Анотація до роботи:

Омельчук Н.А. Вимірювальні генераторні частотні перетворювачі для промислових мікроелектронних датчиків: – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.06 – технологія, устаткування і виробництво електронної техніки. Херсонський державний технічний університет Міністерства освіти та науки України, Херсон, 2003.

Дисертація присвячена дослідженню і розробці вимірювальних пристроїв для технологічного устаткування, які можуть працювати в промислових приміщеннях, забруднених електромагнітними шумами.

У роботі проведено порівняльний аналіз датчиків технологічних параметрів з амплітудно-модульованим і частотно-модульованим вихідним сигналом, який показав перспективність застосування частотних датчиків у складі устаткування. Розроблено методику аналізу нестабільності початкової частоти ВЧП, а також розроблено методику вибору оптимальних, за критерієм нестабільності, співвідношень параметрів схеми автогенератора, що дозволяє домогтися істотного зниження нестабільності початкової частоти (для деяких схем до двох разів).

Запропоновано нову схему ВЧП для датчиків технологічних параметрів на базі автогенератора з діодно-ємнісним фазозміщувачем, яка має високу лінійність характеристики перетворення. Сформульовано умови самозбудження автогенератора, як на основній, так і на вищих гармоніках.

Розроблено нові шумові моделі для RC- і LC- генераторів, виконаний аналіз шумових моделей автогенераторів різних типів на ОП і дана порівняльна оцінка їх флуктуаційної нестабільності. Показано, що поріг чутливості генераторного датчика обмежений короткочасною нестабільністю частоти (чи періоду) автогенератора, що виконує функції проміжного перетворювача.

Викладені в дисертації, схемні рішення ВЧП, а також методики розрахунку, використані при розробці МПСУ для установки ультразвукового зварювання, з метою оптимізації технологічного процесу зборки силових транзисторних модулів на основі IGBT.

Виконані в дисертаційній роботі дослідження дали можливість зробити наступні висновки:

1. Показано, що частотні датчики на основі ВЧП автогенераторного типу мають більш просту схемну реалізацію, у порівнянні з датчиками параметричного типу.

2. Розроблено методику аналізу нестабільності початкової частоти ВЧП, а також розроблена методика вибору оптимальних, за критерієм нестабільності, співвідношень параметрів схеми автогенератора, що дозволяє домогтися істотного зниження нестабільності початкової частоти (для деяких схем до двох разів).

3. Показано, що при невисоких початкових частотах, характерних для RC-генераторів, висока чутливість датчика досягається при використанні девіациї періоду коливань вихідного сигналу в якості інформаційного параметру.

4. Показано, що поріг чутливості генераторного датчика обмежений короткочасною нестабільністю частоти (чи періоду) автогенератора, що виконує функції проміжного перетворювача. Розроблено нові шумові моделі для RC- і LC- генераторів, виконаний аналіз шумових моделей автогенераторів різних типів на ОП і дана порівняльна оцінка їх флуктуаційної нестабільності.

5. Запропоновано нову схему ВЧП на базі автогенератора з діодно-ємнісним фазозміщувачем, яка має високу лінійність характеристики перетворення в широкому (порядку 3) діапазоні зміни інформаційного параметра чутливого елемента.

6. Досліджено процеси самозбудження нової схеми автогенератора, що має нелінійне частотнозалежне коло ПЗЗ, і лінійне коло НЗЗ. Сформульовано умови самозбудження автогенератора як на основній, так і на вищих гармоніках.

7. Виконано експериментальні дослідження лінійності характеристики перетворення, нестабільності початкової частоти і швидкодії на фізичному макеті ВЧП.

8. Розроблено регресійну модель нелінійності характеристики перетворення ВЧП, на основі якої запропонована методика вибору параметрів схеми, що забезпечує мінімізацію погрішності чутливості датчика.

9. Розглянуто можливість застосування діодів Шотткі для адаптивних частотних датчиків. Розроблено аналітичну модель чутливого елемента на основі комбінованого діода Шотткі, що може бути використана для схемотехнічного моделювання пристроїв, що містять ці структури.

