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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).