Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2012 |
| Autor(a) principal: |
Antonio Carlos de Oliveira Pereira Jr. |
| Orientador(a): |
Fabiano Luis de Sousa,
Valeri Vlassov Vladimirovich |
| Banca de defesa: |
Mário Luiz Selingardi,
Roberto Luiz Galski,
Ézio Castejon Garcia,
Alderico Rodrigues de Paula Junior |
| Tipo de documento: |
Tese
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| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
por |
| Instituição de defesa: |
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação do INPE em Mecânica Espacial e Controle
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
BR
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| Resumo em Inglês: |
The space industry in recent years has increased the demand for equipment more reliable, with more features, less development time and low cost. However, among many factors that make difficult to meet this demand includes the difficulty of acquiring electronic components used in the assembly of these equipment and the stringent requirements imposed on its thermal projects. Equipments used in space application are subject to severe environmental conditions. Under vacuum conditions, their electronic components can only be cooled by conduction and radiation, which usually lead them to operate in a high temperature environment, thus compromising its reliability. The reduction of the qualified components, the long lead time, the high production costs, obsolescence items and government restrictions are factors that hinder to acquire electronic components used to assembly these equipment. Since the reliability of an electronic device is highly dependent, among others, on its operating temperature and its quality level, a technique to increase the reliability of the equipment and ensure its proper operation is to reduce the operating temperature of its components. In this context, the goal of this Thesis is to propose a methodology that enables the electronic designers to get a set of solutions for printed circuit board assembled (PCA) for space application. The reliability required for the PCA is reached by the appropriated selection of the quality level for a subset of electronic components and their optimal positioning in the printed circuit board (PCB). The problem is treated with a multiobjective approach. The optimization of positioning components (placement) includes minimizing the rate of simultaneous failure of all components (via Arrhenius relation), minimizing the length of the connections (wiring) between the components and the total of the components used in assembling the PCA. A recently proposed evolutionary algorithm is used as the optimization tool, which is coupled to a numerical routine developed to calculate the temperature distribution on the PCB and their components. |
| Link de acesso: |
http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2012/11.14.03.00
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Resumo: |
O setor espacial nos últimos anos tem aumentado a demanda por equipamentos eletrônicos mais confiáveis, com mais funcionalidades, menor tempo de desenvolvimento e menor custo. Porém, dentre os vários fatores que dificultam atender a essa demanda destacam-se a dificuldade de aquisição de componentes eletrônicos usados na montagem desses equipamentos e os severos requisitos impostos aos seus projetos térmicos. Os equipamentos destinados a aplicação espacial estão sujeitos às severas condições ambientais. Em condição de vácuo, seus componentes eletroeletrônicos podem somente ser resfriados pela condução e radiação que usualmente os levam a operar em ambientes com altas temperaturas, comprometendo dessa forma a sua confiabilidade. A redução de oferta de itens qualificados, o longo prazo de entrega (\textit{lead-time}), o alto custo de produção, a obsolescência em alguns casos e as restrições governamentais são fatores que dificultam a disponibilidade de aquisição dos componentes eletrônicos usados na montagem de tais equipamentos. Como a confiabilidade de um componente eletrônico é dependente, entre outros, de sua temperatura de operação e de seu nível de qualidade, uma das técnicas empregadas para aumentar a confiabilidade dos equipamentos e assegurar seu correto funcionamento é reduzir as temperaturas de operação de seus componentes. Nesse contexto, o objetivo desta Tese é propor uma metodologia que permita aos projetistas de equipamentos eletrônicos obterem um conjunto de soluções de projeto para uma placa de circuito impresso montada (PCA) para uso espacial. A confiabilidade requerida para a PCA é obtida através da escolha adequada do nível de qualidade de um subconjunto de componentes eletrônicos e de seus posicionamentos ótimos na placa de circuito impresso (PCI). O problema é tratado com uma abordagem multiobjetivo. A otimização no posicionamento dos componentes (\textit{placement}) inclui a minimização simultânea da taxa de falhas total dos componentes (via relação de Arrhenius), a minimização do comprimento das conexões (\textit{wiring}) entre os componentes e o custo total dos componentes usados na montagem da PCA. Um algoritmo evolutivo é usado como a ferramenta de otimização que é acoplado a rotinas numéricas desenvolvidas para calcular as temperaturas dos componentes e da PCI. |
