Материалы всероссийской научно-технической конференции Автоматизир

С этой целью рассчитаем температуру экрана при максимальном допустимом токе, проходящем через жилу, для чего строим тепловую схему замещения кабеля [1, 2] (рис. 2).

Рис. 2. Тепловая схема замещения: Р ж- потери в жиле;

Р л - диэлектрические потери; Р зкр - потери в экране; Гж - температура жилы; Го - температура окружающей среды;

S in - тепловое сопротивление изоляции;

5об - тепловое сопротивление оболочки;

S0 - тепловое сопротивление окружающей среды

Остальными тепловыми сопротивлениями экранов пренебрегали ввиду их высокой теплопроводности.

Температура на экране вычисляется итерационным методом. На первом шаге вычисляем сопротивление и потери в экране при темпе­ ратуре 20 °С. Затем по известным теплопотерям определялась темпе­ ратура экрана и уточнялось его сопротивление. Из расчетов следует, что для получения тех же характеристик экрана требуется увеличение количества проволок с 14 до 23 при одинаковом диаметре (рис. 3).

1 2

Рис. 3. Конструкция кабеля с медным (7)

и алюминиевым (2) экранами

Для учета взаимного влияния кабелей, смонтированных в линию, была построена ее двумерная модель в пакете ANSYS. Расстояние между кабелями принималось равным 10 см согласно ПУЭ. Условия прокладки - в земле (рис. 4).

Выполненный расчет показал, что тепловые поля кабелей с раз­ ным типом экранов совпадают, а значит, замена дорогостоящей меди на более дешевый алюминий оправдана.

Кроме того, расчет показал, что температурное поле кабельной линии в отличие от одиночно проложенного кабеля неоднородно. Температура центрального кабеля будет выше, чем температура крайних кабелей, что можно объяснить взаимным тепловым влияни­ ем кабелей, проложенных совместно.

Библиографический список

1.Ковригин Л.А. Основы кабельной техники: учеб, пособие. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2006. - 94 с.

2.Основы кабельной техники / под общ. ред. проф. В.А. Привезенцева. - М.: Энергия, 1967. - 469 с.

БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ЦИФРОВОЙ ДЛЯ ЛАЗЕРА НАКАЧКИ ОПТОВОЛОКОННОГО ГИРОСКОПА

Студент гр. КРЭС-10 Е.В. Макаров

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Научный руководитель - начальник КБ электроники ОАО «ПНППК» АЛ. Гаркушин

В последнее время в связи с бурным развитием автоматизирован­ ных систем контроля и управления, внедрением новых технологиче­ ских процессов и переходом к гибким автоматизированным производ­ ствам нарастает необходимость в датчиках. Кроме высоких метрологи­ ческих характеристик в датчиках необходима высокая надежность, долговечность, стабильность, минимальные габариты, масса и энерго­ потребление, совместимость с микроэлектронными устройствами об­ работки информации при низкой трудоемкости изготовления и невы­ сокой стоимости. Этим требованиям в максимальной степени отвечают волоконно-оптические датчики - датчики, которые в качестве основно­ го элемента используют оптическое волокно (рис. 1).

Рис. 1. Волоконно-оптический датчик

Несмотря на всю сложность использования данных элементов, они существенно помогают повысить точность и контроль над всей системой, в которой используются. Это непосредственно улучшит мониторинг всей системы.

В работе представлены результаты разработки твердотельного лазера полупроводникового типа.

Полупроводниковый лазер - твердотельный лазер, в котором в качестве рабочего вещества используется полупроводник. В таком лазере, в отличие от лазеров других типов (в том числе и других твердотельных), используются излучательные переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а меж­ ду разрешенными энергетическими зонами или подзонами кристалла. В полупроводниковом лазере накачка осуществляется:

-непосредственно электрическим током (прямая накачка);

-электронным пучком;

-электромагнитным излучением.

Наше исследование заключается в разработке блока управления цифровой (БУЦ) предназначен:

1)для сбора информации по температуре лазерного диода в составе;

2)управления лазерным диодом (ЛД) накачки:

-управления током накачки (ЛД) по заданному алгоритму;

-стабилизации выходной мощности ВИИ по сигналу обрат­ ной связи;

3)управления элементом Пельтье (стабилизации температуры ЛД);

4)стабилизации и контроля мощности излучения лазера;

5)установки начальных (регулировочных) параметров, алгорит­ мов управления;

6)формирования выходных данных для тестирования, оценки работоспособности;

7)защиты ЛД от критических режимов работы;

Для управления лазером используется два метода: метод управ­ ления по току и метод управления по мощности.

Функциональная схема БУЦ состоит из микроконтроллера, схемы управления элементом Пельтье, драйвера лазера накачки, схемой включения фотодатчика обратной связи, лазерного диода, преобразователей уровня и напряжения, и интерфейса RS-232. В связи с необходимостью перехода от импортной элементной базы на отечественную, данная разработка производится на отече­ ственной элементной базе.

