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電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析方法

發(fā)布時(shí)間:2013-7-23 14:52    發(fā)布者:絕對(duì)好文
作者:武曄卿

一個(gè)電路系統(tǒng)的完整設(shè)計(jì)過(guò)程,包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)三個(gè)階段。系統(tǒng)設(shè)計(jì)似乎是其中最務(wù)虛的部分,但又是最重要的部分,也是最迷茫最感覺(jué)無(wú)從下手的部分。

在借鑒航天系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路、FMEA工作流程、SIL功能安全設(shè)計(jì)等多方面的設(shè)計(jì)方法后,集思廣益,綜合出了一個(gè)基于接口單一故障狀態(tài)下的錯(cuò)誤處理措施的系統(tǒng)方法。本來(lái)也沒(méi)覺(jué)得什么,但在多次講課后,多次聽(tīng)到聽(tīng)眾反映“此法甚妙,它可以在設(shè)計(jì)師沒(méi)有可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的情況下,幫助打開(kāi)一扇可以發(fā)現(xiàn)可靠性隱患和找到解決方法的大門(mén),如果用好了,確實(shí)不錯(cuò)”(來(lái)自學(xué)員評(píng)語(yǔ),非杜撰),于是萌生了寫(xiě)出來(lái)的沖動(dòng)。

系統(tǒng),有多個(gè)個(gè)體組成,且個(gè)體之間通過(guò)相互作用,形成一個(gè)有機(jī)且完成一個(gè)完整功能的整體。它有兩個(gè)核心點(diǎn),一是多個(gè)個(gè)體,二是個(gè)體間相互作用。而個(gè)體和個(gè)體之間的相互作用就是通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)的,這里的接口包括電氣接口、信息接口、機(jī)械接口、環(huán)境接口,所以有的教科書(shū)上也把系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化稱為“接口設(shè)計(jì)”,此稱呼雖顯粗淺,倒也基本恰如其分。其分析框架如圖:



下面用實(shí)例來(lái)說(shuō)明上圖的功用。分析的方法就是先列出接口的list(以投影儀為例),如下表(以下內(nèi)容僅供示意分析方法之用,因非投影專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員,見(jiàn)諒見(jiàn)諒)。

接口list

單一故障list

措施

電氣接口

電源插座

電源插座地線接地不良

塑料殼(容錯(cuò)措施)

隔離電源(容錯(cuò)措施)

獨(dú)立地線(防錯(cuò)措施)

松動(dòng)脫落

插座帶防脫落架固定裝置(防錯(cuò)措施)

電源波動(dòng)

用帶穩(wěn)壓功能的電源模塊(防錯(cuò)措施)

數(shù)據(jù)線插座

接觸不良

用帶擰接固定的接插件(防錯(cuò)措施)

數(shù)據(jù)線偏長(zhǎng)

說(shuō)明書(shū)規(guī)定數(shù)據(jù)線長(zhǎng)度限制(防錯(cuò)措施)

數(shù)據(jù)線受擾


誤插導(dǎo)致信號(hào)線短路

輸出端口加防短路電路

輸入端加保護(hù)電路(容錯(cuò)措施)

信息接口

數(shù)據(jù)接口

與不同電腦、不同操作系統(tǒng)的匹配


鍵盤(pán)輸入

快按


多個(gè)鍵同時(shí)按下,如on/off與menu同時(shí)按下

軟件讀鍵不響應(yīng)(防錯(cuò)措施)

按鍵的時(shí)間過(guò)長(zhǎng),如ON/OFF、Menu鍵

電路設(shè)計(jì)采用沿觸發(fā),而不是電平觸發(fā)(防錯(cuò)措施)

投影輸出

距離遠(yuǎn)近的清晰程度


遙控器輸入

連續(xù)快速按

短時(shí)間內(nèi)連按的按鍵不響應(yīng)(防錯(cuò)措施)

