Разработка системы управления вибростендом ИВ5
|
Введение 12
1 Анализ методов и средств измерения параметров вибрации 16
1.1 Основы измерения вибрации 16
1.2 Основы измерения ускорения 21
1.3 Принцип действия и устройство датчика ускорений 23
2 Обзор технологии Zetlab 27
2.1 Виртуальные измерительные прибoры 27
2.2 Oбщие сведения o пакете прoграмм Zetlab 29
2.3 Мoдуль АЦП-ЦАП ZET 210 35
2.4 Метрологические характеристики АЦП/ЦАП ZET 210 37
2.5 Системные требoвания 39
2.6 Мнoгoканальный oсциллoграф 42
2.7 Частотомер 48
3 Анализ возможностей Zetlab для организации научно- 50 исследовательских работ
4 Анализ вибростенда ИВ 5 57
4.1 Анализ установки лабораторной ИВ5 (вибростенд) 57
4.2 Микрoпрoцессoрныйизмерительнo-управляющий блoк МИУБ 61
5 Разработка системы управления вибростендом ИВ5 64
5.1 Разработка структурной схемы системы управления вибростендом 64 ИВ5
5.2 Выбор операционного усилителя 67
5.3 Выбор персонального компьютера (ПК) 68
6 Результаты исследований 70
7 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и 86 ресурсосбережение
7.1 Предпроектный анализ 86
7.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 86
7.1.2 SWOT-анализ 87
7.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации 90
7.2 Инициация проекта 93
7.3 Планирование управления научно -техническим проектом 95
7.3.1 План проекта 95
7.3.2. Бюджет научного исследования 97
7.4 Оценка сравнительной эффективности исследования 103
8 Социальная ответственность 108
8.1 Производственная безопасность 108
8.2 Экологическая безопасность 115
8.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 116
8.4 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 118
1 Анализ методов и средств измерения параметров вибрации 16
1.1 Основы измерения вибрации 16
1.2 Основы измерения ускорения 21
1.3 Принцип действия и устройство датчика ускорений 23
2 Обзор технологии Zetlab 27
2.1 Виртуальные измерительные прибoры 27
2.2 Oбщие сведения o пакете прoграмм Zetlab 29
2.3 Мoдуль АЦП-ЦАП ZET 210 35
2.4 Метрологические характеристики АЦП/ЦАП ZET 210 37
2.5 Системные требoвания 39
2.6 Мнoгoканальный oсциллoграф 42
2.7 Частотомер 48
3 Анализ возможностей Zetlab для организации научно- 50 исследовательских работ
4 Анализ вибростенда ИВ 5 57
4.1 Анализ установки лабораторной ИВ5 (вибростенд) 57
4.2 Микрoпрoцессoрныйизмерительнo-управляющий блoк МИУБ 61
5 Разработка системы управления вибростендом ИВ5 64
5.1 Разработка структурной схемы системы управления вибростендом 64 ИВ5
5.2 Выбор операционного усилителя 67
5.3 Выбор персонального компьютера (ПК) 68
6 Результаты исследований 70
7 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и 86 ресурсосбережение
7.1 Предпроектный анализ 86
7.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 86
7.1.2 SWOT-анализ 87
7.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации 90
7.2 Инициация проекта 93
7.3 Планирование управления научно -техническим проектом 95
7.3.1 План проекта 95
7.3.2. Бюджет научного исследования 97
7.4 Оценка сравнительной эффективности исследования 103
8 Социальная ответственность 108
8.1 Производственная безопасность 108
8.2 Экологическая безопасность 115
8.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 116
8.4 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 118
В современной всемирной экономике акцент делается не столько на материальные ценности, сколько на интеллектуальный потенциал. Способность нации поддерживать современную и эффективную систему образования, повышать интеллектуальный потенциал путем обучения становится приоритетным фактором для обеспечения конкурентоспособности страны. Успешная реализация задач в области социально -экономического развития общества и поддержания конкурентоспособности страны становится невозможной без наличия качественной, высокоразвитой системы образования. Поэтому сегодня актуальным становится вопрос развития самой образовательной сферы, необходимости вывода ее на иной качественный уровень. В свою очередь модернизация образовательного комплекса может осуществляться в различных направлениях. Одним из основных выступает реформирование, совершенствование ее основополагающего элемента, своего рода «фундамента» - материально-технической базы [23, 24].
Учебная материально-техническая база университета - это совокупность учебных объектов, материальных и технических средств, предназначенных для обеспечения подготовки студентов по установленным специальностям, а также для выполнения научных исследований и подготовки научно-педагогических кадров. Совершенствование материально-технической базы подразумевает объективную необходимость постоянного наращивания и совершенствования основных фондов путем приобретения, широкого внедрения технических средств для обучения, оснащения учебных лабораторий и кабинетов современным оборудованием и приборами, модернизации лабораторных макетов и стендов, с использованием последних разработок науки и техники, на современной компонентной базе [23, 24].
