Проектная деятельность

Основные тематики проектов для студентов:

• Анализ требований, разработка структуры, расчет параметров проектируемого программно-аппаратного комплекса
• Моделирование проектируемого программно-аппаратного комплекса
• Создание «цифрового двойника» комплекса
• Разработка аппаратной части комплекса
• Разработка специализированного программного обеспечения для компьютера и микроконтроллера
• Прототипирование и экспериментальные исследования опытного образца

 

Проекты студентов 

2022-2023 учебного года:

• Разработка программных модулей установки контроля поверхностных загрязнений агрессивными веществами.
• Strike Lab: Создание "Умного" гирбокса.
• ТК “Гирос”: автоматизированные боксы для столовых.

2021-2022 учебного года:

• Разработка системы управления агрегатов гидромеханической систем автоматического управления.
• Разработка библиотеки ModBus на базе микроконтроллера «Миландр» К1986ВЕ92QI.

2020-2021 учебный год: 

 

Разработка программно-аппаратного комплекса для регистрации и измерения параметров гамма-излучения 

Назначение комплекса 

Оценка параметров гамма-излучения на основе сцинтилляционных детекторов. 

Задачи проектирования 

При создании комплекса были решены следующие задачи: 

• выработаны требования к функционалу разрабатываемого измерительного комплекса;
• разработаны схемы выделения полезного сигнала с фотоэлектронного умножителя (ФЭУ);
• проведена оцифровка и ввод информации в ПК;
• разработано программное обеспечение для представления информации на ПК. 

Результаты 

• Разработана функциональная схема программно-аппаратного комплекса;
• Разработана электрическая принципиальная схема комплекса;
• Разработано встраиваемое программное обеспечение и ПО представления данных на ПК;
• Приведены результаты оценочных испытаний.

 

Разработка программного обеспечения HTTP-сервера для удаленного доступа к измерительным приборам в лаборатории 424УК 

Назначение программного обеспечения 

Программного обеспечения HTTP-сервера для удаленного управления функциями и режимами измерительных приборов, отображения органов управления приборами, отображения и регистрации результатов измерений.

 

Задачи разработки программного обеспечения 

• Получение сообщений измерительных приборов;
• Преобразование полученных данных;
• Разработка структуры сервера управления;
• Реализация HTTP-запросов;
• Передача команд управления на приборы
• Передача данных с приборов на сервер.

 

Результаты 

• Разработана система для удаленного управления измерительными приборами;
• Создан сервис для записи на выполнение лабораторных работ;
• Обеспечена безопасность и надежность работы реализованной системы.

 

2019-2020 учебный год:

Бакалавриат

Разработка устройства защиты микроконтроллерных модулей от перенапряжений на дискретных входах

Назначение устройства

Предотвращение выхода из строя микроконтроллера при ошибочных подключениях входных сигналов, помехах в линиях передачи сигналов, воздействии статического электричества. Устройство защиты предназначено для работы совместно с отладочным модулем МИЛАНДР, выполненным на микроконтроллере K1986BE92QI. Устройство ограничивает сигналы, которые направляются на дискретные входы микроконтроллера, до допустимых уровней (0…+ 3.3 В) и передает ограниченные сигналы на входы микроконтроллера. При этом работа микроконтроллера не прерывается. Превышения уровней сигналов отображаются светодиодами.

Задачи проектирования

При разработке устройства защиты были решены следующие задачи:

• Изучены принципиальные схемы отладочного модуля.
• Проанализированы методы защиты от перенапряжений входов быстродействующих электронных устройств, обладающих высокой чувствительностью.
• Рассчитаны параметры и выполнено моделирование защитных цепочек.
• Разработаны принципиальные схем устройств защиты, разработана топология печатного узла.
• Изготовлен и исследован макет устройства защиты.

Результаты

• Принципиальная схема устройства защиты.
• Конструкция печатного узла устройства защиты.
• Макет устройства.
• Результаты испытаний устройства.

Применение

Планируется применение устройства защиты при проведении практических занятий в лаборатории, выполнении Проектов и ВКР.

Разработка бесконтактного измерителя параметров вибраций.

