Автореферат (Разработка и исследование энергоэффективных радиоохранных устройств для автотранспортных средств), страница 4

52 2 мм Р, мВт Тнп, производитель, наименование, ха акте нетнки Модуль Микроконтроллер, М1сгосЬ1р, 174 ЖР1СЗЗЕР256М1З806, 140 МГц,16-Бит, Р( ~ЕР64 500 79 у2 30 30 195 333 НаьЬ память, М1сгосЬ1р, ЯКТ25УЕ032В, 117 ГЛОНАСС/ОРИ приемник, Навиа, М1.8088зЕ 1297 ОЯМ модем, Яиесге1, Мбб, б8М/СаРВ5 500 279,7 1580 Трансивер 811коп 1.аЬ, 814461, 142 — 1050 МГц 290 16 116 Акселерометр, ЯТ М1сгое1есггоп1сз, ЫК331НН, ~6 фН2 ф'=24 д, ЯРИ2С 780 0,72 30 350 75 САЬ1 драйве, М1сгосЬ1р, МСР2562 РС-ь2С преобразователь, Техаз 1пз1пппепГз, ТР854361-О1 420 16 93 РОСА реализована на основе структурной схемы, представленной на рисунке 9.

В среде А1г1цт Рез1япег была создана библиотека элементов с их 17 Четвертая глава посвящена описанию практической реализации предложенных метода и методики для проектирования бортовой радиоохранной системы. Процесс создания таких систем, особенно характеризующихся расширенной функциональностью, достаточно сложен, так как отсутствие готовых решений требуют выполнения ряда упомянутых выше операций метода. Приводятся требования к модулю автомобильной радиоохранной системы, подробно рассмотрена элементная база и выбранные для реализации элементы, показан проект разработанной системы в САПР ЕСАУЛ, проведено численное моделирование внешних возмущающих воздействий для подтверждения соответствия разработанного модуля РОСА предъявляемым требованиям.

Для реализации системы была выбрана следующая элементная база, таблица 1. Таблица 1. Характеристики выбранной элементной базы условными графическими обозначениями для реализации принципиальной электрической схемы и соответствующими им посадочными местами для проектирования печатной платы модуля РОСА. Внешний вид печатного узла разработанного модуля РОСА представлен на рисунке 10. с Виси ~ак а к.тонне Вт *о.нлк тн'енна СРВ глонлсс сонорное т о Вне~нтте рокком лат яки, ~, (наталке ~, САН Ара аер лина САН ~ САК Лат' ики) ~ ' МСР2582 91ОО .Г:, г1 21оеовра- аоаатели сс-ос 1о-:ВВ ~~~ кке1„1, ВВВВВ Акоелерок-етр 1.ЬВВ1ОВН Рисунок 9 — Структура и состав радиоохранной системы Рисунок 10 — Внешний вид печатного узла модуля РОСА Далее в соответствии с методикой, описанной в главе 3, необходимо осуществить экранирование печатного узла, учитывая рекомендациями по 18 реализации ЭМС, и осуществить моделирование тепловых и механических воздействий.

Для этого в среду САПР Яо1Ыи~ог1сз была передана модель печатной платы, был спроектирован глухой экран, который непосредственно будет влиять на изменения резонансных частот и жесткость конструкции печатного узла, рисунок 11. а) б) Рисунок 11 — Модель модуля РОСА импортированная в среду Яо1Ыи ог1з с сплошным экраном (а) и анализ механический воздействий на ПП с экраном и смещение резонансных частот (б) Полученные результаты по моделированию вибрационных воздействий, проверке спектра резонансных частот и др. удовлетворяют заданным требованиям, следовательно можно переходить к следующему этапу проектирования. Для приближения к реальным условиям эксплуатации при моделировании тепловых воздействий печатный узел был «размещен» в созданном в САГ1Р Яо1Ыжог1сз и импортированном в А1ЧЯУЯ 1сера)с пластиковом корпусе размерами 140 мм х 75 мм.

Он показан на рисунке 12. Рисунок 12 — Пластиковый корпус с установленной упрощенной моделью печатного узла модуля РОСА В САПР АЯКУЧО 1сера1с было проведено численное тепловое моделирование печатного узла модуля РОСА при температурах окружающей среды от -40 до +60'С. После первой итерации численного моделирования были получены неудовлетворительные результаты по тепловому режиму 19 компонентов на печатном узле, выходящие за пределы, которые заданы в документации на микросхемы, а значит применение глухого экрана недопустимо и необходимо использование экрана с перфорацией, отвечающей требованиям по ЭМС.

В соответствии с алгоритмом проектирования, была осуществлена следующая итерация для экрана с перфорацией. Наибольший интерес, с точки зрения максимальной тепловой нагрузки на печатную плату представляет моделирование при максимальных температурах эксплуатации, которые могут быть достижимы в кабине транспортного средства - 60'С, рисунок 13.

Рисунок 13 - Пример результатов теплового моделирования модуля РОСА при температуре окружающего воздуха 60'С и атмосферном давлении 101325 Па (1 атм.) Результаты расчетов показали, что температурные режимы модуля при всех допустимых сочетаниях температуры воздуха и его давления находятся в допустимых пределах. Место максимального нагрева платы — понижающий импульсный преобразователь. Таким образом, четвертая глава освещает апрооацию разработанного метода построения бортовых радиоохранных систем на примере разработки охранного модуля по заданным требованиям технического задания. Заключение содержит основные результаты и выводы по работе.

