ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
THEORY AND CONSTRUCTION PRINCIPLES OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS
Скалон А. И., Тыртычный А. А., Аман Е. Э., Карпиков С. Р., Лукьяненко И. Н.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ БАЗИС И КОНСТРУКТИВНО-КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ … 3
Аннотация: В статье приведены основные теоретические сведения и результаты применения режима автоколебаний как основного принципа создания датчиков для систем управления подвижными объектами. Представлены разработанные конструктивно-кинематические схемы датчиков, работающих в режиме автоколебаний.
Ключевые слова: микромеханика, МЭМС, система управления, датчик, акселерометр, гироскоп, временная модуляция, частотная модуляция, импортозамещение.
Skalon A. I., Tyrtychniy A. A., Aman E. E., Karpikov S. R., Luk’yanenko I. N.
THE THEORETICAL BASIS AND STRUCTURAL AND KINEMATIC SCHEMES OF MICROMECHANICAL INERTIAL SELF-EXCITED SENSORS … 3
Abstract: The article introduces the basic theoretical information and the results of the study self-oscillation mode as a basic principle of the creation of sensors for moving objects. The developed structural and kinematic schemes of sensors operating with self-oscillation mode.
Keywords: micromechanics, MEMS, control system, sensor, accelerometer, gyroscope, time modulation, frequency modulation, import substitution.
Устюжанинов В. Н., Житников Б. Ю., Фролова Т. Н., Блинов С. В., Ершова И. В.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ КОРПОРАТИВНЫМИ СИСТЕМАМИ НА ОСНОВЕ ДАТЧИКОВ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ … 10
Аннотация: Рассмотрены алгоритм и методика синтеза математической модели поведения систем в виде взаимодействующих дискретных двоичных функциональных элементов при воздействии внутренних и внешних факторов.
Ключевые слова: объект, режим функционирования, математическая модель, контроль доступа, датчик, дискретный, управление.
Ustyuzhaninov V. N., Zhitnikov B. Yu., Frolova T. N., Blinov S. V., Ershova I. V.
MATHEMATICAL MODELLING OF CORPORATE SYSTEMS MANAGEMENT BASED ON DISCRETE SENSORS … 10
Abstract: The algorithm and technique of synthesis mathematical behavior model systems in the form the interacting discrete binary functional elements at influence of internal and external factors is considered.
Keywords: object, functioning mode, mathematical model, access control, sensor, discrete, management.
Бобылев Д. А.
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИМПУЛЬСНЫХ МЕТОДОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ С АПЕРИОДИЧЕСКОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ … 18
Аннотация: Проведен сравнительный анализ импульсных методов преобразования ПМД: метода моментов импульсной характеристики двухполюсника и метода идентификации его параметров по мгновенным значениям переходной характеристики. Сделана сравнительная оценка их возможностей на основе результатов математического моделирования.
Ключевые слова: параметры многоэлементного двухполюсника, экспоненциальный сигнал, равномерная дискретизация, численное дифференцирование.
Bobyljev D. A.
THE POSSIBILITIES ASSESSMENT OF A PULSE CONVERSION METHODS FOR MULTIPLE TWO POLES WITH AN APERIODIC IMPULSE RESPONSE … 18
Abstract: A comparative analysis of the methods of pulse conversion PMD: the method of moments and the impulse response of the two-pole method of identification of its parameters for instantaneous values of the transient response. Make a comparative assessment of their capabilities on the basis of mathematical modeling.
Keywords: parameters of the multielement two-terminal network, exponential signal, uniform discretization, numerical differentiation.
Кычкин А. В.
