Материал: 61-я научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов ВГТУ. Строганов А.В

УДК 621.3.8

Д.А. Мохов

РАЗРАБОТКА 3D МОДЕЛИ КОРПУСА ГАЗОАНАЛИЗАТОРА ОКИСИ АЗОТА

Для диагностики степени заболевания бронхиальной астмой у взрослых и детей разработан опытный газоанализатор окиси азота с микроконтроллерной схемой управления на основе платы Arduino Mega 2560.

С использованием программного обеспечения Autodesk Fusion 360 был разработан корпус для электрической схемы газоанализатора окиси азота. Данная программа позволила создать 3D модели из различных заранее выбранных удобных для использования на практике материалов: пластика, металла, порошковых компонентов. Для построения корпуса модели газоанализатора окиси азота в качестве материала был выбран полимер PETG, так как он является хорошим диэлектриком, выдерживает сильные механические нагрузки и является стойким к высоким температурам.

Микроконтроллерная схема управления с Autodesk Fusion 360 позволяет так же моделировать влияние на параметры корпуса газоанализатора механических и тепловые воздействий. Для удобства и надежности программа 3D модели корпуса сохраняется в облачном хранилище и одновременно на персональном компьютере. Программа Autodesk Fusion 360 сохраняет результаты в расширении OBJ, что позволяет выполнить загрузку на цифровую обработку в хранилище 3D принтера. После чего производится математическое вычисление времени печати, скорости печати, температурного барьера печати, охлаждения 3D модели корпуса во время печати.

Для точной 3D модели газоанализатора окиси азота дополнительно требуются точные размеры применяемых элементов корпуса.

50

УДК 621.382

Н.Р. Диков, А.А. Винокуров

МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ SPICE-СИМУЛЯТОРА

Отказы интегральных схем могут быть вызваны широким кругом дефектов, и каждый из них имеет свой механизм влияния на электрические параметры. Построение моделей дефектов – сложная задача, которая требует решения для каждого типа дефектов, поэтому в таком виде она не решается. Вместо физической модели дефекта вводится понятие неисправности.

Неисправности интегральных схем – это представление дефектов на логическом уровне. С точки зрения логики функционирования существует всего несколько видов неисправностей. В работе рассмотрены следующие виды цифровых неисправностей: одиночные константные неисправности (константный «0», константная «1»); кратные константные неисправности; мостиковые неисправности; задержки; перемежающиеся неисправности.

С точки зрения аналоговых параметров при моделировании неисправности разделяют на три группы: короткое замыкание; обрыв (разомкнутая цепь); отклонение параметров компонентов.

Решить задачу поиска неисправностей можно при помощи построения тестов. Существует большое количество методов построения тестов для интегральных схем (метод критических путей, метод активизации одномерного пути и т.д.).

SPICE-симулятор позволяет решить задачу моделирования неисправностей цифровых схем. Тестирование моделируется путем подачи битовых последовательностей на входы. Неисправности моделируются путем добавления паразитных элементов в схему или изменения параметров компонентов.

51

УДК 621.382

А.С. Копиев, А.А. Винокуров

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

У интегральных схем существует множество различных параметров, которые должны контролироваться при изготовлении и тестировании. На снятие и фиксирование параметров требуется довольно много времени, особенно если измерять по одному прибору. Это время можно сэкономить, если использовать системы сбора данных, которые могут измерять и фиксировать параметры сразу нескольких приборов в файл необходимого формата. Разнообразие таких систем велико. Есть основанные на одной программируемой плате с USB интерфейсом небольшого размера и стоящие относительно недорого, а есть дорогостоящие промышленные установки, собирающие в разы больше данных и имеющие интерфейсы для одновременного подключения большого количества интегральных схем.

Исходя из сказанного выше, целью работы является разработка относительно доступной системы сбора данных для контроля параметров интегральных схем.

В данной работе приведено два варианта системы сбора данных на основе платы USB 6001. Программирование данной платы производилось в LabView 19. Эта среда разработки была выбрана из-за удобства и из-за того, что плата сбора данных, которая используется в данной работе, от тех же разработчиков, что и LabView. А это гарантирует максимальную совместимость. В первом варианте используется внешний источник питания DC Power Suply HY3005c, а во втором источником питания является сама плата сбора данных. Также для проверки получившихся систем были приведены измерения параметров четырёх интегральных схем К176ЛП11, подключенных к разным каналам USB 6001, обоими вариантами спроектированных систем. Измерения проводились в два этапа, сначала измерялся уровень логического нуля, а затем уровень логической единицы. По уровню помех лучше показался себя схема с внешним источником питания.

52

УДК 621.315.592

А.С. Ахрамович

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Целью работы является разработка автоматизированного блока измерения внутреннего трения фотоакустического микроскопа для исследования высокоомных полупроводников.

В дипломной работе будет представлен автоматизированный блок измерения внутреннего трения фотоакустического микроскопа для исследования высокоомных полупроводников. Принцип действия микроскопа основан на измерении внутреннего трения под действием оптического излучения от лазерного луча, вызывающего внутренний фотоэффект в полупроводнике. Изложены принципы построения блока измерения внутреннего трения, управляемого с помощью микроконтроллера и персонального компьютера. Показаны варианты возможного аппаратного решения и схемы реализации автоматического режима измерения внутреннего трения в пластинах высокоомных пьезополупроводников.

Измерение внутреннего трения и дефекта модуля при различных частотах, амплитудах деформации и температуре опыта позволяют получить дополнительную информацию о свойствах дефектов, их расположении в материале, о взаимодействии дефектов друг с другом.

При разработке печатной платы целесообразно применить систему проектирования P-CAD, так как это намного упростит работу, снизит затраты на разработку изделия и повысит возможность достижения требуемого результата.

Полученные результаты времени наработки устройства на отказ (равное 23878 ч, больше 10000 ч) и вероятность безотказной работы, равная 0.98, удовлетворяют условиям технического задания, следовательно разрабатываемое изделие отвечает требованиям надежности.

53

54