CC BY
28
ЛИТЕРАТУРА
1. Каталог мирового вооружения [Электронный ресурс] Многофункциональный истребитель F-4 Phantom. Режим доступа: http://worldweapon.ru/sam/f4.php.
2. Militaryarticle [Электронный ресурс] «Линкс 3». Режим доступа: http://militaryarticle.ru/vozdukh/vertolety/19158-lynx-iii.
3. Затылкин, А. В. Исследование влияния деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия на надёжность радиоэлектронных средств / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, Д. А. Рындин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 42-43.
4. Затылкин, А. В Алгоритмическое и программное обеспечение расчета параметров статически неопределимых систем амортизации РЭС / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, И. И. Кочегаров // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 4. С. 33-40.
5. Таньков, Г.В. Волновой метод исследования динамических характеристик упругих конструкций радиоэлектронных средств при нестационарном нагружении / Г. В. Таньков, А. В. Затылкин, Д. А. Рындин // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 2. С. 101-107.
6. ГОСТ 26382-84 Двигатели газотурбинные гражданской авиации. Допустимые уровни вибрации и общие требования к контролю вибрации.
7. Артемов И.И. Повышение долговечности шаровых опор легковых автомобилей / И.И. Артемов, А.А. Войнов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2007. № 9. С. 43-50.
8. Артемов И.И., Уханов А.П. История техники. Автотракторостроение. Учебное пособие. Пенза, 2005.
9. Тиц, С.Н. Метод выявления дефектов авиационных конструкций основанный на анализе линий максимумов и хребтов непрерывного вейвлет-преоразования /С.Н. Тиц, А.Н. Коптев, Ю.В. Киселёв//Авиаци-онная промышленность. - Москва, 2009.- №6. - С.326-335.
УДК 004.942
Шуваев П.В., Кузнецов М.Д. , Лысенко А.В,
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет»,
Пенза, Россия
АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ЦИФРОВЫМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ СТАЦИОНАРНОГО ВИБРОМЕТРА
Разработана структурная схема цифрового функционального преобразователя стационарного виброметра. Основной частью схемы является программируемый микроконтроллер ATmegal6, который поочередно опрашивает датчики реализованные на цифровых акселерометрах. В качестве опорного тактового генератора применен кварцевый резонатор, который обеспечивает требуемую точность опорной частоты микроконтроллера. Предложен алгоритм управления цифровым функциональным преобразователем стационарного виброметра, приведено его описание.
Статья подготовлена в рамках реализации проекта «Разработка методов и средств создания высоконадежных компонентов и систем бортовой радиоэлектронной аппаратуры ракетно-космической и транспортной техники нового поколения» (Соглашение № 1519-10037 от 20 мая 2015 г.) при финансовой поддержке Российского научного фонда.
Ключевые слова:
микроконтроллер, виброметр, преобразователь функциональный, алгоритм, цифровой интерфейс.
В информационно-измерительных системах важнейшим элементом является датчиковая аппаратура, в качестве которой часто применяются акселерометры, нашедшие широкое применение в научно-исследовательской деятельности, в частности - для исследования спектральных колебательных характеристик РЭС [1-2]. Знать спектр резонансных частот изделия, входящих в рабочий диапазон частот необходимо для оценки эффективности принятых защитных мер от внешних вибрационных воздействий [3-5] . Часто необходимо проводить измерения в контрольных точках на объекте исследования во время натурных или полигонных испытаний [6], что требует применения мобильных средств измерения. Поэтому разработка цифрового преобразователя функционального для стационарного виброметра, предназначенного для измерения амплитуды виброускорений механических колебаний элементов конструкций РЭС.
Разработанный функциональный преобразователь состоит из печатного узла с расположенными на нем разъемами для подключения ЖК индикатора и
конвертера интерфейсов, расположенных на отдельных печатных платах, разъемами для подключения цифровых и аналоговых датчиков к соответствующим портам микроконтроллера две кнопки, и светодиод (рис. 1).
Для изменения контрастности жидкокристаллического индикатора, на плате расположен переменный резистор, изменение сопротивления которого изменяет контрастность дисплея. Два резистора используются для подтягивания логических уровней, на выводах опроса кнопок, до цифровой единицы. Поскольку схема цифровая, то в обязательном порядке используются конденсаторы на сотню нанофарад между выводами питания микросхем, создающие локальные источники питания, не позволяющие просадить напряжение источника питания до предельно низких значений в моменты переключения транзисторов микроконтроллера, тем самым уменьшая влияние индуктивности соединительной линии между источником питания и потребителем мощности.
Рисунок 1 - Структурная схема цифрового преобразователя функционального стационарного
Для получения значения виброускорения с цифровых датчиков, необходимо провести серию измерений, вычислить максимальное значение измеренной амплитуды с учетом погрешности и привести формат выходных данных к среднеквадратичному значению [7, 8]. Только после этого данные могут быть в понятной форме отображены на жидкокристаллическом экране. С аналоговыми датчиками отпадает необходимость математических расчетов по конвертированию максимального значения в срезне-квадратичное, так как вся нагрузка лежит на аналоговой схеме.