Развитие и модернизацию материально-технической базы системы образования необходимо также осуществлять и в направлении ее информатизации и внедрения современных технологий обучения, широкого
использования ресурсов сети Интернет, что повышает эффективность организации обучения, улучшает качество предоставляемых услуг [23, 24].
Таким образом, первостепенной задачей является разработка и внедрение новых методов и принципов совершенствования системы образования в Казахстане, подготовки специалистов, имеющих опыт работы с образцами стендов повысит общий уровень качества образования.
В соответствии с требованиями обслуживания технических информационно-измерительных систем производится проверка всех первичных измерителей. При калибровке датчиков производится сравнение на одинаковом уровне вибрации между датчиком-эталоном, и датчиком, подлежащим калибровке. Для создания определенной вибрации используется электромагнитный возбудитель (называемый также вибратором), который преобразует электрический сигнал в механическое движение и в заданном режиме поддерживает определенный уровень или силу вибрации [12].
Испытания на внешнее воздействие предназначены для подтверждения способности оборудования соответствовать заявленным производителем уровням вибрации, ударного воздействия,степени влияния климата и т. д. Нужные параметры могут быть составлены пользователем или поставщиком, в соответствии с определенным национальным или военным стандартом. В таких стандартах описаны процедуры испытаний, однако уровни для отдельных испытаний там не регламентированы [12].
Разработка устройства получения информации с вибростенда является актуальной, так как такие установки используются практически в каждой отрасли промышленности, виброиспытаний, создании виброустойчивых образцов, изучения надёжности конструкций и даже на станциях обязательного техосмотра автомобилей. Следовательно, изучение вибрации и её воздействий является важным пунктом в информационной технике и приборостроении.
В данной магистерской диссертации рассматривается создание устройства получения информации с вибростенда «ИВ5» фирмы РосУчПрибор[12].
Для достижения поставленной цели необходимо создать интерфейсное устройство, которое должно выполнять функции:
1) Получение информации с вибростенда ИВ5;
2) Передача показаний на персональный компьютер (ПК);
3) Обработка и представление результатов ;
4) Сохранение информации;
Требуемые технические характеристики:
Полная совместимость с вибростендом ИВ5
Диапазон вибраций 1-500 Гц
Питание - USB
Задача состоит в том, чтобы разработанная методика позволяла получать, сохранять и анализировать результаты вибрационных испытаний в зависимости от частоты, амплитуды и формы сигнала [12].
Для расширения возможностей обработки информации следует предусмотреть в разработанном устройстве выбор каналов с различными характеристиками [12]..
В работе подробно описана лабораторная установка ИВ5, предназначенная для проведения лабораторных работ по изучению технических средств для студентов, реализующих методы измерения вибрации объектов и обработки результатов измерений.
Также подробно описан процесс внедрения результатов научно-исследовательской работы в образовательную деятельность, изучение практических возможностей 7е1:ЬаЬ для организации научно-исследовательских работ, разработка исследовательского стенда на ZetLab.
Дисертация состоит из 5 глав: из введения, основной части и заключения.
Апробация результатов. Основные положения данной диссертационной работы были представлены в следующих конференциях:
- VI Научно-практическая конференция «Информационно-измерительная техника и технологии» с международным участием- г.Томск, 2730 мая 2015г. Тема статьи «Разработка устройства для получения информации с вибростенда ИВ5»
- Международная научно-практическая конференция «Интеграция науки, образования и производства - основа реализации Плана нации» (Сагиновские чтения № 7) 10-11 декабря 2015 г. Караганда, КарГТУ. Тема статьи «Анализ работы вибростенда ИВ5 посредством ZETLab на ПК»
- Казахстан, Международная научно-практическая конференция «Интеграция науки, образования и производства - основа реализации Плана нации» (Сагиновские чтения № 7) 10-11 декабря 2015 г. Караганда, КарГТУ «Исследовательская лабораторная работа на базе вибростенда ИВ-5»
- Вклад молодежной науки в реализацию Стратегии «Казахстан -2050», Тезисы докладов республиканской студенческой научной конференции, г. Караганда, Карагандинский государственный технический университет, 14-15 апреля 2016г. Тема статьи «ДК жагдайында ИВ5 вибростевдд жумысынын, сараптамасы»
- Научный техничный сборник «Progress^ 1есйпо1о§1е8 of coal, coated теШапе, and ores mining». Разработка родовищ, апрель, 2014. Украина. Тема статьи «Оценка запасов минерального сырья физическими и геофизическими методами»
Учебная материально-техническая база университета - это совокупность учебных объектов, материальных и технических средств, предназначенных для обеспечения подготовки студентов по установленным специальностям, а также для выполнения научных исследований и подготовки научно-педагогических кадров. Совершенствование материально-технической базы подразумевает объективную необходимость постоянного наращивания и совершенствования основных фондов путем приобретения, широкого внедрения технических средств для обучения, оснащения учебных лабораторий и кабинетов современным оборудованием и приборами, модернизации лабораторных макетов и стендов, с использованием последних разработок науки и техники, на современной компонентной базе [23, 24].