Драйвер лазера накачки состоит из монитора напряжения, кото­ рый передает данные с лазерного диода на микроконтроллер, это по­ зволяет управлять напряжением ЛД. Схема управления смещением напряжения позволяет установить определенный режим ЛД по току.

Схема управления элементом Пельтье состоит из схемы формиро­ вания ошибки, которая проверяет и сравнивает сигналы на входе и вы­ ходе, что обеспечивает дополнительную безопасность от перенапря­ жения. ПИД-регулятор используется для формирования управляющего сигнала драйвера элемента Пельтье. Сам же драйвер элемента Пельтье отслеживает, чтобы ЛД не нагревался, т.е. позволяет контролировать напряжения питания ЛД. Схема включения фотодатчика обратной свя­ зи предназначена для управления ЛД по мощности. С помощью ин­ терфейса RS-232 все данные по напряжению, температуре и току пере­ даются из микроконтроллера на пульт управления.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОММУТАЦИОННОГО БЛОКА СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ КРАНОМАНИПУЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКОЙ

Студент гр. КРЭС-10-1 А.В. Овчинников

Научный руководитель - старший преподаватель А А Шаронов Пермский национальный исследовательский политехнический университет

В современной радиоэлектронике всё большее значение приоб­ ретают цифровые методы обработки информации. Постепенно в ряде областей цифровые приборы вытесняют аналоговые.

Микроэлектроника как новое научно-техническое направление электроники решает проблему создания высоконадежной, экономич­ ной и миниатюрной радиоэлектронной аппаратуры, вычислительной техники и систем автоматизации при широком наборе выполняемых функций и большом объеме перерабатываемой информации.

Одновременно с развитием микропроцессоров разрабатываются алгоритмы управления оборудованием и программное обеспечение микропроцессорных систем управления, что обеспечивает непрерыв­ ное внедрение микропроцессорной техники.

Интенсивное сращивание гидроприводов с электронными систе­ мами управления, применение «интеллектуальных» гидрокомпонентов со встроенной электроникой и специальных коммутационных средств (полевых шин) с открытой структурой позволяют успешно сочетать исключительные силовые и динамические качества гидравлики с быстроразвивающимися возможностями микроэлектроники и комплекс­ ных систем управления. При этом удается легко выполнить индивиду­ альные требования заказчика («припасовку» гидропривода под кон­ кретное техническое решение), открываются перспективы существен­ ного повышения быстродействия, снижения затрат на кабели, повыше­ ния помехозащищенности, упрощения калибровкии обеспечения диаг­ ностики неисправностей. В электрогидравлических приводах растет использование цифровых электронных устройств, обеспечивающих быструю обработку данных, простое программирование, повышенную надежность, числовое задание настроек и возможность длительного сохранения информации. Хорошие перспективы и у так называемых ШИМ-усилителей, в которых изменение выходного сигнала достигает­ ся за счет широтно-импульсной модуляции. В результате амплитуда

и частота генерируемых усилителем импульсов остаются постоянны­ ми, а ширина импульса определяется величиной входного сигнала управления.

При этом пульсирующий характер сигнала, поступающего в об­ мотку пропорционального электромагнита, вызывает соответствую­ щие колебания якоря и, возможно, золотника гидрораспределителя, что позволяет существенно снизить трение и улучшить характери­ стики аппарата в целом.

Большое значение, особенно в мобильной технике, приобретает существенное уменьшение количества и упрощение трассировки гид­ ролиний. Если при ручном управлении в кабине располагались рукоят­ ки всех гидрораспределителей, соединенных с гидродвигателями (ци­ линдрами и моторами) многочисленными трубопроводами, то в про­ порциональной версии управляющая гидроаппаратура размещена

вудобном месте вблизи от соответствующих гидродвигателей, а связь

спультом оператора реализуется электрическими шинами.

Разработка принципиальной электрической схемы. Схема формирует управляющие сигналы для гидрораспределителя в диапа­ зоне от 25 до 75 % от Umn. Нейтральное положение гидрораспредели­ теля Unm/2.

К устройству подключается пульт управления, содержащий пять аналоговых управляющих органов с интерфейсом аналоговая «токо­ вая петля» 4-20 мА и дискретными сигналами управления.

Схема обрабатывает сигналы двух датчиков с гидрораспредели­ теля крано-манипуляторной установки с активным логическим 0 (пе­ регрев, концевик), дополнительно подключен вибродатчик с интер­ фейсом аналоговая «токовая петля» 4-20 мА.

В устройстве реализовано дистанционное питание с пульта управления, сирены, освещения, переключение питания на гидрорас­ пределитель.

Предусмотрено подключение к устройству посредством интер­ фейса Bluetooth.

Элементы, используемые при разработке устройства, отечест­ венного производства, исключением может быть модуль Bluetooth.

