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電路系統設計分析方法

發布時間:2013-7-23 14:52    發布者:絕對好文
作者:武曄卿

一個電路系統的完整設計過程,包括系統設計、功能設計、容差設計三個階段。系統設計似乎是其中最務虛的部分,但又是最重要的部分,也是最迷茫最感覺無從下手的部分。

在借鑒航天系統總體設計思路、FMEA工作流程、SIL功能安全設計等多方面的設計方法后,集思廣益,綜合出了一個基于接口單一故障狀態下的錯誤處理措施的系統方法。本來也沒覺得什么,但在多次講課后,多次聽到聽眾反映“此法甚妙,它可以在設計師沒有可靠性設計經驗的情況下,幫助打開一扇可以發現可靠性隱患和找到解決方法的大門,如果用好了,確實不錯”(來自學員評語,非杜撰),于是萌生了寫出來的沖動。

系統,有多個個體組成,且個體之間通過相互作用,形成一個有機且完成一個完整功能的整體。它有兩個核心點,一是多個個體,二是個體間相互作用。而個體和個體之間的相互作用就是通過接口實現的,這里的接口包括電氣接口、信息接口、機械接口、環境接口,所以有的教科書上也把系統設計簡化稱為“接口設計”,此稱呼雖顯粗淺,倒也基本恰如其分。其分析框架如圖:



下面用實例來說明上圖的功用。分析的方法就是先列出接口的list(以投影儀為例),如下表(以下內容僅供示意分析方法之用,因非投影專業技術人員,見諒見諒)。

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(容錯措施)

隔離電源(容錯措施)

獨立地線(防錯措施)

松動脫落

插座帶防脫落架固定裝置(防錯措施)

電源波動

用帶穩壓功能的電源模塊(防錯措施)

數據線插座

接觸不良

用帶擰接固定的接插件(防錯措施)

數據線偏長

說明書規定數據線長度限制(防錯措施)

數據線受擾


誤插導致信號線短路

輸出端口加防短路電路

輸入端加保護電路(容錯措施)

信息接口

數據接口

與不同電腦、不同操作系統的匹配


鍵盤輸入

快按


多個鍵同時按下,如on/off與menu同時按下

軟件讀鍵不響應(防錯措施)

按鍵的時間過長,如ON/OFF、Menu鍵

電路設計采用沿觸發,而不是電平觸發(防錯措施)

投影輸出

距離遠近的清晰程度


遙控器輸入

連續快速按

短時間內連按的按鍵不響應(防錯措施)

其他型號的投影儀遙控器混用互擾

制定自己的專用協議(防錯措施)

機械接口

吊裝安裝孔

強度

多圈螺紋(防錯措施)

安裝不正會否影響投影效果

左右可調(糾錯措施)

桌面平放支腿



環境接口

溫度濕度

環境溫度過高

高溫保護不啟動(防錯措施)

環境溫度過低

預熱后再啟動(防錯措施)

散熱

進出風孔積灰

過熱提示灰塵大(判錯措施)

長時間運行

熱保護停機(判錯、糾錯措施)

電磁環境

靜電


電壓跌落與瞬時中斷


  
列出每一個具體的接口,這一點倒還不算難,基本了解產品的工程師都可以做得到。

下一步就是列出每個接口的單一故障狀態(SFC)了,這需要一點對產品的理解,不過有個東西可以好好利用,就是公司過去同類產品的投訴記錄,當然也可以結合一些行業資深人士的經驗(如上表中<單一故障list>一列)。這部分列得越全,則后面問題預防的就會越好。畢竟,發現問題是最難的,君不聞“一流的人才發現問題,二流的人才解決問題,三流的人才制造問題”嘛。

列出了單一故障后,剩下的問題就是解決了問題了,解決的方式有多種,不是說只有唯一的選項——消滅。有些問題用消滅性的措施是很難有解、或者成本代價很大的,消滅的措施就是“防錯措施”;如果系統要求不是實時性功能的話,也可以用“判錯”的措施解決,判斷出來并給予提示,讓使用者能及時處理和發現問題,也算是功德基本圓滿;當然,在判斷出來后,如果能糾正,那自然是最好,這樣的措施叫“糾錯”。最后就是沒有辦法的辦法了,既防不住,又判不出,自然也糾不了,那只好默認問題的發生,但發生后須有充分的措施保證,即使故障了,不會出現致命的后果,能及時懸崖勒馬救命于一線,也算是不得已的最后保障了,這就叫“容錯措施”。至于在工作中實際選哪一種措施解決問題,宜根據實際要求來抉擇,抉擇的基礎是成本、技術難度、后果的可接受程度。

以上都是設計階段的內容,之后的測試也必不可少的需加入這些項的測試驗證。驗證的方法就是人為的制造單一故障,然后看故障后的系統措施是否生效,以保證系統的可靠性和安全性。

以上就是系統設計方法的基礎方法和內容。對一個問題的研究,是一個開始很薄,越來越厚,然后又越來越薄,最后薄到似乎無內容的程度。我也不知道此問題我算研究到了哪個地步,反正是寫到這里真的就覺得無話可說了,只好收筆。不盡之處,敬請海涵,歡迎溝通。

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