ПРОГРАММНО-АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЕТЕВОГО ЭНЕРГОУЧЕТНОГО КОМПЛЕКСА … 24
Аннотация: Предложена структурная и функционально-алгоритмическая организация энергоучетного комплекса (ЭУК) для энергетического мониторинга распределенных электрических и тепловых сетей, обеспечивающего синхронизированный сбор вектора энергетических параметров элементов сети, источников и потребителей, узлов преобразования и хранения энергии. ЭУК содержит многоканальные модульные регистраторы, для каждого из которых определены задачи мониторинга в соответствии с общей иерархией сети. Предусмотрен экспорт данных в ЭУК из автоматизированных систем учета и SCADA-приложений объектов исследуемой сети по стандартным протоколам информационно-коммуникационного взаимодействия. Разработано программно-аппаратное обеспечение регистратора – узла ЭУК на базе программируемого логического контроллера VIDA350. Программное обеспечение реализовано в модуле JECalc JAVA-приложения удаленного мониторинга OpenJEVis. Проведена оценка работоспособности ЭУК с использованием данных, полученных в ходе полугодового полунатурного моделирования локального сегмента активно-адаптивной электроэнергетической сети, выполненного на базе оборудования и программного обеспечения компании National Instruments. Проведен анализ энергетических профилей в соответствии с целями и параметрами мониторинга полунатурной модели локального сегмента активно-адаптивной электроэнергетической сети (ААЭС), в том числе краткосрочный прогноз потребления, построение энергетического баланса и др. Приведены результаты экспериментальных исследований модели ААЭС приведенной структуры с помощью ЭУК.
Ключевые слова: энергетический мониторинг, энергоучетный комплекс, программируемый логический контроллер, активно-адаптивная электроэнергетическая сеть, полунатурное моделирование, OpenJEVis.
Kychkin A. V.
SOFTWARE AND HARDWARE OF THE NETWORK ENERGY ACCOUNTING SYSTEM … 24
Abstract: The structural, functional and algorithmic organization of the energy accounting system (EAS) for electric and heating power networks energy monitoring is proposed. EAS distributed architecture provides a synchronized collection of energy network parameters, sources and consumers of energy conversion and storage nodes. In connection with a wide variety of sensors, transducers and instrumentation at the sites of energy networks in EAS architecture including multi-channel modular data-loggers, each of them shall be determined by monitoring tasks in accordance with the general network hierarchy. Provision data export EAS of automated accounting systems and SCADA-application objects examined the network via standard protocols ICT interoperability. EAS data-logger unit based on programmable logic controller VIDA350 firmware was developed. It is providing multi-channel data collection and processing. The software is implemented into the JECalc module of the remote monitoring OpenJEVis JAVA-application. The EAS performance estimation was provided using the data from HIL Micro grid made on the basis of National Instruments hardware and software. Analysis of the energy profile in accordance with the objectives and parameters for HIL Micro grid monitoring results, including short-term forecast of consumption, building energy balance and others were carried out. The results of the HIL Micro grid experimental research using EAS are given. This work was supported by university grant, agreement №2016 / PI-2 "Development of a methodology for monitoring and utilization of the heat flows as low-grade resource of the enterprise".
Keywords: energy monitoring, energy accounting system, programmable logic controller, micro grid, hardware-in-the-loop (HIL), OpenJEVis.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS
Системы автоматизированного проектирования коммутационных структур электронных средств
Computer-aided design of electronic means of connection structures
Гриднев В. Н., Григорьев П. В., Емельянов Е. И., Камышная Э. М.
МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОММУТАЦИОННЫХ СТРУКТУР В СРЕДЕ ALTIUM DESIGNER. РАЗРАБОТКА БИБЛИОТЕКИ ПОСАДОЧНЫХ МЕСТ … 33
Аннотация: В статье представлен третий этап проектирования печатных плат в программной среде Altium Designer – разработка библиотеки посадочных мест. Приведены основные этапы процесса создания библиотеки посадочных мест и их подробный анализ. Анализируется среда окружения библиотеки, в которой рассмотрен каждый элемент графического интерфейса. Статья позволяет ознакомиться с одним из ответственных этапов проектирования ПП, от которого будет зависеть конечный результат проектирования. Рассмотрен процесс создания посадочного места на примере усилителя низкой частоты TDA2030, в котором приведены основные этапы и их анализ с точки зрения требования к внимательному и ответственному подходу.