10. Викладені в дисертації, схемні рішення ВЧП, а також методики розрахунку, використані при розробці МПСУ для установки ультразвукового зварювання, з метою оптимізації технологічного процесу зборки силових транзисторних модулів на основі IGBT.

Публікації автора:

1. Измерительные преобразователи на основе комбинированных твердотельных структур / Костенко В.Л., Швец Е.Я., Киселев Е.Н., Омельчук Н.А. – Запорожье: ЗГИА, 2001г. – 101с.

Омельчук Н.А. виконані аналіз характеристик автогенераторних частотних вимірювальних перетворювачів та оцінка нестабільності генераторів вимірювальних перетворювачів.

Костенко В.Л. розроблені комбіновані твердотілі структури.

Швецом Є.Я. проаналізовані характеристики вимірювальних перетворювачів поглинаємої потужності випромінювання.

Кисельов Є.М. розробив інтегральні вимірювальні перетворювачі поглинаємої потужності випромінювання та мікроелектронні датчики на їх основі.

2. Костенко В.Л., Омельчук Н.А., Семенов В.В. Оптимизация параметров генераторов для частотных датчиков по критерию нестабильности начальной частоты. // Радіоелектроніка , інформатика, управління. №2 - Запорожье, ЗГТУ, 1999г. - С.16-22.

Автором розроблена методика розрахунку нестабільності початкової частоти датчиків.

3. Костенко В.Л., Омельчук Н.А., Семенов В.В. Анализ характеристик автогенераторных частотных датчиков. // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. Частина 8. - К.: Інститут електродинаміки НАН України, 2000р. - С.89-94.

Автором виконаний аналіз функціонування автогенераторних частотних датчиків як нелінійних систем.

4. Семенов В.В., Омельчук Н.А. Анализ процессов самовозбуждения автогенератора на частотах высших гармонических составляющих. // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск у 3-х частинах. Частина 1. - К.: Інститут електродинаміки НАН України, 2001р. - С.105-108.

Автором получені рівняння для аналізу процесів самозбудження у автогенераторах для датчиків технологічних параметрів на вищіх гармоніках.

5. Костенко В.Л., Омельчук Н.А. Параметрические датчики с частотно-модулированным выходным сигналом. // Інтегровані технології та енергозбереження. №3 – Харків: ХДПУ, 2001р. – С.111-119.

Автором виконана розробка структурних схем датчиків з частотно-модульованим вихідним сигналом.

6. Омельчук Н.А., Семенов В.В., Костенко В.Л. Применение модели нелинейности характеристики преобразования для оптимизации параметров автогенераторных частотных датчиков. // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. Частина 5. - К.: Інститут електродинаміки НАН України, 2002р. - С.99-103.

Автором розроблена багатофакторна модель нелінійності характеристики перетворювання автогенераторних частотних датчиків технологічних параметрів.

7. Костенко В.Л., Омельчук Н.А. Динамическое запоминающее устройство на основе однотранзисторных функционально-интегрированных элементов. // Компоненты и материалы электронной техники. - К.: УМК ВО, 1989г. - С. 145-150.

Автором запропоновані схемотехнічні рішення пристроїв.

8. Левинзон Д.И., Костенко В.Л., Омельчук Н.А. Микроэлектронный сенсор давления на основе комбинированного транзистора. // Состояние, проблемы и направления развития производства цветных металлов на Украине. Сб. научных трудов. - Запорожье, ЗГИА, 1997г. - С.357-359.

Автором виконаний аналіз функціонування мікроелектронного сенсора тиску та принца його побудови.

9. Патент України №44401 А. 7Н03В5/20, Н03В5/26. Регульований автогенератор/ Семенов В.В., Омельчук Н.А., Костенко В.Л. – опубл.15.02.2002. Бюл.№2.

Автором запропоновано в склад діодно-ємнісного фазозміщувача автогенератора включити два діода і конденсатор.