其他型號(hào)的投影儀遙控器混用互擾

制定自己的專(zhuān)用協(xié)議(防錯(cuò)措施)

機(jī)械接口

吊裝安裝孔

強(qiáng)度

多圈螺紋(防錯(cuò)措施)

安裝不正會(huì)否影響投影效果

左右可調(diào)(糾錯(cuò)措施)

桌面平放支腿



環(huán)境接口

溫度濕度

環(huán)境溫度過(guò)高

高溫保護(hù)不啟動(dòng)(防錯(cuò)措施)

環(huán)境溫度過(guò)低

預(yù)熱后再啟動(dòng)(防錯(cuò)措施)

散熱

進(jìn)出風(fēng)孔積灰

過(guò)熱提示灰塵大(判錯(cuò)措施)

長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行

熱保護(hù)停機(jī)(判錯(cuò)、糾錯(cuò)措施)

電磁環(huán)境

靜電


電壓跌落與瞬時(shí)中斷


  
列出每一個(gè)具體的接口,這一點(diǎn)倒還不算難,基本了解產(chǎn)品的工程師都可以做得到。

下一步就是列出每個(gè)接口的單一故障狀態(tài)(SFC)了,這需要一點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品的理解,不過(guò)有個(gè)東西可以好好利用,就是公司過(guò)去同類(lèi)產(chǎn)品的投訴記錄,當(dāng)然也可以結(jié)合一些行業(yè)資深人士的經(jīng)驗(yàn)(如上表中<單一故障list>一列)。這部分列得越全,則后面問(wèn)題預(yù)防的就會(huì)越好。畢竟,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是最難的,君不聞“一流的人才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,二流的人才解決問(wèn)題,三流的人才制造問(wèn)題”嘛。

列出了單一故障后,剩下的問(wèn)題就是解決了問(wèn)題了,解決的方式有多種,不是說(shuō)只有唯一的選項(xiàng)——消滅。有些問(wèn)題用消滅性的措施是很難有解、或者成本代價(jià)很大的,消滅的措施就是“防錯(cuò)措施”;如果系統(tǒng)要求不是實(shí)時(shí)性功能的話,也可以用“判錯(cuò)”的措施解決,判斷出來(lái)并給予提示,讓使用者能及時(shí)處理和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,也算是功德基本圓滿;當(dāng)然,在判斷出來(lái)后,如果能糾正,那自然是最好,這樣的措施叫“糾錯(cuò)”。最后就是沒(méi)有辦法的辦法了,既防不住,又判不出,自然也糾不了,那只好默認(rèn)問(wèn)題的發(fā)生,但發(fā)生后須有充分的措施保證,即使故障了,不會(huì)出現(xiàn)致命的后果,能及時(shí)懸崖勒馬救命于一線,也算是不得已的最后保障了,這就叫“容錯(cuò)措施”。至于在工作中實(shí)際選哪一種措施解決問(wèn)題,宜根據(jù)實(shí)際要求來(lái)抉擇,抉擇的基礎(chǔ)是成本、技術(shù)難度、后果的可接受程度。

以上都是設(shè)計(jì)階段的內(nèi)容,之后的測(cè)試也必不可少的需加入這些項(xiàng)的測(cè)試驗(yàn)證。驗(yàn)證的方法就是人為的制造單一故障,然后看故障后的系統(tǒng)措施是否生效,以保證系統(tǒng)的可靠性和安全性。

以上就是系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)方法和內(nèi)容。對(duì)一個(gè)問(wèn)題的研究,是一個(gè)開(kāi)始很薄,越來(lái)越厚,然后又越來(lái)越薄,最后薄到似乎無(wú)內(nèi)容的程度。我也不知道此問(wèn)題我算研究到了哪個(gè)地步,反正是寫(xiě)到這里真的就覺(jué)得無(wú)話可說(shuō)了,只好收筆。不盡之處,敬請(qǐng)海涵,歡迎溝通。

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