CC BY
117
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
Масса устройства осталась неизменной: 380 г с кожухом для уличных полетов, 420 г с корпусом для использования внутри помещений.
Новому квадрокоптеру - новый софт, причем речь идет не просто о плановом обновлении стандартной утилиты FreeFlight, а о полноценной модификации программы. По сути, в версии 2.х это совершенно новый продукт, по максимуму использующий возможности AR.Drone 2.0. Сообщество вокруг AR.Drone существует уже давно, но во FreeFlight 2 оно фактически было легализировано в разделе «AR.Drone Academy». Но это лишь одно нововведение из многих, включая сетевые.
Например, отснятый медиаконтент можно загрузить в Сеть прямо из приложения, а именно, фотографии закачиваются в веб-альбом Picasa, а видео - в YouTube. Кроме того, тут же, в меню программы, доступны сторонние приложения для квадрокоптера, позволяющие объединить мир реальный и виртуальный в играх на основе дополненной реальности и даже устроить совместные развлечения.
Появились и новые настройки пилотирования, хотя сам интерфейс виртуального пульта ДУ не особо изменился. Что же касается настроек пилотирования, то благодаря дополнительным сенсорам можно задать лимит высоты полета, максимальную скорость вращения и подъема, максимальный угол наклона.
Компания Parrot смогла создать одну из самых продвинутых и легко управляемых летающих моделей. Благодаря встроенному в квадрокоптер магнитометру, можно очень точно управлять устройством, буквально направляя его камеру в нужную сторону. Внезапный ветер или дождь - не беда, электроника компенсирует помехи, и аппарат будет слушаться пользователя так же четко, как и в ясный безветренный день.
В устройстве есть режим аварийной посадки, но иногда при его активации моторы квадрокопте-ра могут просто отключилиться и он может рухнуть с высоты нескольких метров на землю, повреждая винты. Поэтому ПО модернизируется и дорабатывается, найденные ошибки компанией устраняются.
Как показал опыт эксплуатации, аппарат легко и без последствий переносит небольшие удары и падение с высоты человеческого роста, особенно если используется защитный кожух. Но лучше, конечно, таких моментов избегать.
Управление квадрокоптером настолько просто, что можно обучить ребенка управлять им. К примеру, я научил ученика 3 класса уверенно управлять квадрокоптером уже через 2 занятия длившихся по часу. Управлять квадрокоптером можно двумя режимами: режим «Absolute control», где квадрокоптером полностью на себя берет управление и движется относительно управляющего устройства при наклоне планшета, режим «Joypad mode», где управление проводиться с помощью джойстика. Можно даже делать разные трюки, например, сделать «бочку» при полете. А также даже играть в разные игры. Например, можно устроить гонку квадрокоптеров или осуществит точную посадку его на какую-нибудь поверхность и так далее.
Обслуживание квадрокоптера тоже несложное, в комплекте с квадрокоптером шли 3 пары вентилей. В случаи если вентили будут повреждены их можно сразу заменит. К тому же на сайте производителя имеются все необходимые запасные части и инструменты для выполнения ремонта устройства разной сложности: от элементарной замены лопастей до демонтажа бортового компьютера квадрокопте-ра.
ЛИТЕРАТУРА
1. Джулио Дуэ. Господство в воздухе. Вероятные формы будущей войны. - СПб.: Terra Fantastica, 2003.
2. Громаков Ю.А., Северин А.В., Шевцов В.А. Технологии определения местоположения в GSM и UMTS. - М.: "Эко-Трендз", 2005. 140 стр.
3. Гришко А.К. Методология управления качеством сложных систем / Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-379.
4. Коненев В.Н. Беспилотный летательный аппарат - квадрокоптер «Майский жук» с автоматической системой ГЛОНАСС навигации. - Москва: НИЯУ МИФИ, 2 013.
