不用花錢的可靠性設(shè)計(jì),你不可不知!
發(fā)布時(shí)間:2014-05-14 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】是不是遇見過朋友向你大吐苦水的情況:“現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)危機(jī)呵,可靠性一直就想做,可拿不出錢來添置設(shè)備、增加產(chǎn)品的成本啊”等等。本文就將為大家展示“可以不花錢的可靠性設(shè)計(jì)”。是不是很期待?其實(shí)不花錢的可靠性設(shè)計(jì)方法有挺多,但確實(shí)需要花些腦細(xì)胞,也需要些時(shí)間的積累和實(shí)踐的經(jīng)歷經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。
今天和幾個(gè)朋友吃飯,席間請(qǐng)朋友們幫助推介我的業(yè)務(wù),其中有幾位大倒苦水,“現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)危機(jī)呵,可靠性一直就想做,可拿不出錢來添置設(shè)備、增加產(chǎn)品的成本啊”,還都是曾經(jīng)有過機(jī)電技術(shù)經(jīng)歷的人,有感而發(fā),完成此文,展示給大家看,原來“可靠性設(shè)計(jì)是可以不花錢的”。
我們有時(shí)候會(huì)遇到一種情況,一塊電路板在機(jī)器上裝著的時(shí)候,機(jī)器工作不正常,拆下來后,單板工作正常,甚至攤在桌面上工作也是正常的,但裝上就不好好工作,或者在廠子里烤幾天機(jī)也是好的,或者在用戶處前幾個(gè)月也是沒問題的,但就是長(zhǎng)期使用下來就報(bào)故障,也能初步認(rèn)定可能是虛焊,可到底是在哪里呢,讓人一籌莫展。
看下圖電路板的安裝方式,如果電路板的安裝機(jī)殼是開模具的,加工誤差較小,這個(gè)問題不明顯,如果是鈑金或焊接的,四個(gè)固定柱的加工誤差超過1mm是很正常的事情,于是就出現(xiàn)了左側(cè)的翹曲,初期沒事,長(zhǎng)期應(yīng)力下去,表貼器件的焊接力強(qiáng)度又不是很大,就容易出現(xiàn)焊盤脫落或虛開。這個(gè)問題的解決也容易,不在一條直線的三點(diǎn)決定一個(gè)平面,那就三點(diǎn)支撐;如果還是四點(diǎn)支撐,支撐柱彈性強(qiáng)一點(diǎn),用尼龍或橡膠柱,使電路板翹曲沒有那么大應(yīng)力。
類似的問題在電路板布局上也會(huì)出現(xiàn),一個(gè)可插拔的插座裝在遠(yuǎn)離固定柱的地方,在插拔的時(shí)候,電路板會(huì)受力,這個(gè)應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生虛焊的情況,解決方法不用多解釋了吧,或者把插拔方向做成平行于電路板的而不是垂直的,或者把插座安裝在固定柱的旁邊,或者查做附近幾厘米內(nèi)只焊接直插器件,不放置表貼焊接器件,或者干脆就不設(shè)插座,把線纜焊在板上引出來,在漂浮的線上焊可插拔的插頭插座等等。
前幾天,我把MSN和QQ的簽名改成了“降額設(shè)計(jì)是提升可靠性的最簡(jiǎn)手段之一”,此言不虛。器件降額也是不增加成本的,舉個(gè)通俗的例子,一個(gè)人最多能背100斤的袋子,我就讓他背100斤走路,常規(guī)情況下肯定沒問題,但是在路燈口,突然來輛車,緊急避讓下就會(huì)較慢可能會(huì)出事,前面有片水洼,背個(gè)100斤就蹦不動(dòng);如果他現(xiàn)在只背50斤,走起來就很輕松,即使遇到意外情況也會(huì)避讓過去,水洼也能跳過去。這就是降額的最通俗解釋,在設(shè)計(jì)的時(shí)候,就是我們必須要背100斤的話,我就選一個(gè)能背150斤的人來背,或者讓2個(gè)能背100斤的人分著背。
