Опыт применения микроконтроллерных платформ и компьютерных технологий в экспериментальных исследованиях автотракторной техники

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Современный уровень проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ подразумевает применение систем, построенных на базе программируемой электроники. Разработку же этих систем на текущей стадии развития инженерии целесообразно осуществлять при помощи специализированного программного обеспечения. Вместе с тем системный подход к методологии использования упомянутых средств ещё не сформирован в полной мере, что обуславливает необходимость рассмотрения ряда соответствующих вопросов теории и практики.

Цель. Целью работы стала попытка формирования начал упомянутого системного подхода при положении в его основу идеи комплексного применения аппаратных и программных средств, когда взаимодополнение их возможностей обеспечивает возникновение выраженной эмерджентности.

Методы. В рамках статьи был проведён аналитический обзор и категоризация современных средств, позволяющих осуществить сопровождение исследований при их подготовке, проведении и обработке полученных результатов. В качестве частного примера их успешного совместного применения рассмотрена сконструированная авторами учебная компьютеризированная лабораторная установка для балансировки и тарирования системы измерения крутящего момента на приводном вале легкового автомобиля.

Результаты. Материалы статьи содержат описание конструкции и принципа действия упомянутой установки, последовательное рассмотрение тех конкретных средств, которые были использованы при её создании, ряд сведений, касающихся базовых возможностей, наиболее значимых характеристик и особенностей этих средств, а также результаты проведённых тестовых испытаний и их интерпретация.

Заключение. Описанный авторами подход даёт возможность рационально подойти к решению задач по созданию и использованию информационно-измерительных систем для экспериментальных исследований автотракторной техники.

Об авторах

Алексей Евгеньевич Есаков

Московский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ravn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4393-958X
SPIN-код: 8766-5750
ResearcherId: AAW-3049-2021

кандидат технических наук, доцент кафедры Наземные транспортные средства

Россия, 107023, Москва, ул. Большая Семёновская, д. 38

Владислав Витольдович Бернацкий

Московский политехнический университет

Email: vladislav_bern@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3754-8729
SPIN-код: 1826-6290

кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры Наземные транспортные средства

Россия, 107023, Москва, ул. Большая Семёновская, д. 38

Михаил Юрьевич Есеновский-Лашков

Московский политехнический университет

Email: ludovicxiv@inbox.ru
ORCID iD: 0009-0003-6530-2325
SPIN-код: 8130-4928

кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры Наземные транспортные средства

107023, Москва, ул. Большая Семёновская, д. 38

Список литературы

  1. Жарков Н.В., Минеев М.А., Финков М.В., и др. КОМПАС-3D. Полное руководство. От новичка до профессионала. Санкт-Петербург: Наука и Техника, 2016.
  2. Кирьянов Д.В. Самоучитель Mathcad 13. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2006.
  3. Монк С., Шерц П. Электроника. Теория и практика. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2018.
  4. Платт Ч., Янссон Ф. Энциклопедия электронных компонентов. В 3 т. Т. 3. Датчики местоположения, присутствия, ориентации, вибрации, жидкости, газа, света, тепла, звука, электричества. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2017.
  5. Руководство по эксплуатации тензорезисторов типа ФКП [интернет]. СИБТЕНЗОПРИБОР [дата обращения 05.06.2023]. Доступ по ссылке: https://www.sibtenzo.com/articles/rukovodstvo-po-ekspluatatsii-tenzorezistory-tipa-fkp/?ysclid=lbx9flva9r936062314
  6. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. Москва: Наука, 1976.
  7. APM FEM. Руководство пользователя [интернет]. Система трёхмерного моделирования КОМПАС-3D [дата обращения: 05.06.2023]. Доступ по ссылке: https://kompas.ru/source/info_materials/2015/APM_FEM_16.pdf
  8. LM158, LM158A, LM258, LM258A, LM2904, LM2904B, LM2904BA, LM2904V, LM358, LM358A, LM358B, LM358BA. Industry-Standard Dual Operational Amplifiers: Datasheet [Internet]. Texas Instruments Inc. [дата обращения: 05.06.2023]. Доступ по ссылке: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm358.pdf?ts=1660417488863&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FLM358
  9. Прокопенко В.С. Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке C. Санкт-Петербург: Корона-Век, 2018.
  10. Петин В.А. Arduino и Raspberry Pi в проектах Internet of Things. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2019.
  11. Блум Дж. Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2018.
  12. ATmega328P. 8-bit AVR Microcontroller with 32K Bytes In-System Programmable Flash: Datasheet [Internet]. Microchip Technology Inc. [дата обращения: 05.06.2023]. Доступ по ссылке: https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf
  13. Немчинов В.М. Основы электронной измерительной техники. Ч. 1. Элементы аналого-цифровых преобразователей. Москва: МИФИ, 1978.
  14. USB to Serial Port Chip CH340: Datasheet. Version: 3B [Internet]. Nanjing Qinheng Microelectronics Co., Ltd. [дата обращения: 05.06.2023] Доступ по ссылке: http://wch-ic.com/downloads/file/79.html?time=2022-04-18%2013:50:25&code=cV0Cqq5lvK9U2MeaVAZyefr7GYspnMi83DaaQrjf
  15. Ревич Ю.В. Программирование микроконтроллеров AVR: от Arduino к ассемблеру. Cанкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2020.
  16. Иванов В.Б. Программирование микроконтроллеров для начинающих. Визуальное проектирование, язык C, ассемблер. Киев: МК-Пресс; Санкт-Петербург: Корона-Век, 2010.
  17. LabVIEW. Measurements Manual [Internet]. San José State University [дата обращения: 05.06.2023]. Доступ по ссылке: https://www.sjsu.edu/people/burford.furman/docs/me120/LabViewMeasManual.pdf
  18. Суранов А.Я. LabVIEW 8.20: Справочник по функциям. Москва: ДМК Пресс, 2007.
  19. Бокарев Д.Р., Есаков А.Е., Красавин П.А., Скворцова О.М. Введение в исчисление измерительных погрешностей кодирующих преобразователей // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. 2018. № 2 (16). Режим доступа: https://www.adi-madi.ru/madi/article/view/591/pdf_374. Дата обращения: 05.06.2023.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Обобщённая функциональная схема лабораторной установки

Скачать (221KB)
3. Рис. 2. Виртуальная модель механической части лабораторной установки в среде «КОМПАС-3D»

Скачать (488KB)
4. Рис. 3. Цветовая карта значений коэффициента запаса по пределу текучести для стержня подвеса, полученная в результате конечно-элементного анализа в модуле «APM FEM» среды «КОМПАС-3D»

Скачать (572KB)
5. Рис. 4. Виртуальная модель тензометрического моста с балансировкой и усилением сигнала в среде «Proteus Design Suite»

Скачать (358KB)
6. Рис. 5. Виртуальная модель МКП с подключёнными к ней периферийными устройствами в процессе интерактивной симуляции, производимой средствами среды «Proteus Design Suite»

Скачать (384KB)
7. Рис. 6. Текст микропрограммы с пояснениями в среде «Arduino IDE»

Скачать (365KB)
8. Рис. 7. Алгоритмическая блок-схема микропрограммы, разводка выводов целевого МК и ВП в среде «Flowcode»

Скачать (645KB)
9. Рис. 8. Окна лицевой панели ВП и его алгоритмической блок-схемы в среде «LabView»

Скачать (257KB)
10. Рис. 9. Временна́я характеристика нагружения и разгружения полуоси

Скачать (335KB)
11. Рис. 10. Статическая характеристика системы тензометрирования

Скачать (203KB)

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».