5. Трусов В.А. Однопозиционный модуль управления шаговым двигателем / Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В., Юрков Н.К. // Теоретические и прикладные аспекты современной науки. 2015. № 7-3. С. 131-133.
6. Кумисбек Г.М. Квадрокоптер - беспилотный летательный аппарат: возможности и технические свойства. Материалы научного семинара. - Астана, ДШ. 2013.
УДК 004.043 Жоао А.Ж.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ЧАСТОТНЫЙ ИНТЕГРИРУЮЩИЙ РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДАТЧИКОВ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Интегрирующее развертывающее преобразование (ИРП) позволяет простыми средствами решать задачи повышения точности и помехоустойчивости цифровых средств измерения сигналов малого уровня.
Эффективность любых новых применений методов ИРП обусловлена их технической простотой. По этому показателю, а также по точности и помехоустойчивости методы ИР-преобразования находятся вне конкуренции среди других методов построения средств измерения [1].
Вода входит в состав окружающего воздуха и является необходимым компонентом для всех живых существ. Комфортность окружающих условий определяется, в основном, двумя факторами: относительной влажностью и температурой. Работа многих устройств также сильно зависит от уровня влажности. Как правило, все характеристики приборов определяются при относительной влажности 50% и температуре 20-25 оС [2].
В настоящее время на рынке контрольно-измерительных устройств представлены разнообразные датчики влажности зарубежных и отечест-
венных производителей. Это и быстродействующие детекторы, обеспечивающие высокую линейность преобразования относительной влажности в унифицированный выходной электрический сигнал, и недорогие преобразователи с большой погрешностью. На практике для измерения относительной влажности наибольшее применение получили датчики емкостного, резистивного и индуктивного типа, физические параметры которых изменяют свои физические параметры в зависимости от степени насыщения водяным паром. Из этих представленных трех основных типов, для измерения влажности самым оптимальным по совокупности параметров является емкостной, обеспечивающий широкий диапазон измерения, малое время отклика, высокую линейность характеристики преобразования влажность-емкость (за счет линейности значения изменения величины диэлектрической проницаемости от накопленной в диэлектрике влаги) высокую надежность, а также сравнительно простую схему включения в измерительную цепь (ИЦ) [3].
Резистивные датчики являются самыми дешёвыми, но менее точными, чем емкостные. Принцип их
действия основан на фиксации измерения электрического сопротивления гигроскопической среды (например, проводящего полимера, соли или обработанной подложки). Производители также предлагают датчики на основе оксида олова и оксида алюминия. Первые характеризуются плохой стабильностью и взаимозаменяемостью, вторые - узким диапазоном измерения.
Актуальность решения задач разработки методов и средств преобразования параметров емкостных датчиков в частотные сигналы обусловлена с одной стороны широкой номенклатурой емкостных датчиков, которые применяются для измерения разнообразных физических величин, и, с другой стороны, преимуществами частотного представления информации с точки зрения помехоустойчивости, передачи информации по линиям связи, обработки и преобразования в код. Указанное направление в информационно-измерительной технике интенсивно развивается, что подтверждается большим количеством публикаций по данному вопросу в отечественной и зарубежной литературе.
Основная часть
Среди производителей датчиков относительной влажности хорошо зарекомендовала себя компания "Honeywell", которая усилила свои позиции, расширив линейку выпускаемых емкостных датчиков серии HIH.
Принцип работы датчика заключатся в том, что в процессе работы датчика водяной пар, проникая через пористую обкладку конденсатора уравновешивается с окружающим газом. Одновременно верхняя обкладка защищает электрические процессы, протекающие в полимерном слое, от внешних физических воздействий (света и электромагнитного излучения). Слой полимера, покрывающий пористый платиновый электрод сверху, служит защитой от пыли, грязи и масел. Такая фильтрационная система обеспечивает датчику длительную бесперебойную работу в условиях сильной загрязнённости окружающей среды и уменьшает время отклика. Конструкция чувствительного элемента делает возможной промывку датчиков.
