CC BY
52
Устройство для исследования влияния инерционной и деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия
Затылкин A.B., Голушко Н.В., Ольхов Д.В.
ФГБОУВПО «Пензенский государственный университет» [email protected], [email protected], [email protected] Аннотация. Предложена структурная схема блока управления лабораторным стендом для исследования влияния инерционной и деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия, разработанная с применением современной элементной базы. В качестве управляющего элемента применен программируемый микроконтроллер ATmegal28. Имитационное моделирование работы блока управления была проведена в среде ISIS Professional. Разработка доведена до практической реализации и внедрена в учебный процесс кафедры КиПРА Пензенского государственного университета.
Ключевые слова: вибрации, резонанс, надежность, защита, прогнозирование, система амортизации, расчет, программа.
1 Введение
Учет негативного воздействия механических нагрузок (ударов и вибраций) на этапе проектирования позволяет значительно повысить надежность радиоэлектронных средств (РЭС) во время эксплуатации [Юрков и др., 2013]. Для этого необходимо проводить исследования проектируемых РЭС с использованием их математических и/или физических моделей (прототипов) [Затылкин и др., 2013; Алмаметов и др., 2010; Затылкин, 2011; Баннов и др., 2013].
Основной способ передачи ударов и вибрации - воздействие через точки крепления [Затылкин, 2013; Баннов и др., 2013; Затылкин, 2013; Таньков и др., 2007]. Выделяют 2 вида воздействий:
- инерционное воздействие - все точки крепления конструкции движутся по одному и тому же закону, с одинаковой амплитудой и знаком. Этот вид воздействия может легко моделироваться на вибрационных стендах.
- деформационное воздействие - точки крепления конструкции движутся в противофазе. Данное воздействие, из-за сложного движения точек крепления, невозможно моделировать на вибростендах и им обычно пренебрегают, что приводит к увеличению систематической погрешности.
Таким образом, актуальность настоящей работы обусловлена разработкой технических средств, позволяющих осуществить моделирование деформационных воздействий на РЭС.
2 Структурная схема устройства
Структурная схема блока управления лабораторным стендом представлена на рисунке 1. Основным элементом схемы является микроконтроллер, управление работой которого осуществляется кнопочным органом управления. Задача микроконтроллера заключается в генерации гармонических сигналов на каждый канал выхода. Информация о параметрах генерируемых сигналов отображается на индикаторе.
Рис. 1. Структурная схема блок управления лабораторным стендом
Схема электрическая принципиальная устройства разработанная с применением современной элементной базы. Программируемый микроконтроллер (ATmegal28) представляет собой 8-разрядный КМОП микроконтроллер, основанный на расширенной AVR RISC-архитектуре, что позволяет проектировать системы с оптимальным соотношением энергопотребления и быстродействия [Затылкин, 2009].
3 Имитационное моделирование
Отладка работы блока управления была проведена в среде ISIS Professional (рис. 2).
Рис. 2 Моделирование работы устройства
Создана виртуальная модель разработанного устройства, позволившая оценить работоспособность предложенного схемотехнического решения на стадии проектирования [Граб и др., 2008; Таньков и др., 2005; Затылкин и др., 2011]. Внешний вид лабораторного стенда, используемого в учебном процессе кафедры «КиПРА» ФГБОУ ВПО «ПГУ» показан на рис. 3.
Рис. 3. Внешний вид лабораторного стенда
4 Заключение
Таким образом, применение современных материалов и элементной базы позволило решить поставленные задачи проведение исследования влияния инерционной и деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия [Затылкин и др., 2012; Лысенко и др., 2013; Карчевский, 2014]. на конструктивные элементы электронных средств.
Список литературы
[Юрков и др., 2013] Юрков Н.К., Затылкин A.B., Полесский С.Н., Иванов И.А., Лысенко A.B. Информационная технология многофакторного обеспечения надежности сложных электронных систем // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во 111 У. 2013. № 4. С. 75-79. [Затылкин и др., 2013] Затылкин A.B., Голушко Д.А., Рындин Д.А Исследование влияния деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия на надёжность радиоэлектронных средств // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во 111 У. 2013. Т. 2. С. 42-43. [Алмаметов и др., 2010] Алмаметов В.Б., Авдеев A.B., Затылкин A.B., Таньков Г.В., Юрков Н.К., Баннов В.Я. Моделирование нестационарных тепловых полей электрорадиоэлементов // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во ПТУ. 2010. Т. 2. С. 446-449. [Затылкин, 2011] Затылкин A.B. Исследование моделей радиотехнических устройств на ранних стадиях проектирования // Современные информационные технологии. 2011. №14. С. 113-118.
[Баннов и др., 2013] Баннов В.Я., Сапрова Е.В., Затылкин A.B. Автоматизированный стенд исследования процедуры формирования тестового воздействия при проведении диагностики логических схем электронных устройств // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Пенза, Изд-во ПТУ. 2011. Т. 2. С. 32-34. [Затылкин, 2013] Затылкин, A.B. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств: Автореф. дис. к-та техн. наук. Москва, 2012. [Таньков и др., 2007] Таньков Г.В., Затылкин A.B. Моделирование тепловых процессов в стержневых конструкциях РЭС // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во ПТУ. 2007. Т. 1. С. 257-258. [Затылкин, 2009] Затылкин, A.B. Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами: Автореф. дис. к-та техн. наук. Пенза, 2009. [Граб и др., 2008] Граб И.Д., Затылкин A.B., Горячев Н.В., Алмаметов В.Б., Юрков Н.К., Баннов В.Я., Кочегаров ИИ. Лабораторный комплекс в архитектуре ИКОС КАК основа формирования умений // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Под ред. Юркова Н.К. Пенза, Изд-во ПГУ. 2008. Т. 1. С. 213-215. [Таньков и др., 2005] Таньков Г.В., Трусов В.А., Затылкин A.B. Исследование моделей стержневых конструкций радиоэлектронных средств // В сб.: Труды международного симпозиума Надежность и качество / Пенза, Изд-во ПГУ. 2005. Т. 1. С. 156-158. [Затылкин и др., 2011] Затылкин A.B., Буц В.П., Юрков Н.К. Опыт применения технологии ERM в разработке интеллектуальных средств обучения // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2011. № 5 (118). С. 218-223. [Затылкин и др., 2012] Затылкин A.B., Леонов А.Г., Юрков Н.К. Управление исследованиями моделей радиотехнических устройств на этапе проектирования // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2012. № 1. С. 138-142. [Лысенко и др., 2013] Лысенко A.B., Ольхов Д.В., Затылкин A.B. Конструкция активного виброамортизатора с электромагнитной компенсацией // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2013. Т. 1. С. 454-456. [Карчевский Д.О., 2014] Учёт герметизации при расчёте надёжности функциональных узлов космических аппаратов/Карчевский Д.О., Полесский С.Н.// Новые информационные технологии в автоматизированных системах, - Москва: Изд-во Московский институт электроники и математики НИУ ВШЭ 2014г., №17 - ст. 550-555.