В экспериментальном образце допускаются элементы в пласти­ ковых корпусах и частично зарубежного производства. В дальней­ шем (опытный образец) все элементы будут заменены на отечествен­ ные в металлокерамических корпусах с приемкой 5, включая разъе­ мы. Предусмотрен внешний сторожевой таймер.

Разработка печатной платы. Плата имеет размеры 140x184 мм. Печатная плата обладает 5-м классом точности: t = 0,1; S = 0,1; b = 0,025;/= 0,2; где t - ширина печатного проводника; S - расстоя­

ние между краями соседних элементов проводящего рисунка; b - гарантированный поясок; / — отношение номинального значения диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине печатной платы.

Материалом для изготовления печатной платы должен быть двухсторонний текстолит.

Разработка управляющей программы устройства. Программа обрабатывает сигналы органов управления с пульта и формирует управляющие сигналы для гидрораспределителя и дискретных цепей устройства.

В случае нейтрального положения рукояток пульта для гидро­ распределителя формирует сигнал £/пит/2.

При срабатывании датчика перегрева и концевика прекращается работа гидрораспределителя.

Реализовано масштабирование 1:1 и 1:3.

МАРКЕТИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Студент гр. МЭ-11бзу Е.С. Малыгин

Научный руководитель - доцент Т.В. Костыгова Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Проблема энергосбережения в настоящее время принимает все большую актуальность. Значительная часть электроэнергии, потреб­ ляемой предприятиями и организациями, расходуется на освещение производственных помещений и уличное освещение. Следовательно, возникает задача модернизации в области освещения путем примене­ ния энергосберегающих источников света.

Объектом исследования являются светодиодные светильники, предлагаемые для установки в металлообрабатывающем цехе ОАО НПО «Искра», предметом - маркетинговое исследование искусст­ венных источников освещения.

Анализ данных позволил сделать выводы о том, что светодиод­ ные источники света превосходят ртутные и натриевые светильники по большинству характеристик: имеют больший срок эксплуатации, большую светоотдачу, меньшее потребление электроэнергии и, что немаловажно, полное отсутствие пульсации. Кроме того, из-за высо­ кого индекса цветопередачи они дают более приятный свет, недос­ тупный световым решениям ртутных и натриевых светильников.

Однако и у светодиодных светильников есть свои недостатки. Так, например, недостатком использования светодиодов для освеще­ ния является необходимость отвода тепла. При недостаточном тепло­ отводе происходит испарение кристалла, т.е. его деградация. Также к недостаткам светодиодных светильников можно отнести их высо­ кую стоимость.

Представлены сравнительные характеристики светодиодных светильников различных компаний: ООО «Новый источник света»,

ООО «Новый свет», торговый дом «Ферекс», ООО «ПНППК- Электрон-Контракт», компания «ФОКУС».

Проведен расчет необходимого количества светильников для требуемой искусственной освещенности металлообрабатывающего цеха ОАО НПО «Искра» (табл. 1).

Таблица 1

Расчет необходимого количества светильников

					ООО
		ООО «НовьГ	ООО «Но­	ОООТД	«пнпик-	Компания
		свет»	вый источ­	«Ферекс»	Электрон-	«ФО­
	Показатели		ник света»
		NLCO		ДСП 01-	Контракт»	КУС»
			СдСУ-11-
		IHB200-04-C-01		135-50-Д120	ДСУ11-	УСС-130
			064-155/Г50
					112-135-ООх
	Площадь	1560	1560	1560	1560	1560
	помещения, м2
	Индекс	1,62	1,62	1,62	1,62	1,62
	помещения ср
	Коэффициент
	использования	0,45	0,45	0,45	0,45	0,45
	осветительной
	установки
	Количество све­	36	62	54	74	51
	тильников, шт.

Исходя из результатов, представленных в табл. 1, можно сделать вывод, что для обеспечения требуемой освещенности 200 Лк, в соот­ ветствии со СНиП 23-05-95, при различных параметрах светильников рассматриваемых фирм требуется от 36 до 74 шт.

Параметры светодиодных светильников приведены в табл. 2.

Таблица 2

Параметры светодиодных светильников

		ООО	ООО «Но­		ООО
		«Новый	вый источ­	ОООТД	«пнппк-	Компания
		свет»	ник света»	«Ферекс»	Электрон-
						«ФОКУС»
	Параметры сравнения			ДСП 01-
		NLCO	СдСУ-11-		Контракт»
						УСС-130
				135-50-
		IHB200-	064-155/Г50		ДСУ 11-112-
				Д120
		04-С-01			135-ООх
	Необходимое количест­	36	62	54	74	51
	во светильников, шт.
	Цена светильника,	11700	14000	10500	13500	27300
	руб.
	Потребление	200	155	135	ПО	130
	электроэнергии, Вт
	Коэффициент	0	0	0	0	0
	пульсации
	Световой поток	24000	14000	16000	11800	17000
	светильника, Lm
	Гарантийный срок,	5	5	5	3	3
	лет
	Цветовая	5000-5500	5000	4700-5300	3000-5000	4500-5500
	температура, К