Назначение измерителя

Устройство предназначено для измерения виброперемещений при испытаниях печатных узлов на вибропрочность и виброустойчивость. Контактный метод измерений с использованием инерционных преобразователей вносит значительные погрешности, вызванные увеличением массы компонентов, установленных на поверхности печатных узлов. Применение бесконтактных оптических преобразователей позволяет выполнять измерения одновременно на нескольких участках поверхности при использовании матрицы преобразователей. Тем самым, появляется возможность регистрировать моды колебаний печатных узлов и увеличить достоверность испытаний. Оптические преобразователи позволяют выполнять измерения в диапазоне частот колебаний до нескольких килогерц.

Задачи проектирования

При разработке бесконтактного измерителя были решены следующие задачи:

• На основе известной модели оптического преобразователя выбраны его параметры, обеспечивающие заданную чувствительность в расчетном диапазоне виброперемещений.
• Разработана схемы питания светодиодов инфракрасного диапазона и схема усиления сигналов фотодиодов.
• Проведено моделирование оптического преобразователя в программе LTSpice.
• Экспериментально получена статическая функция преобразования измерителя.
• Исследована схема частотной коррекции с целью снижения уровня шумов фотодиодов.
• Разработана функциональная схема измерителя параметров вибраций на основе микроконтроллера K1986BE92QI.
• Собран макетный образец оптического преобразователя и проведены его испытания.

Результаты

• Принципиальная схема оптического преобразователя.
• Функциональная схема измерителя параметров вибраций.
• Конструкция оптического преобразователя.
• Макетный образец оптического преобразователя.
• Результаты испытаний оптического преобразователя.

Макетный образец оптического преобразователя	Установка для экспериментальных исследований оптического преобразователя

Функциональная схема измерителя вибраций

Применение
Планируется применение устройства защиты при проведении практических занятий в лаборатории, выполнении Проектов и ВКР.

Магистратура

Исследование и разработка структуры и элементов программно-аппаратного комплекса для систем управления и робототехники

Назначение комплекса

Комплекс предназначен для систем контроля параметров технологических процессов изготовления печатных плат и сборки электронных узлов. В роботизированных производствах может выполнять сбор и обработку измерительной информации.

Задачи проектирования

При создании комплекса были решены следующие задачи:

• Проанализированы технологические процессы изготовления печатных плат и сборки печатных узлов с целью определения параметров источников сигналов и исполнительных устройств для применения в робототехнических комплексах.
• Выполнено сравнение состава и характеристик систем автоматического управления (с прямым управлением, с обратными связями).
• Рассмотрены структуры и алгоритмы программного обеспечения, которые используются в системах автоматического управления. Выделена роль микроконтроллеров в таких системах.
• Сформулированы требования к информационной совместимости элементов системы мониторинга и системы управления на основе микроконтроллера МИЛАНДР К1986ВЕ92QI. Проведен анализ параметров каналов передачи данных и разработана схема мультиплексора нижнего уровня, обеспечивающего передачу данных между микроконтроллером и измерительными и управляющими модулями.
• Сформулированы требования к датчикам для их метрологической и аппаратной совместимости с разработанным мультиплексором и отладочным модулем МИЛАНДР.

Результаты

• Разработаны схемы измерительных модулей и выполнена трассировка печатных плат для изготовления модулей.
• Разработана схема и выполнено моделирование мультиплексора.
• Разработаны алгоритм и программа микроконтроллера для задачи приема, обработки и регистрации сигналов, поступающих с измерительных модулей.
• Изготовлены и исследованы макетные образцы измерительных модулей и мультиплексора.
• Выполнено тестирование программ для микроконтроллера и компьютера.

Применение

Планируется применение программно-аппаратного комплекса, в первую очередь, как наглядного пособия в учебном процессе лаборатории, а также как стартового образца при выполнении Проектов и ВКР. При разработке комплекса учитывались требования функциональной расширяемости, структурной гибкости, типизации аппаратной платформы. В качестве вычислительного ядра использован современный высокопроизводительный микроконтроллер K1986BE92QI с поддержкой операционной системы Keil µVision.