В связи с использованием цифрового интерфейса для передачи данных на ПК, частота тактирования микроконтроллера должна иметь стабильное значение в различных условиях эксплуатации [9, 10] . Следовательно, использовать внутренний тактовый генератор МК не следует. В качестве опорного тактового требуется использование более точного и стабильного внешнего генератора, роль которого выполняет кварцевый резонатор, обеспечивая точность опорной частоты микроконтроллера.
На передней панели будет доступ к закрепленным в корпусе ВЫС разъемам, позволяющими оперативно подключать и отключать аналоговые датчики различного типа. Но все зависит от аналогового блока который может быть расположен в корпусе устройства (по умолчанию отсутствует), в зависимости от которого определяется тип подключаемых вибродатчиков.
На крышке устройства помимо элементов отображения информации и кнопочного управления расположены разъемы !ШС-06Г, позволяющие оперативно подключать и отключать цифровые датчики. В отличии от РББ-6, данный корпус обеспечивает правильность подключения, исключая возможность подсоединить разъем вверх ногами.
Предлагаемое устройство подключается к компьютеру или иному цифровому устройству посредством разъема USB тип B, от которого так же осуществляется питание цифровой схемы и цифровых датчиков.
Подключение разработанного устройства к ЭВМ обладает рядом преимуществ, поскольку на дисплей компьютера можно одновременно вывести данные со всех шестнадцати датчиков. Во вторых можно вести историю изменения амплитуды вибрации во времени. Это бывает полезным для полноты проведения комплекса испытаний.
Помимо этого к преимуществам аналоговых виброизмерителей можно отнести то, что диапазон замеряемых частот зависит только от типа датчиков, чего аналоговые датчики обеспечить не могут, исходя из критерия Найквиста их максимальный частотный диапазон составляет 2,6 кГц.
Основной частью схемы является микроконтроллер, который согласно представленной на рисунке 2 схеме алгоритма управления поочередно перебирает датчики, указывает им данные требуемые к съему и получает запрошенную информацию. В дальнейшем происходит её обработка, определение среднеквадратичного значения величины измеренных данных и помещает ее в цифровой фильтр и по USB протоколу дублирует ее в ПК. После опроса последнего подключенного фемтоакселерометра программа МК ожидает некоторое время и затем производит очередной опрос цифровых датчиков.
Несколько раз в секунду происходит обновление данных на жидкокристаллическом индикаторе, перед этим происходит извлечение подготовленных данных из цифрового фильтра и снятие данных с аналоговых цифровых преобразователей микроконтроллера. В дальнейшем все шестнадцать значений показаний датчиков переводятся в десятичную систему счисления и отправляются в память жидкокристаллического индикатора для их отображения.
Рисунок 2 - Схема алгоритма управления цифровым функциональным преобразователем стационарного
виброметра
пок, в пару к внутренним подтягивающим резисторам решено использовать внешние, их номинал вы-
Начальная позиция отображения данных задается двумя тактовыми кнопками, циклически смещающие ее вправо или влево. Для стабильной работы кно- бирается из диапазона 5-10 кОм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Структурное обнаружение и различение вырывов проводящего рисунка печатных плат / Григорьев А.В., Юрков Н.К., Затылкин А.В., Данилова Е.А., Држевецкий А.Л. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2013. № 4 (28). С. 97-108.
2. Затылкин, А.В. Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами / Затылкин А.В. // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пензенский голсударственный университет. Пенза, 2009
3. Володин, П.Н. Установка для экспонирования фоторезиста на печатных платах в условиях учебной лаборатории / Володин П.Н., Затылкин А.В. // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5-1. С.
34-35.
4. Затылкин, А.В. Алгоритм и программа расчета статически неопределимых систем амортизации бортовых РЭС с кинематическим возбуждением / Затылкин А.В., Лысенко А.В., Таньков Г.В. // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2013. Т. 1. С. 223-225.
5. Таньков, Г.В. Исследование моделей стержневых конструкций радиоэлектронных средств / Таньков Г.В., Трусов В.А., Затылкин А.В. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2005. Т. 1. С. 156-158.
6. Затылкин, А.В. Инновации в образовательных учреждениях и интерактивные программы обучения / Затылкин А.В. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 1. С. 155-158.
7. Затылкин, А.В. Исследование динамических характеристик стержневых элементов конструкций РЭС волновым методом / Затылкин А.В., Голушко Д.А., Рындин Д.А. // Инновационные информационные технологии. 2013. Т. 3. № 2. С. 129-135.
8. Голушко, Д.А. Исследование процесса образования стоячих волн в классических элементах конструкций РЭС / Голушко Д.А., Затылкин А.В., Таньков Г.В. // Вопросы радиоэлектроники. 2015. № 12. С. 88-98.
