 COTS 10 Kiforrottság/ Mióta gyártják [év] < 1év 0,5 év 1 1,5 > 2 év π L 2 1,8 1,5 1, Alkatrészek kiválasztása 7/24

8 Mean Time Between Failure (MTBF) MTBF= összes üzemidı / hibák száma MTBF=λ p -1 [10 6 h] Megbízhatóság: R(t)=e - t/mtbf [%] exponenciális eloszlás esetén Alkatrészek kiválasztása 8/24

9 ESA ECSS Központi irányelvek az alkatrészválasztásra European Cooperation for Space Standardization Space Product Assurance European preferred parts list (EPPL) and its management Derating EEE components European Preferred Part List (NASA-PSL, JPL-PPL, GSFC-PPL) Alkatrészek kiválasztása 9/24

10 Az alkatrészek kockázati besorolása Alacsony kockázat Közepes kockázat Magas kockázat Ismeretlen NASA NPSL Level 1 NASA NPSL Level 2 NASA NPSL Level 3 COTS ESA ESCC Class 1 JAXA QPL/QML CLASS I ESA ESCC Class 2 JAXA QPL/QML CLASS II ESA ESCC Class 3 Ipari és kommersz Mikroáramkör MIL JAN CLASS S MIL QML CLASS V MIL JAN CLASS B MIL QML CLASS Q MIL 883 B MIL QML CLASS M π Q =10 MIL QML CLASS K π Q =0,25 MIL QML CLASS H π Q =1 MIL QML CLASS N π Q =2 Tranzisztorok, diódák.. MIL JAN S MIL JANTXV, JANJ π Q =0,5-0,7 MIL JANTX, JAN π Q =1-5 π Q =5,5-8 Passzív alkatrészek MIL S π Q =0,03 0,001% hiba/1000h MIL P π Q =0,3 0,1% hiba/1000h MIL M π Q =1,0 1% hiba/1000h π Q =10 Ellenállások kondenzátorok, MIL R ha nincs S π Q =0,1 0,01% hiba/1000h MIL L π Q =1,5 MIL WEIBULL C, D 0,001% hiba/1000h MIL WEIBULL B 0,1% hiba/1000h 0,01% hiba/1000h Alkatrészek kiválasztása 10/24

11 Az igénybevétel korlátozása (derating) Az EPPL alapján 12/01 család/csoportkód besorolású tranzisztorokra vonatkozó szabályok: Alkatrészek kiválasztása 11/24

12 Nem PPL alkatrészek Egyedi gyártású alkatrészek (induktivitás, ellenállás, ) Különleges, PPL-ben nem szereplı eszközök Konstrukciós problémák Beszerzési nehézségek Költségcsökkentés Csak minısítés, bevizsgálás után alkalmazhatók Alkatrészek kiválasztása 12/24

13 Környezeti hatások Vákuum Szivárgási és mechanikai szempontból vákuumálló alkatrészek Hermetikus, kiöntött, impregnált alkatrészek Low outgassing, alacsony szublimációjú anyagok Vákuumban nincs konvekciós hőlés, kisebb az alkatrészek disszipációs határértéke Alkatrészek kiválasztása 13/24

14 Rázkódás, hıtágulás Kerámia vagy fém tokozású alkatrészek Rázkódás szempontjából kedvezıbb tokozás és kivezetés Aranyozott lábú alkatrészek kerülése AuSn 4 üvegszerő, törékeny. Au forrasztása InPb-vel vagy de-golding, napelemeknél ponthegesztés Ólommentes forraszanyagok tiltottak (ESA) Forrasztásnál a hıterhelés nagyobb (T,t), átkristályosodás és ón-whisker képzıdés veszélye Alkatrészek kiválasztása 14/24

15 Alkatrészek kiválasztása 15/24

16 Ón whisker képzıdés Tiszta Sn bevonatú alkatrészek tiltottak - T, T és a hıciklusok számától függıen whisker képzıdés (30µm 9 mm/év Ø0,006-10µm) - átmeneti vagy tartós rövidzárlat, vákuumban plazma csatorna - más fémek is hajlamosak rá, ólommentes forrasztás Sn - lakkozás, conformal coating Alkatrészek kiválasztása 16/24