Ключевые слова: печатная плата (ПП), Altium Designer, посадочные места, библиотека, интерфейс.
Gridnev V. N., Grigoriev P. V., Emelyanov E. I., Kamyshnay E. M.
TECHNIQUES OF ELECTRONIC DESIGN AUTOMATION OF SWITCHING STRUCTURES IN ALTIUM DESIGNER ENVIRONMENT. DEVELOPMENT OF LIBRARY SEATS … 33
Abstract: This article presents a 3-rd stage of PCB design software environment Altium Designer - development of library seats. There are main steps of the process of creating a library of seats and their detailed analysis. Also there are analyzes of the environment space of the library, which address each element of the graphical interface, that was presented in the paper. Article allows to get acquainted with one of the crucial stages of designing the PCB, that will affect the final result of the design. In this paper we consider the process of creating a seat on the example of the seat for low-frequency amplifier TDA2030, which has the basic steps and their analysis in terms of the requirements for a careful and responsible approach. At the end of the article presented a report, which analyzes the most important aspects in the design of seats and the design process as a whole in the medium Altium Designer.
Keywords: printed circuit board (PCB), Altium Designer, seating, library, interface.
***
Осипов А. Б.
КОРРЕКЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ MЭMС-ДАТЧИКОВ УСКОРЕНИЯ … 41
Аннотация: Получены оценки температурных погрешностей измерения вибраций с помощью микромеханических акселерометров. Предложен способ коррекции погрешности путем предварительной калибровки датчиков с занесением результатов в таблицу в памяти микроконтроллера.
Ключевые слова: датчики вибраций, акселерометры, температурный сдвиг нуля, коррекция сдвига.
Osipov A. B.
CORRECTION OF THE TEMPERATURE ERROR ACCELERATE MEMS-SENSORS … 41
Abstract: The paper describes one way of thermal drift correction by compiling tables of preliminary accelerometer calibration.
Keywords: accelerometers, temperature sensors, temperature shift, drift correction.
Баранов А. М., Фанченко С. С., Савкин А. В., Слепцов В. В.
ОПТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ МЕТАНА В ВОЗДУХЕ НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ 2,3 мкм … 47
Аннотация: Приведены результаты исследований метода оптического мониторинга метана в воздухе на длинах волн 2,3 мкм для измерительного канала и 1,7 мкм – для опорного. В качестве источника излучения применен полупроводниковый светоизлучающий диод (СИД) на основе гетероструктур GaInAsSb/AlGaAsSb. Проведены измерения для метана в лабораторных условиях, получено хорошее соответствие расчетных и экспериментальных результатов. Показаны пути дальнейшего улучшения чувствительности метода.
Ключевые слова: оптический мониторинг метана, двухлучевая ИК-спектроскопия, СИД.
Baranov A. M., Fanchenko S. S., Savkin A. V., Sleptsov V. V.
OPTICAL METHANE MONITORING IN THE AIR AT A WAVELENGTH OF 2,3 µm … 47
Abstract: This paper presents the results of research method of the optical monitoring of methane in the air at a wavelength of 2,3 µm for measuring channel and 1,7 µm – for reference one. The radiation sources are semiconductor LEDs based on heterostructures GaInAsSb/AlGaAsSb. The measurements of methane were fulfilled in the laboratory. The obtained experimental results are in a good agreement with calculated results. The ways of further improving the sensitivity of the method and the signal/noise ratio are discussed.
Keywords: оptical monitoring of methane, double-beam IR spectoscopy, LED.
Финогенов Л. В., Завьялов П. С., Карлин В. Э., Хакимов Д. Р.