Развитие и модернизацию материально-технической базы системы образования необходимо также осуществлять и в направлении ее информатизации и внедрения современных технологий обучения, широкого
использования ресурсов сети Интернет, что повышает эффективность организации обучения, улучшает качество предоставляемых услуг [23, 24].
Таким образом, первостепенной задачей является разработка и внедрение новых методов и принципов совершенствования системы образования в Казахстане, подготовки специалистов, имеющих опыт работы с образцами стендов повысит общий уровень качества образования.
В соответствии с требованиями обслуживания технических информационно-измерительных систем производится проверка всех первичных измерителей. При калибровке датчиков производится сравнение на одинаковом уровне вибрации между датчиком-эталоном, и датчиком, подлежащим калибровке. Для создания определенной вибрации используется электромагнитный возбудитель (называемый также вибратором), который преобразует электрический сигнал в механическое движение и в заданном режиме поддерживает определенный уровень или силу вибрации [12].
Испытания на внешнее воздействие предназначены для подтверждения способности оборудования соответствовать заявленным производителем уровням вибрации, ударного воздействия,степени влияния климата и т. д. Нужные параметры могут быть составлены пользователем или поставщиком, в соответствии с определенным национальным или военным стандартом. В таких стандартах описаны процедуры испытаний, однако уровни для отдельных испытаний там не регламентированы [12].
Разработка устройства получения информации с вибростенда является актуальной, так как такие установки используются практически в каждой отрасли промышленности, виброиспытаний, создании виброустойчивых образцов, изучения надёжности конструкций и даже на станциях обязательного техосмотра автомобилей. Следовательно, изучение вибрации и её воздействий является важным пунктом в информационной технике и приборостроении.
В данной магистерской диссертации рассматривается создание устройства получения информации с вибростенда «ИВ5» фирмы РосУчПрибор[12].
Для достижения поставленной цели необходимо создать интерфейсное устройство, которое должно выполнять функции:
1) Получение информации с вибростенда ИВ5;
2) Передача показаний на персональный компьютер (ПК);
3) Обработка и представление результатов ;
4) Сохранение информации;
Требуемые технические характеристики:
Полная совместимость с вибростендом ИВ5
Диапазон вибраций 1-500 Гц
Питание - USB
Задача состоит в том, чтобы разработанная методика позволяла получать, сохранять и анализировать результаты вибрационных испытаний в зависимости от частоты, амплитуды и формы сигнала [12].
Для расширения возможностей обработки информации следует предусмотреть в разработанном устройстве выбор каналов с различными характеристиками [12]..
В работе подробно описана лабораторная установка ИВ5, предназначенная для проведения лабораторных работ по изучению технических средств для студентов, реализующих методы измерения вибрации объектов и обработки результатов измерений.
Также подробно описан процесс внедрения результатов научно-исследовательской работы в образовательную деятельность, изучение практических возможностей 7е1:ЬаЬ для организации научно-исследовательских работ, разработка исследовательского стенда на ZetLab.
Дисертация состоит из 5 глав: из введения, основной части и заключения.
Апробация результатов. Основные положения данной диссертационной работы были представлены в следующих конференциях:
- VI Научно-практическая конференция «Информационно-измерительная техника и технологии» с международным участием- г.Томск, 2730 мая 2015г. Тема статьи «Разработка устройства для получения информации с вибростенда ИВ5»
- Международная научно-практическая конференция «Интеграция науки, образования и производства - основа реализации Плана нации» (Сагиновские чтения № 7) 10-11 декабря 2015 г. Караганда, КарГТУ. Тема статьи «Анализ работы вибростенда ИВ5 посредством ZETLab на ПК»
- Казахстан, Международная научно-практическая конференция «Интеграция науки, образования и производства - основа реализации Плана нации» (Сагиновские чтения № 7) 10-11 декабря 2015 г. Караганда, КарГТУ «Исследовательская лабораторная работа на базе вибростенда ИВ-5»
- Вклад молодежной науки в реализацию Стратегии «Казахстан -2050», Тезисы докладов республиканской студенческой научной конференции, г. Караганда, Карагандинский государственный технический университет, 14-15 апреля 2016г. Тема статьи «ДК жагдайында ИВ5 вибростевдд жумысынын, сараптамасы»
- Научный техничный сборник «Progress^ 1есйпо1о§1е8 of coal, coated теШапе, and ores mining». Разработка родовищ, апрель, 2014. Украина. Тема статьи «Оценка запасов минерального сырья физическими и геофизическими методами»