При использовании датчиков влажности, влажность измеряется, как правило, на основании зависимости ёмкости датчика от изменения влажности. В зависимости от типа выбранного датчика, его емкость может изменяться при изменении влажности от 10 до 90% в разных пределах (рисунок 1).
Рисунок ±
Влажность. %
30 50 70 90
.график зависимости емкости датчика
от влажности воздуха
С целью уменьшения влияния температуры, несимметрии и нестабильности источников питания, а также задания начальной частоты при нулевом разбалансе моста была разработана и собрана, с помощью компьютерного моделирова-
ния в программе "Micro-Cap", принципиальная электрическая схема устройства на операционных усилителях разного типа (154УД3А, 140УД17 и 140УД12) представленная на рисунке 2. Она включает в себя мостовую схему из двух резисторов (Ri и R2) и конденсаторов (С3 и С4), в которой С4 является емкостным датчиком влажности, частотный преобразователь сигнала с выхода мостовой схемы датчика, состоящий из интегратора на операционном усилителе XI, компаратора ХЗ и инвертора Х4.
Рисунок 2 - Принципиальная электрическая схема ЧИРП
Дополнительные резисторы R5 и R6 в диагонали питания мостовой измерительной схемы служат для выравнивания амплитуды выходного сигнала преобразования по положительной и отрицательной полярности и ограничения цепи питания моста по току. Резистор Ro соединен с инвертирующим входом операционного усилителя Х1 интегратора и служит для задания начальной частоты, а дозирующий конденсатор С1 (совместно с сопротивлением интегратора Rз) - для задания чувствительности частотного преобразователя, т.е. диапазона изменения частоты выходного сигнала.
В ходе экспериментальных исследований данной схемы изменялись параметры основных элементов (сопротивления интегратора Rи, добавленное сопротивление R0, и резисторы Я1 и R2, дозирующая ёмкость ^ и ёмкость конденсатора и были
получены следующие результаты (таблица 1).
При изменении ёмкости датчика влажности в диапазоне от 303 до 351 пФ и параметрах элементов, указанных ниже, частота выходного сигнала частотного преобразователя изменилась от 2 до 5 кГц. Данная зависимость показана на рисунке 3.
Параметры схемы 1: Я0=1500000 Ом; Cд=2*10-11
Ф; C3= 3,6*10-R2=7 0 0 Ом.
Ф;
80000 Ом; Ri=7 0 0 Ом;
лхю
ив
рисунок J
►(.«ГиОМТОА)
|-Сг1Гц(Н<ВД17)
-г.«гв(иотаз)
31! 1!? JW
зависимость гвк
Значения выходной частоты от изменения емкости датчика
С, пФ
от изменения l,4
Таблица 1
С4, пФ f, кГц (154УД3А) f, кГц (14 0УД17) f, кГц (14 0УД12)
303 2128 1982 1764
315 2537 2337 1992
327 3139 2843 2298
339 4031 3567 2680
351 5235 4508 3119
При изменении вышеуказанных параметров, час- теля изменялась от 2,5 до 9 кГц. Данная зависи-тота выходного сигнала частотного преобразова- мость представлена на рисунке 4.
Параметры схемы 2: Ro=2000000 Ом; Сд=4*10-11 Ф; Сз= 3,6*10-11 Ф; Rи= 80000 Ом; Rl=700 Ом; Я2=850 Ом.
Значения выходной частоты от изменения
емкости датчика_Таблица 2
грешность от нелинейности значительно уменьшается и практически стремится к нулю.