10. Костенко В.Л., Киселев Е.Н., Омельчук Н.А., Матыскин В.И., Проскурин Н.П. Исследование взаимодействия СВЧ излучения с КТС микроэлектронных сенсоров. Отчет о научно-исследовательской работе. Номер гос. регистрации 0198U007691. ЗГИА, 2000г. – 105 с.

Автором розроблена методика розрахунку параметрів нової схеми RC-генератора з діодно-ємнісним фазозміщувачем для вимірювальних частотних перетворювачів датчиків технологічних параметрів.

11. Костенко В.Л., Омельчук Н.А. К вопросу построения полупроводниковых ОЗУ на основе микроэлементов с управляющими электродами. // Совершенствование устройств памяти информационных, компьютерных и робототехнических систем. Всесоюзная н.т.к., Тезисы докладов. - М.: Радио и связь, 1988г. - С. 30-31.

Автором запропоновані схемні рішення оперативної пам'яті, яка може виконувати й функції суматора

12. Терещенко Л.А., Омельчук Н.А., Сидоренко С.В. Микропроцессорная система оперативного диагностирования технических объектов. // Современное состояние, проблемы и перспективы энергетики и технологии в энергостроении.(4-е Бенардосовские чтения). Тезисы докладов всесоюзной н.т.к. - Иваново: Ивановский энергетический институт. 1989г. - С.90.

Автором запропонована структура мікропроцесорної системи діагностування.

13. Костенко В.Л., Омельчук Н.А., Компьютерное моделирование микроэлектронного резонансного первичного преобразователя датчика механических усилий. // Теория и техника передачи, приёма и обработки информации. Сб. научных трудов 4-ой Международной конференции. - Харьков, ХТУРЭ,1998г. - С.400-401.

Автором розроблена комп'ютерна модель резонансного первісного перетворювача датчика механічних зусиль.

14. Костенко В.Л., Омельчук Н.А., Семенов В.В. Оптимизация параметров генераторов для адаптивных частотных датчиков на КТС. // Состояние и проблемы измерений. 6-я Всероссийская научно-техническая конференция. Тезисы докладов. - М.: МГТУ им. Баумана, 1999г. - С. 130

Автором запропонована методика оптимізації параметрів генераторів.

15. Костенко В.Л., Омельчук Н.А., Семенов В.В. Влияние метода измерения частоты на параметры цифровых измерительных систем с частотными датчиками. // Труды 12-ой Всероссийской научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчик –2000». - М.: МИЭМ - 2000г., С.283-285.

Автором виконаний аналіз впливу методу виміру частоти вихідного сигналу датчиків на параметри цифрових вимірювальних систем технологічного обладнання.

16. Костенко В.Л., Омельчук Н.А., Семенов В.В. Экспериментальное исследование промежуточного преобразователя для частотного датчика. // Состояние и проблемы измерений. 7-я Всероссийская научно-техническая конференция. Тезисы докладов. - М.: МГТУ им. Баумана, 2000г. - С.111.

Автором виконані експериментальні дослідження перетворювача для частотного датчика.

17. Костенко В.Л., Омельчук Н.А. Микропроцессорная система мониторинга ультразвуковой сварки с использованием частотных датчиков.// Труды 13-ой Всероссийской научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчик –2001». - М.: МИЭМ - 2001г., С.243-245.

Автором проаналізована система моніторингу для ультразвукового зварювання.

18. Омельчук Н.А., Семенов В.В., Костенко В.Л. Микропроцессорная система управления ультразвуковой сваркой с применением частотного датчика амплитуды колебаний. // Труди 9-й Міжнародної науково-технічної конференції "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах". – Хмельницький: ТУП, 2002р. – С.150 – 154.

Автором розроблені мікропроцесорна система моніторингу для установки ультразвукового зварювання та частотний датчик амплітуди ультразвукових коливань.

19. Омельчук Н.А., Семенов В.В. Оценка порога чувствительности автогенераторных частотных датчиков. // Труди 10-й Міжнародної науково-технічної конференції "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах". – Хмельницький: ТУП, 2003р. – С.28.

Автором розроблені шумові моделі генераторних частотних датчиків.