17 USA korlátozások Beszerzés International Traffic in Arms Regulations (ITAR) ITAR alkatrészek kerülése Egyéb korlátozások (Qualified Pack Maker, ) Alkatrészek beszerzése egyéni központi Alkatrészek kiválasztása 17/24

18 Az alkatrészek ára Alkatrész fajta Típusszám Minısítés Minısített alk. ára Ipari kivitel ára Árarány Feszültség referencia LM185H-1,2 QML-V 281 5,26 53x Mőveleti erısítı LM158AH QML-V 100krad ,52 18x Komparátor LM193AH QML-V 100krad 274 6,39 43x Idızítı IC SE555 JANB 11 $ 1 $ 11x Bipoláris tranzisztor 2N222A JANTXV 6,86 1,43 5x JANS 56,6 40x MOSFET 2N7424 JANS 1177 $ 4,8 $ 245x 60V/30A (IRF7749) Jeldióda 1N6642 JANS 62 $ 0,2 $ 310x 100V/300mA (1N4148) Teljesítmény dióda Schottky 100V/20A 1N6844 JANS 318 $ 1,44 (VB20100S) 220x Alkatrészek kiválasztása 18/24

19 Egy másik irányzat Nem használ aránytalanul drága alkatrészeket Nagy szériában gyártott, ismert, ha lehet QM-tıl (Qualified Maker) származó, ipari, autóipari alkatrészek használata Korábban már használt, bevált, maradék eszközök, vagy azonos sorozat alkalmazása Megbízható helyrıl történı beszerzés Házilag végzett minısítés Szigorúbb házi szabályok az igénybevételre Alkatrészek kiválasztása 19/24

20 AMSAT OSCAR-40 BCR 250W és 10V-C 150W Alkatrészek kiválasztása 20/24

21 Alkatrészek kiválasztása 21/24

22 Segédanyagok Szigetelés, rögzítés TEFLON KAPTON Szilikon termékek Csövek, gumilemezek Ragasztók (kétkomponenső RTV2) Mőgyanták, impregnáló lakkok, conformal coating Rozsdamentes anyagból készült kötıelemek Forrasztás Sn60Pb40, Sn62Pb36Ag2, Sn63Pb37, In50Pb50 Gyanta alapú folyasztószerek Tisztítás Izopropil alkohol Alkatrészek kiválasztása 22/24

23 Ellenırzı kérdések: 1. Milyen fıbb szempontokat kell figyelembe venni az őrelektronikai alkatrészek választása során? 2. Hogy néz ki az elektromos alkatrészek megbízhatóságára jellemzı hibaarány/idı diagram általános menete, és milyen jellemzı szakaszai vannak? 3. Hogy számítható ki egy diszkrét alkatrész meghibásodási aránya általánosan a MIL-HDBK-217F alapján. Milyen konkrét korrekciós tényezıket ismer? 4. Milyen lehetıségek vannak egy alkatrész megbízhatóságának növelésére a MIL-HDBK-217F tükrében? 5. A sugárzáson kívül milyen környezeti hatásokat kell figyelembe venni, és milyen módon lehet kiküszöbölni illetve csökkenteni ezek hatását az őreszközök alkatrészeinek megfelelı választásával? 6. Miért veszélyes a tiszta ón bevonatú eszközök alkalmazása az őrben? 7. Milyen elveket és módszereket lehet alkalmazni egy mőhold elektromos alkatrészeinek választása során, ha a költségvetés nem teszi lehetıvé őrminısített eszközök vásárlását? Alkatrészek kiválasztása 23/24

24 Köszönöm a figyelmet! Alkatrészek kiválasztása 24/24

Hasonló dokumentumok

A kozmikus sugárzás hatásai. Szimler András BME HVT, Őrtechnika Laboratórium V1/105

A kozmikus sugárzás hatásai. Szimler András BME HVT, Őrtechnika Laboratórium V1/105 A kozmikus sugárzás hatásai Szimler András BME HVT, Őrtechnika Laboratórium V1/105 A kozmikus sugárzás Fıbb összetétele Primer sugárzás 90% proton 9% α (He 2+ ) 1% elektron és egyéb ion Szekunder sugárzás