С4, ПФ f, кГц (154УД3А) f, кГц (14 0УД17) f, кГц (140УД12)
303 3983 3607 2712
315 5179 4615 3213
327 6425 5655 3696
339 7 638 6633 4132
351 87 96 7538 4516
Из графиков зависимости (Рисунок 3 и 4) видно, что в диапазоне низких частот присутствует нелинейность функции, что вносит погрешность от нелинейности в суммарную погрешность преобразования устройства. При смещении диапазона частот в более высокую область (порядка 8-10 кГц) по-
10000 9000 8000 7000 6000 и 5000 4000 5000 2000 1000 0
КкГИ(15«ДЗА) К.*Г|](140УЩ7) -Г,иГв(140ЗД12)
303
313
327
339
331
Зависимость fBI
от изменения C4
Рисунок 4 ЛИТЕРАТУРА
1. Громков Н.В., Интегрирующие развёртывающие преобразователи параметров датчиков систем измерения, контроля и управления: монография/ Н.В. Громков. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2009. -244 с.
2. Стюхин В.В. САПР в расчёте и оценке показателей надёжности радиотехнических систем / Стюхин В.В., Кочегаров И.И., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 1. С. 287-289.
3. Фрайден Дж., Современные датчики. Справочник. Москва 2005. - 592 с.
4. Белов А.Г. Влагозащитное покрытие печатных узлов в датчике утечки воды / Белов А.Г., Баннов В.Я., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Лысенко А.В., Юрков Н.К. // Современные информационные технологии. 2014. № 19 (19). С. 265-272.
5. Громков Н.В, Частотные преобразователи для тензодатчиков - В кн.: «Методы и средства преоб-
разования электрических величин
частотно-временные сигналы». Пенза ПДНТП, 1980, с. 59-60.
УДК 681.518.25
Зеленский В.А., Щодро А.И., Воеводин U.C., Деденок Т.Г.
ФГАОУ ВО «Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П.Королева (национальный исследовательский университет) (СГАУ)», Самара, Россия КВАЗИРАСПРЕДЕЛЁННЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБЪЕКТА
Современные промышленные объекты нуждаются в постоянном контроле параметров, значения которых определяет их способность работать в заданном режиме [1-3]. Например, для нормального функционирования системы горячего водоснабжения (ГВС) необходима информация о таких параметрах, как температура и давление подающего и обратного трубопроводов, расход воды на входе теплооб-менных аппаратов и обратного трубопровода, температура и давление воды в первом контуре ГВС, количество передаваемой тепловой энергии, расход воды на подпитку системы ГВС, давление воды в трубопроводе подпитки системы ГВС, расход воды на собственные нужды котельной. У автоматизированного теплового пункта (АТП) должны быть предусмотрены специальные каналы передачи сигналов в случае возникновения нештатных ситуаций: аварии в системе электроснабжения, превышения предельных значений давления воды в прямом и обратном трубопроводе, превышения предельных значения температуры в помещении, выхода из строя насосов системы отопления, ГВС или подпитки. Эффективное управление АТП оптимизи-
рует потребление энергоресурсов, обеспечивая бесперебойную работу систем отопления и горячего водоснабжения, что, с учётом постоянного роста тарифов, является актуальной задачей.
На рис.1 изображена схема автоматизированного теплового пункта. Контролируемые параметры объекта изменяются настолько медленно, что основную часть времени происходит ожидание сигнала от датчика. Данная особенность позволяет применить на таком объекте квазираспределённый волоконно-оптический преобразователь, состоящий из бинарных датчиков, соединенных между собой последовательным волоконно-оптическим каналом [4, 5].
Основными устройствами АТП являются узел учета тепловой энергии 1, клапаны подачи теплоносителя в систему отопления (СО) 2 и в систему ГВС 3, теплообменники СО 4 и системы ГВС 5, циркуляционные насосы СО 6 и системы ГВС 7, потребители системы отопления (радиатор, теплые полы, полотенцесушители) 8, интеллектуальный контроллер 9.
i 15
'-х-
чх-
-ООЬ-схь
;17
■VI сх-
щп
ПЕШ
5
-XI
7
—ООО-сх i^i х
VIS
10
©JT
Рисунок 1 - Схема автоматизированного теплового пункта