拿個(gè)具體電路舉例來說,1/8W,1%,510K電阻,額定耐壓150V,用于電源系統(tǒng),實(shí)際耐壓140V,額定耐壓和實(shí)際耐壓很接近了,在啟?;蚶擞康臅r(shí)候,加在電阻上的耐壓可能會(huì)瞬時(shí)超過150V,按照III級(jí)降額的設(shè)計(jì)方法,電壓的降額因子是0.75,則140V / 0.75 =186V,選擇耐壓>186V的電阻,后來發(fā)現(xiàn)這個(gè)耐壓比較難選,就采用兩只電阻串聯(lián),改用兩個(gè)250k左右的電阻串聯(lián)分壓用。另一個(gè)類似的事例,用LM324驅(qū)動(dòng)一小負(fù)載,用2路運(yùn)放驅(qū)動(dòng)一個(gè)負(fù)載,各分擔(dān)1/2的電流。電阻、電容、IC、分立半導(dǎo)體器件、電感、繼電器、開關(guān)、光纖器件、微波與聲表面波器件、連接器、導(dǎo)線電纜、保險(xiǎn)絲、晶體、燈泡、斷路器等等均會(huì)涉及到這個(gè)問題,只是選擇一個(gè)不同的器件差別,可靠性會(huì)增加很多。
在工藝上,接地線纜的焊點(diǎn)大都習(xí)慣加個(gè)熱縮套管,這個(gè)習(xí)慣也挺好,如果是一個(gè)三孔的220V插座,安裝時(shí),地線在火零線的下面,且不加套管,結(jié)果會(huì)怎么樣?就是火線萬一沒焊好,搭接在地線焊點(diǎn)上的概率會(huì)增大,可能能防范一起觸電事故。
機(jī)箱內(nèi)部的電線對(duì),常見的是一匝匝的線纜散著,去流和回流信號(hào)在兩塊電路板之間形成環(huán)狀,如果附近有大電流的變化而產(chǎn)生磁場(chǎng),就會(huì)在這個(gè)環(huán)狀線纜上產(chǎn)生感生電流,這個(gè)電流倒是不大,但疊加在一個(gè)弱信號(hào)上、或者疊加在一個(gè)被采樣的模擬信號(hào)上,數(shù)據(jù)失真則在所難免,解決方法簡(jiǎn)單得很,將去流和回流的電線對(duì)擰結(jié)一下,有效減小環(huán)路面積,也可以將內(nèi)部線纜改成帶屏蔽層的也可以,都是舉手之勞而已。
以上說的是機(jī)械和電路上的,其實(shí)軟件上也有可以做工作的地方,如果一個(gè)單片機(jī),輸出一個(gè)控制信號(hào)給繼電器,控制一個(gè)電磁閥工作,大電流的沖擊就容易產(chǎn)生輻射和耦合干擾信號(hào)出來,這個(gè)時(shí)候總線上的信號(hào)容易被串?dāng)_到,如果在輸出大電流信號(hào)的時(shí)候,程序控制上關(guān)閉總線上的數(shù)據(jù)傳輸,就比如知道今天刮大風(fēng),我們可以先不出門,這陣風(fēng)過去再出去。
通過布局可以減少電磁干擾,電磁兼容有三個(gè)要素,干擾源、干擾路徑、敏感電路,利用機(jī)架、空間布局,讓干擾源和敏感電路遠(yuǎn)離一點(diǎn),尤其是容易引入干擾或輻射干擾信號(hào)的線纜,就會(huì)在沒有增加任何內(nèi)成本的基礎(chǔ)上,讓干擾降低。
我們都知道溫度高會(huì)對(duì)產(chǎn)品可靠穩(wěn)定工作產(chǎn)生較大影響,這也可以通過布局解決,讓怕熱的器件遠(yuǎn)離熱源,讓熱源的器件在出風(fēng)孔附近,這樣散出的熱量只影響它自己。電路安裝服從空氣流動(dòng)方向,進(jìn)風(fēng)口→放大電路→邏輯電路→敏感電路→集成電路→小功率電阻電路→有發(fā)熱元件電路→出風(fēng)口,構(gòu)成良好散熱通道;發(fā)熱元器件在機(jī)箱上方,熱敏感元器件在機(jī)箱下方,熱源器件緊貼裝在機(jī)箱金屬殼體上散熱等等。
不花錢的可靠性設(shè)計(jì)方法還有挺多,但確實(shí)需要花些腦細(xì)胞,也需要些時(shí)間的積累和實(shí)踐的經(jīng)歷經(jīng)驗(yàn)體會(huì),這些倒還好辦,最怕的還是畏難情緒,怕沒有專業(yè)的人,怕沒有資深的經(jīng)驗(yàn)和水平,怕沒有錢來做可靠性,怕是沒用的,我們唯一的選擇就是勇敢地去實(shí)踐,只要努力了,我們就會(huì)有機(jī)會(huì)。如果這個(gè)過程需要技術(shù)上的幫助,該知道找誰吧?
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