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《嵌入式系统可靠性设计技术及案例解析》读书笔记(六)

安全性包括三部分:嵌入式系统对人的安全性影响、对周边关联设备和环境的安全性影响、对整机设备自身的安全性影响。

1、定义

  1.1 I类设备:使用网电源供电且有保护接地端子的设备,如空调、台式计算机等;

  1.2 II类设备:使用网电源或低压直流供电且没有保护接地端子,如家用电视机,220V供电,插头是火线和零线,没有地线;

  1.3 应用部分:设备中用来与操作者、作用对象相接触的全部部件;

  1.4 漏电流:非功能性电流,包括外壳漏电流、对地漏电流;

  1.5 电气间隙:两个导体部件之间的最短空气距离;

  1.6 爬电距离:沿两个导体部件之间的绝缘材料表面的最短路径;

2、标记的要求

  2.1 外部标记:

    包括生产供应单位、型式标记、与电源连接、电源频率、输入功率、熔断器、输出等;

  2.2 内部标记:

    主要是供给生产装配、维修人员使用,包括最大负载功率、功能接地端、电池装入方法等;

  2.3 控制器件与仪表标记

    要求必须有电源开关的识别和表示,控制器件和开关的党委表示和标记。比如清楚的识别通断位置;

  2.4 导线

    绝缘层在各行各业的安规中都有统一的颜色标准,比如保护接地由黄绿色相间标志;

  2.5 指示灯的颜色

    主要是红、黄、绿三种;分别标识危险、注意和正常;

3、环境条件

  环境条件包括:
  运输环境:如相对温度、大气压力、环境温度
  运行环境:如相对温度、大气压力、环境温度
  供电环境:如电压波动、频率误差、内部电源如可更换则由制造厂商提供;

4、对电击危险的防护

  1、剩余电压 例如用插头和电源连接的嵌入式系统,在拔断插头后1S,插件和机身之间电压不超过60V;
  2、剩余能量 设备电源切断后,立即打开机壳,剩余电压不超过60V,若超过,剩余能量不超过2mJ;
  3、外壳的封闭性
  4、不用工具就可以打开的罩盖的下,可带电的不见都要隔离;
  5、灯泡的安全性,在其更换时避免与带电部件接触;
  6、控制器件的导体部分电阻不大于0.2欧姆或绝缘隔离;
  7、带电部件须有防护罩和标记;
  8、整机外壳安全;
  9、应用部分不得与未保护接地的可触或金属部件有导电连接;

5、对机械危险的防护

  保证在机械危险发生后,嵌入式系统电气部分不得产生危险。如设备跌落撞出凹痕,会引起电介质强度变化。

    1、外壳及零部件刚度要求;
    2、外壳及零部件强度要求;
    3、提拎装置承载能力;
    4、针对正常使用的手持设备,具备抗坠落性;
    5、抗搬运应力;
    6、运动部件防护;
    7、传动部件的安全性;
    8、运动部件的可控性;
    9、运动部件的可控性;
    10、易磨损部件的可查性;
    11、电控机械运动的安全性;
    12、紧急装置的可靠性;
    13、可能造成损伤的粗糙表面、尖角等需予以避免或覆盖;
    14、正常使用倾斜10度,设备必须不失衡;
    15、可版运行;
    16、防止飞溅物;
    17、避免悬挂系统的安全隐患;
    18、外壳结构要求,如防止气体、蒸汽进入、防止外物入侵引起燃烧等;

6、对随机文件的要求

  随机文件应具有齐全性,它至少包括使用说明书、技术说明书(是设备设计和维护相关文档)和供用户可查的包括厂家地址在内的文件;

7、电气连接

  1)满足电气间隙和爬电距离要求;
  2)连接点防止意外脱开;
  3)对能形成点燃源的设备,不得配置可拆卸的电源软电线;

8、静电防护

  必须采用适当的组合进行静电防御。

9、电晕

  运行在交流2000V、直流2400V以上的设备,且未装在封闭壳内部,必须设计成不会发生电晕。

  备注:电晕(放电)是指由于高电压使周围空气产生电离,当电压梯度超过一定临界值时,在导体表面和它的附近出现紫蓝色辉光的放电现象

10、超温和防火

  1)非提供热量的设备应用部分,表面温度不应超过41度;
  2)防止与热的可触及表面接触用的防护件,必须用工具才能拆下;

11、溢流和液体泼洒

  存在太满或溢流,遗漏出的液体不得引起安全方面的危险;

12、泄漏、受潮和进液安全要求
13、清晰、消毒和灭菌安全要求
14、能够产生压力的装置要增加压力释放装置;
15、中断复位

  当供电电源中断后又恢复时,除预定功能中断外,不会产生安全方面的危险;当电源中断时,必须有消除作用对象上的机械压力的措施;

16、防止危险输出;
17、单一故障发生时不能发生引起操作者危险、设备自身发生起火、短路等安全性故障。如电源变压器过载、恒温器失灵、散热条件变差;
18、元器件的要求

  1)其额定值和在设备中的使用条件不能违背;
  2)网电源和应用部分的元器件必须加标识;
  3)元器件不必要的活动可能造成危险的,增加安全防护;

19、连接的要求

  1)导线和连接器必须固定妥善、绝缘良好;
  2)连接器的构造必须能防止不正确连接;
  3) 可拆卸电线,必须保证其中一个连接装置松动时,可触及的导体部件不带电;

20、保护装置
21、电池和指示灯:
22、电器控制器的不见必须符合防电击及接地阻抗的要求。要求固定并防止调节失误;
23、对有电线连接的手持和脚踏控制装置要考虑工作电压、机械强度、疏忽操作和进液等危险防护;
24、考虑与供电网分段时的安全防护;
25、保护接地端子和连接;
26、内部连线要考虑机械防护(如与锐边的摩擦)、弯曲和绝缘等;
27、各种类型的绝缘在延长的使用过程中,必须保持绝缘性能、机械强度、耐热性、耐火性等要求;
28、对过电流和过电压进行保护;

《嵌入式系统可靠性设计技术及案例解析》读书笔记(六)