9. Затылкин, А.В. Устройство для исследования влияния инерционной и деформационной составляющей внешнего вибрацищонного воздействия / Затылкин А.В., Голушко Н.В., Ольхов Д.В. // Новые информационные технологии в автоматизированных системах. 2015. № 18. С. 380-383.
10. Голушко, Д.А. Методика прогнозирования ресурса электрорадиоэлементов печатного узла в условиях внешних вибрационных воздействий / Голушко Д.А., Затылкин А.В., Калашников В.С. // Вопросы радиоэлектроники. 2015. № 6 (6). С. 105-112.
УДК 004.942 Яшин Д.С.
Военный институт Сил воздушной обороны Республики Казахкстан им. Т.Я. Бегельдинова, Актобе, Казахстан
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ИНТЕГРАЛЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ НЕЭФФЕКТИВНОСТИ ВИРОИЗОЛЯТОРОВ ПАССИВНЫХ СИСТЕМ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ РЭС
Показано, что для защиты радиоэлектронных средств расположенных в герметизированных приборных отсеках летательных аппаратов от внешних вибрационных воздействий наиболее эффективно применение виброизоляторов. Для проведения автоматизированного расчета пассивных систем виброизоляции РЭС усовершенствован программный комплекс «ПК РВС РЭС», как наиболее полно отвечающий задачам, поставленным в настоящей работе. Предложен алгоритм расчета интегрального показателя неэффективности вироизоляторов пассивных систем виброизоляции РЭС, позволяющий в рамках единой программной системы проводить как статический, так и динамический расчеты схем виброизоляции с одной и двумя плоскостями симметрии а так же проводить оценку эффективности спроектированной системы виброизоляции блока РЭС в частотной области.
Ключевые слова:
внешние вибрации, виброизоляция, программа, алгоритм, интегральный показатель, частотная область.
В настоящее время конструкция бортовых радиоэлектронных средств (РЭС) представляет собой приборы стоящие на амортизаторах и размещенных в соответствующих отсеках ракеты или самолета, называемых герметизированными приборными отсеками (ГПО).
Все бортовые РЭС, входящие в ГПО характеризуются:
резким ослаблением силовых элементов конструкции,
повышенной плотностью монтажа,
электромеханической элементной базой (реле, контакторы, переключатели и т.д.) наиболее чувствительной к механическим нагрузкам из всей элементной базы.
Защита бортовых РЭС от механического воздействия может осуществляться путем повышения жесткости конструкции или применением систем виброизоляции блоков и устройств радиоаппаратуры [14] . Защита бортовых РЭС входящих в ГПО может осуществляться только за счет применения систем виброизоляции [5].
Виброизоляция обеспечивается тем, что между объектом защиты (или его элементом) и вибрирующей поверхностью устанавливаются специальные элементы - виброизоляторы, образующие систему виброизоляции. Подобный способ виброзащиты хорош тем, что может быть использован и для блоков, и для отдельных элементов конструкции РЭС.
В практике оценочных инженерных расчетов систем виброизоляции, рассматриваются эквивалентные колебательные системы с одной степенью свободы и сосредоточенной в центре тяжести массой, связанной с опорой или вибрирующей платформой (носителем), элементом с общей жесткостью Кз и коэффициентом демпфирования Кдм. Для их описания требуется составить множество уравнений состояния, анализ и решение которых весьма затруднительны [6, 7].
Предложенная в [8] методика позволяет дать оценку спроектированной системы пассивной вбро-изоляции РЭС во всем диапазоне рабочих частот, уделяя особое внимание низкочастотной области. Проведение расчетов, связанных с выбором и оценкой систем виброизоляции блоков РЭС подразумевает выполнение огромного количества расчетов, поэтому уместно рассмотрение вопроса о целесообразности разработки алгоритмической реализации предложенной методики и доведении до программной реализации.
Для проведения автоматизированного расчета пассивных систем виброизоляции блоков РЭС принято решение взять за основу программный комплекс «ПК РВС РЭС» [9], как наиболее полно отвечающий задачам, поставленным в настоящей работе.
Алгоритм автоматизированного расчета пассивной системы виброизоляции программного комплекса «ПК РВС РЭС» [10-12] содержит следующие алгоритмы вложенных подпрограмм:
- алгоритм подпрограммы инициализации базы данных;
- алгоритм подпрограммы схемы виброизоляции с симметрии;
- алгоритм подпрограммы схемы виброизолятции с симметрии;
- алгоритм подпрограммы схемы виброизоляции с симметрии;
- алгоритм подпрограммы схемы виброизоляции с симметрии.
Важным достоинством является возможность подключения базы данных на существующие типы пассивных виброизоляторов, что существенно облегчает работу инженера по их поиску и подбору. Однако, внедрение предложенной методики
статического расчета одной плоскостью
динамического расчета одной плоскостью
статического расчета двумя плоскостями
динамического расчета двумя плоскостями