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ КОНТРОЛЬ БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТОПЛИВНЫХ ТАБЛЕТОК С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ГЛУБИНЫ ДЕФЕКТОВ … 53
Аннотация: Рассмотрен оптико-электронный метод высокопроизводительного контроля внешнего вида боковой поверхности таблеток ядерного керамического топлива. Метод основан на формировании с помощью дифракционных оптических элементов замкнутой световой полосы на поверхности таблетки посредством наклонного освещения и считывании изображения полосы с помощью цифровых камер, оптические оси которых расположены в плоскости световой полосы. Высокая производительность контроля достигается за счет регистрации и обработки малоразмерных кадров изображений, содержащих информацию о форме и глубине дефектов поверхности. Представлена оптическая система экспериментальной установки и результаты экспериментов по определению глубины рельефа на имитаторах топливных таблеток. Намечены направления дальнейших исследований и перспективы применения результатов работы в промышленном производстве ядерного энергетического топлива.
Ключевые слова: метод, контроль, топливная таблетка, дефект, изображение, дифракционный оптический элемент, световое кольцо.
Finogenov L. V., Zavyalov P. S., Karlin V. E., Khakimov D. R.
A HIGH-PERFORMANCE OPTOELECTRONIC INSPECTION OF FUEL PELLETS SIDE SURFACE WITH DEFECT DEPTH DETERMINATION … 53
Abstract: An optoelectronic method for high-performance inspection of the external view of fuel pellets side surface is considered. The method is based on the formation closed light band on the pellet surface by oblique illumination using diffractive optical elements and image reading by digital cameras located in the light band plane. The high performance of the inspection is achieved through the registration and processing of small-size images containing information about the shape and depth of surface defects. The optical system of the experimental device and the results of experiments to determine the relief depth of the fuel pellets simulators are presented. Directions for further research and prospects of the results using for the nuclear fuel production are given.
Keywords: method, inspection, fuel pellet, defect, image, diffractive optical element, light ring.
Пелевин В. Ф.
ПРИМЕНЕНИЕ РАСХОДОМЕРОВ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ … 60
Аннотация: Предложен метод измерения массового расхода вещества при его неизвестной или переменной плотности на основе сопряжения расходомеров переменного перепада давления с различными измерителями объемного расхода. Данный метод позволяет непрерывно определять плотность измеряемого вещества и вычислять объемный и массовый расходы. На основе предложенного метода рассмотрены структурные схемы измерительных установок для измерения различных технологических потоков.
Ключевые слова: массовый расход, плотность, переменный перепад давления, сужающее устройство, измерительная установка, измеритель объемного расхода.
Pelevin V. F.
THE USE OF VARIABLE PRESSURE DROP FLOWMETERS BY TECHNOLOGICAL MEASUREMENTS … 60
Abstract: A method for measuring mass flow of a substance whit the unknown density based on interfacing of variable pressure drop flowmeters with different volume flow meters is suggested. This method makes it possible to determine continuously the density of the measuring substance and calculate volume and mass flow. On the basis of the proposed method there were studied structure charts of measuring apparatus in measuring various workflows are developed.
Keywords: mass flow, density, variable pressure drop, narrowing facility, measuring apparatus, volume flow meter.
Овсянников А. А., Абанин В. А., Савин И. И.
АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА И ИСПЫТАНИЙ ТРУБ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ … 65
Аннотация: Приведено описание измерительно-приборных комплексов, разработанных с целью автоматизации контроля технологических процессов производства и испытаний труб из полимерных композиционных материалов.
Ключевые слова: автоматизация, измерение, микроконтроллер, контроль, испытание, трубы, измерительно-приборный комплекс, качество.
Ovsyannikov A. A., Abanin V. A., Savin I. I.
THE AUTOMATION OF TECHNOLOGICAL PROCESSES CONTROL IN THE PRODUCTION AND TESTING OF POLYMER COMPOSITE PIPES … 65
Abstract: The developed measuring instrumental complexes for automating control of technological processes in polymer composite pipes production are described.
Keywords: automation, measurement, microcontroller, control, testing, pipes, measuring-instrument complex, quality.
ХРОНИКА
CHRONICLE
ТОЧНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ – ОСНОВА КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ … 70
PRECISION MEASUREMENTS – THE BASIS OF QUALITY AND SAFETY … 70