Анализ современных информационно-измерительных и управляющих систем вибрационных испытаний электронных средств

Введение

На сегодняшний момент существует множество разработок, направленных на проведение вибрационных испытаний электронной техники [1-4]. Большинство из них способны только собирать и обрабатывать информацию о состоянии устройства, на которое действует вибрация. Для формирования вибрационного воздействия используются вибрационные комплексы, состоящие из генератора сигналов, усилителя мощности и вибровозбудителя [5-6].

Примеры систем вибрационных испытаний

Spider представляет собой модульную, распределенную масштабируемую систему управления виброиспытаниями, разработанную компанией Crystal Instruments. В отличие от традиционных контроллеров, где для операций в режиме реального времени обычно используется внешний компьютер, Spider – первый контроллер, в котором непосредственно интегрированы синхронизированное по времени Ethernet-соединение и технология DSP.

Engineering Data Management (EDM) представляет собой программный комплекс, предназначенный для управления виброиспытаниями и обработки данных в режиме реального времени.

Modular Test Controller (MTC) представляет собой идеальный выбор для построения широкого круга испытательных стендов: подвески автомобилей, одноосных вибрационных стендов, стендов оценки технических характеристик.

Портативный контроллер для проведения испытаний фирмы MOOG включает в себя технологию построения петли обратной связи, обеспечивающую сервоуправление до четырех каналов при работе как автономно, так и совместно с персональным компьютером.

Основной недостаток таки систем состоит в том, что объект испытания устанавливается вибростол. Конструктивно он способен передавать только синфазное воздействие на исследуемы объект через точки крепления. Данная особенность не позволяет испытанию в полной мере соответствовать реальным условиям эксплуатации.

Таким образом, актуальным является создание информационно-испытательной и управляющей системы (ИИУС) вибрационного испытания на основе системы управления вибростендом четырехканальным, которая позволяет в автоматизированном режиме определить динамические характеристики объекта исследования.

Конструктивная особенность разрабатываемой ИИУС

ИИУС представляет собой программно-аппаратную систему, состоящую из виброиспытательной установки и системы управления виброиспытательной установкой, позволяющей задавать режимы работы виброиспытательной установки, а также обрабатывать и визуализировать информацию, полученную в ходе испытаний [7].

Разрабатываемая система управления одновременно работает с тремя независимыми устройствами, входящими в состав виброустановки и подключаемыми к ПК посредством USB-кабеля:

1. четырехканальный генератор периодического сигнала с возможностью регулирования сдвига фазы сигнала, на выходе каждого из каналов;
2. система позиционирования шаговых двигателей на базе фрезерного станка PLRA4;
3. мобильное цифровое устройство, осуществляющее измерение динамических характеристик и передающее полученные значения характеристик в ПК.

Система управления предназначена для управления аппаратным комплексом виброиспытательной установки. Так же, она должна поддерживать различные способы графического представления измеренных параметров исследуемых конструкции. Иметь возможность сохранения и воспроизведения сохраненных результатов исследования.

В качестве устройств, подлежащих управлению и контролю, выступают следующие аппаратные средства:

1. четырехканальный генератор периодического сигнала с возможностью регулирования сдвига фазы сигнала на выходе каждого из каналов;
2. мобильное цифровое устройство, осуществляющее измерение динамических характеристик и передающее полученные значения характеристик в ПК.

Электропитание предлагаемого устройства должно осуществляться от источника электропитания с напряжением от +9 до +30 В.

Габаритные размеры должны быть не более 200х200х100 мм. Масса должна быть не более 1 кг.

Крышка и корпус изготавливаются из белого АБС пластика – 2020 ТУ 2214-019-00203521-96 методом литья. АБС пластик – это технический ударопрочный термопластический сополимер, основой которого являются мономеры акрилонитрил, стирол и бутадиен (название пластика создано из первоначальных букв наименований мономеров).

Для обеспечения теплового режима работы устройства необходимо произвести расчет, с помощью которого определить способ охлаждения устройства. Также для выполнения условий по вибропрочности устройства необходимо произвести расчет, с помощью которого определить способ закрепления печатной платы, что позволит нам выйти за пределы диапазона используемых частот.

Необходимо обеспечить защиту прибора от влажности, путем покрытия печатной платы лаком.

Для выполнения требований по эргономике и технической эстетике в блоке необходимо предусмотреть надписи и знаки у соответствующих разъемов, индикатора.