Науковий вісник НГУ

Автоматизована система сканування поверхневого потенціалу

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Геотехнічна і гірнична механіка, машинобудування

Останнє оновлення: 16 березня 2017

Опубліковано: 16 березня 2017

Перегляди: 4989

Authors:

О.В.Василенко, канд. техн. наук, доц.,Запорізький національний технічний університет, м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Є.Л.Жавжаров, канд. фіз.-мат. наук, доц.,Запорізький національний технічний університет, м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Abstract:

Мета.Розробка автоматизованої системи сканування поверхневого потенціалу, що відповідає критеріям економічності, адаптивності, точності та швидкодії.

Методика.Структурна й параметрична оптимізація системи здійснювалася за допомогою багатоваріантного аналізу на макрорівні засобами поведінкового моделювання у програмі Micro-Cap у відповідності до принципів дослідження мультидоменних систем у теорії автоматичного управління.

Результати. Спроектовано мехатронну систему, що завдяки використанню трьох крокових двигунів, керованих мікроконтролером, дозволяє повністю автоматизувати процес сканування поверхневого потенціалу, підвищити точність і швидкодію вимірювання контактної різниці потенціалів на основі методу Кельвіна. Розроблено ряд нових моделей для проведення модельного експерименту на макрорівні в середовищі ECAD програм. Спроектовано дослідний зразок системи й проведено натурні експерименти з різними матеріалами та покриттями.

Наукова новизна.Розроблені нові моделі елементів систем автоматичного управління, що відповідають критеріям адекватності та економічності, які доповнюють математичне забезпечення й розширюють можливості ECAD для аналізу мехатронних систем.

Практична значимість.У порівнянні з прототипами розроблена система має такі відмітні ознаки, як мала собівартість при повній автоматизації сканування, варіація розміру та кількості кроків, автоматична компенсація різниці потенціалів. Запропонована система, зважаючи на повну автоматизацію, розширює можливості аналізу структурного та фізико-хімічного стану поверхонь, а її низька собівартість і адаптивність розширює сферу її можливого застосування аж до навчального процесу. Розроблені моделі елементів моделі системи інстальовані в бібліотеку ECAD і доступні для аналізу мехатронних систем.

References/Список літератури

1.Panteleev, K.V., Svistun, A.I. andZharin, A.L., 2014. Methods of measurement of the electron work function to monitor the status of surfaces under friction. Priboryimetodyizmerenii,No. 2, pp. 107–112.

Пантелеев К.В. Методы измерений работы выхода электрона для контроля состояния поверхностей в процессе трения / К.В.Пантелеев, А.И.Свистун, А.Л.Жарин; Приборы и методы измерений – 2014. – № 2. – С. 107–112.

2.Laurent, Nony. 2013. Principles of Kelvin Probe Force Microscopy and applications. [online] Marseille, France. Available at: https://cel.archives-ouvertes.fr/cel-00917935/document.

3.Zhavzharov, I.L., Nagorna, N.M. and Smyrnova, N.A., Zaporizhzhya National Technical University, 2006. The device for automatic measurement of potential difference by contactless method. Ukraine. Pat. 104591.

Патент. 104591 Україна, МПК G01R 29/12 (2006.01), G01N 27/87 (2006.01). Пристрій для автоматизованого вимірювання контактної різниці потенціалів безконтактним методом / Жавжаров Є.Л., Нагорна Н.М., Смирнова Н.А.; власник Запорізький національний технічний університет. — № u201507171; дата заявки 17.07.2015; дата публік. 10.02.2016, Бюл. № 3, 2016.

4.Kompaniiets, I.V., Shkilko, A.M. and Borysov, V.V. Ukrainian Engineering and Pedagogical Academy, 2009. Device for measuring the surface potential. Ukraine. Pat. 39395.

Патент. 39395 Україна, МПК G01R 29/12. Пристрій для вимірювання поверхневого потенціалу / Компанієць І.В., Шкілько А.М., Борисов В.В.; власник Українська інженерно-педагогічна академія. — № u200811428; дата заявки 22.09.2009; дата публік. 25.02.2009, Бюл. № 4.

5.Zharin, A., 2010. Contact Potential Difference Techniques as Probing Tools in Tribology and Surface Mapping. In: B.Bhushan, ed. 2010. Scanning Probe Microscopy in Nanoscience and Nanotechnology. Springer Berlin Heidelberg. DOI: 10.1007/978-3-642-03535-7_19

6.Kompaniiets, I.V. and Shkilko, A.M., 2010. Metrological maintenance of the meter contact potential difference. Visnyk Natsionalnoho Tekhnichnoho Universytetu “KhPI”, Special issue: “New solutions in modern technologies”, No. 57, pp. 150–153.

Компанеец И.В. Метрологическое обеспечение измерителя контактной разности потенциалов / И.В.Компанеец, А.М.Шкилько; Вестник Нац. техн. ун-та “ХПИ”: сб. науч. трудов, темат. вип.: “Новые решения в современных технологиях”. – 2010. – № 57, – С. 150–153.

7.Vasylenko, O.V., 2015. Analysis of programs for mechatronic systems modeling. Radioelektronika, informatika, upravlenie. No. 2, pp. 16–31.

Василенко О.В. Аналіз програм для моделювання мехатронних систем / О.В.Василенко; Радиоэлектроника, информатика, управление. – 2015. – № 2. – С. 16–31.

8.Micro-Cap 11 Electronic Circuit Analysis Program. User’s Guide. © Spectrum Software. 1982–2014. [online] Available at: http://www.spectrum-soft.com/down/ug11.pdf

01_2017_Vasylenko
2017-03-13  320.09 KB  859

• Наступна >