В приложении представлены акты внедрения результатов работы. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ В работе выполнено исследование методов проектирования радиоохранных и связанных с ними систем. Разработка подобных систем является трудоемкой научно-технической задачей, при решении которой приходится задействовать высококвалифицированных специалистов. Одним из наиболее сложных элементов радиоохранной системы является бортовой радиоохранный модуль, на проектирование которого уходит большая часть времени разработки всей системы. Поэтому целью работы было создание метода проектирования, который учитывает комплексное воздействие внешних возмущающих факторов при проектировании энергоэффективных радиоохранных систем, С помощью предложенного в диссертации метода проектирования уникальных энергоэффективных радиоохранных устройств автотранспортных средств, рекомендаций, алгоритмов и методики повышается длительность работы бортовой электроники автомобиля за счет снижения энергопотребления радиоохранной системы.

На основе полученных в работе результатов был разработан и спроектирован энергоэффективный радиоохранный модуль, выполняющий заданные конструктивные и функциональные требования. При выполнении работы достигнуты следующие основные результаты: 1. Проведен анализ и систематизация методов проектирования радиоохранных и связанных с ними систем; 2. Построены классификации методов проектирования радиоохранных систем; 3. Разработан метод проектирования радиоохранной бортовой системы, отличающийся учетом требований комплексного воздействия внешних возмущающих факторов, что позволяет создать модуль радиоохранной системы, устойчивый к воздействиям окружения; 4.

Разработаны рекомендации по проектированию бортового модуля с учетом требований по ЭМС, тепловым и механическим воздействиям; 5. Разработана структура бортового радиоохранного модуля; 6. Разработан алгоритм комплексного моделирования, отличающийся учетом факторов электромагнитного излучения, тепловых и механических воздействий; 7. Предложена математическая модель для оценки времени работы разработанной бортовой радиоохранной системы, которая позволяет рассчитать время функционирования спроектированной системы; 8. Создана методика проектирования энергоэффектиной радиоохранной системы, отличающаяся введением дополнительных процедур по структурно-математическому и численному моделированию, что позволяет разработать охранный модуль с учетом воздействия внешних факторов; 9.

Проведены апробация и внедрение результатов исследования в промышленность и учебный процесс. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы, опубликованные автором в изданиях, рекомендованных ВАК: 1. Колганов, А.А. Инженерная методика проектирования автомобильных радиоохранных систем! А.А. Колганов 0 Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии.

- 2015.- № 3 (31). - С. 186-202 — 1,4 п.л. 2. Колганов, А.А. Метод проектирования систем питания бортовых радиоэлектронных систем с учетом воздействия мощного электромагнитного импульса ! А.А. Колганов, И.Ю. Лисицын д Качество. Инновации. Образование. — 2015.- №10.- С.24-33 — 1,04 п.л (личный вклад автора — 0,52 п.л.) 21 3. Колганов, А,А. Проектирование малошумящего усилителя преселектора сигналов спутниковых навигационных систем для бортовых радиоэлектронных средств с учетом защиты системы электропитания от воздействия электромагнитных полей высокой интенсивности ! А.А. Колганов, И.Ю.

Лисицын, А.С. Свиридов д Надежность и качество сложных систем.— 2015.- № 4 (12).— С. 110-115 — 0,58 п.л. (личный вклад автора — 0.19 п.л,) 4. Колганов, А.А. Анализ элементной базы для реализации современной автомобильной радиоохранной системы 1 А.А. Колганов, И.Ю. Лисицын 0 Качество. Инновации. Образование.-2015.-№8.- С.36-44 — 0.9 п.л. (личный вклад автора 0.4 п.л.) Публикации в других изданиях: 5. Колганов, А.А. Автомобильные охранные системы. История, состояние и перспективы ! А.А. Колганов д В кн.: Сборник трудов ч'1 Международной научно-практической конференции учащихся и студентов 2 ч.

под. редакцией Ю,А. Романенко, Н.А. Анисинкиной, С.Г. Воеводиной. — Протвино, 2013.- С. 791-794 — 0.4 п.л. 6. Ко18апоч, А. ОЯМ шос1ц1ез 1п епег8у еЕЕ1с1еп1 М2М-зуз1епь ! А. Ко18апоч, А. Яч1гЫоч 0 1ппоча11че 1пЕоппа11оп 1есЬпо1о81ез: Ма1ег1а1з оЕ ТЬе 1п1егпа11опа1 Бс1еп11Е1с-Ргас11са1 СопЕегепсе. Раг1 3, Мозсочч: Н8Е, 2014.- р,333-337 — 0,46 п.л. (личный вклад автора 0.23 п.л.) 7.

Ко18апоч, А. Ргезе1ес1ог оЕчч(ге1езз з18па1з оЕ за1е11йе пач18а11оп зуз1етз! А. Ко!дапоч, А.Бч1гЫоч, 0 1ппоча1г;е 1пЕогшайоп 1есЬпо1о81ез: Матег1а1з оЕ ТЬе 1пгегпаг1опа1 Вс(епг1Е(с-Ргас11са1 СопЕегепсе. Рагг 3, Мозсоч'. Н8Е, 2014.- р.422- 426 — 0.3 п.л (личный вклад автора 0.15 п.л) 8, Структура современного бортового радиоохранного комплекса ! А. Колганов, А. Свиридов, И. Лисицын, В. Шутеев, Н. Хайло 0 Сборник трудов 'ч'11 Международной научно-практической конференции учащихся и студентов 1 ч. под. редакцией Ю.А. Романенко, Н.А. Анисинкиной, О.А.Солошенко.— Протвино, 2014.— С.116-118 — 0,23 п.л.