https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6269 Tue, 23 Jun 2026 21:14:21 GMT 2026-06-23T21:14:21Z https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8239 Title: Компоненти ресурсозберігаючого спеціалізованого технологічного обладнання Authors: Скорняков, Ілля Олексійович Abstract: У кваліфікаційній роботі бакалавра проведено: - обґрунтування ресурсозбереження при використовуванні спеціалізованого лазерного технологічного обладнання; - аналіз існуючих сучасних лазерних технологічних обладнань; - аналіз впливу форми лазерного випромінювача параметрів режиму зварювання на мікроструктуру зварювального шва металу; - візуалізація процедури визначення з множини існуючих кращого лазерного випромінювача шляхом створення: - множини сучасних лазерних випромінювачів з основними техніко- економічними показниками; - умовних критеріїв якості на базі умовного моделювання; - критеріального рівняння, використовуючи множину критерії якості; - побудови багатокритеріальної-образно-знакової моделі. Виконана верифікація підвищення швидкості процедури визначення кращої моделі лазерних випромінювачів підтверджена візуалізацією результатів порівняльного аналізу множини багатокритеріальних образно-знакових моделей. Це дозволяє значно скоротити час при проектуванні системи ресурсозберігаючого спеціалізованого лазерного технологічного обладнання в цілому. Враховуючи щодо апаратурної реалізації математичної моделі (1.1) необхідно використовувати такі компоненти: суматори, або АЛП. Дослідженні існуючі інтегральні схеми цифрових суматорів двійкових операндів. Для аналізу евристично організована множина існуючих серійно випускових суматорів. На підставі цієї множини створена реляційна модель серійно випускових інтегральних схем суматорів, а саме - схеми відношення структурованих за відповідними основними технічними параметрами (напруга та струм споживання, час затримки, температурний діапазон, потужність споживання) типів ІС суматорів і побудовані відповідні гістограми. Визначена модель суматора з найкращими параметрами, що впливають на ефективність роботи спеціалізованих ресурсозберігаючих комп’ютерно-інтегрованих систем технологічними обладнань. Проведено інформаційний збір множини існуючих серійно випускових інтегральних схем арифметико-логічний пристроїв для компʼютерно-інтегрованої системи ресурсозберігаючого спеціалізованого лазерного технологічного обладнання. На базі визначення множини АЛП створення реляційна модель зі технічними параметрами приведена при робочій частоті fconst – 2 МГц. Використовуючи теорію розмірностей та умовного моделювання створені та обраховані критеріїв якості арифметико-логічних пристроїв, на базі яких побудовані знакова модель і гістограми критеріїв якості. Проведений аналіз результатів критеріїв якості та візуалізації знакової моделі та гістограм показав, що великий енергетичний резерв має модель АЛП CD400B АЛП при U = 5В, проте – низьку швидкодію. Пропонується подальшому, проектуванні цій недолік усунути через підвищення напруги живлення. Thu, 01 Jun 2023 00:00:00 GMT https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8239 2023-06-01T00:00:00Z https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6543 Title: Багатофункціональний пристрій цифрової інформації Authors: Кравченко, Олександр Олександрович Abstract: Метою кваліфікаційної роботи бакалавра є дослідження методів та моделей багатофункціональних цифрових пристроїв для відтворення елементарних функцій, що побудовано на базі таблично-алгоритмічних методів апаратурної реалізації, які сприяють підвищенню їх техніко-економічних показників. В роботі розглянуто основні логіко-математичні моделі та методи апаратурної реалізації пристроїв цифрової інформації в спеціалізованих комп’ютерних системах. Аналіз представленої сфери застосування та засобів і шляхів підвищення ефективності пристроїв показав, що для обробки цифрової інформації функціональними моделями доцільно при проектуванні спеціалізованих комп’ютерних систем використовувати таблично-алгоритмічні методи на базі логіко-математичних моделей, які сприяють покращенню важливих характеристик, а саме: – зменшення обсягу таблиць та збільшення швидкодії на основі кусково-лінійної апроксимації та логічних операцій; – на основі логічних операцій та коригуючих таблиць, які збільшують швидкодію та зменшують обсяг таблиць, що при апаратурній реалізації зберігаються в числовому блоці пам’яті мінімум в 2 рази. Перевагою їх є гнучкість та можливість забезпечити майже всі вимоги, що пред’являються до цифрових пристроїв спеціального призначення. У роботі проведено якісний аналіз визначених таких визначених моделей: – образно-знакова модель відтворення функції sin(x) з представленням аргументу у вигляді малорозрядних доданків, що зменшує загальний обсяг активних елементів і забезпечує зменшення потужності споживання; – швидкодіюча багатофункціональна модель обчислювача тригонометричних функцій через використання тільки логічних операцій; – високонадійна модель цифрового пристрою для обчислення функцій у відповідних квадрантах через можливість виконання в єдиному кристалі. Отже, у роботі наведено моделі та алгоритми відтворення результатів визначених цифрових пристроїв для цифрової інформації, перевагою яких є: – багатофункціональність; – висока надійність; – енергозбереження; – висока швидкодія; – малий обсяг таблиць; – мала вага та габарити. Це забезпечило через можливість виконання моделей пристрою в єдиному кристалі завдяки синтезу кусково-лінійних апроксимуючих функцій, логічних операцій таблично-логічних методів. Wed, 01 Jun 2022 00:00:00 GMT https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6543 2022-06-01T00:00:00Z https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6528 Title: Джерела живлення для спеціалізованих комп'ютерних систем Authors: Заболотній, Владислав Віталійович Abstract: Метою кваліфікаційної роботи бакалавра є визначення ефективних існуючих джерел живлення для спеціалізованих комп’ютерних систем, структуризація отриманих матеріалів шляхом створення реляційних моделей даних за техніко-економічних показників та системних відношень. Об’єктом дослідження є процеси перетворення електричної енергії, які охоплюють сукупність фізичних явищ та технічних рішень, пов’язаних зі зміною параметрів електричної енергії відповідно до вимог споживача. Це включає перетворення напруги, струму, частоти та форми сигналу з урахуванням ефективності, стабільності, рівня шумів, коефіцієнта корисної дії та електромагнітної сумісності. У фокусі дослідження знаходяться також методи керування процесами перетворення, вибір схемотехнічних рішень, а також вплив різних топологій перетворювачів на якість і надійність роботи джерел живлення. Предметом дослідження є джерела живлення, призначені для спеціалізованих комп’ютерних систем, а також їх ключові функціональні компоненти. Це включає аналіз структурної побудови блоків живлення, принципів їхньої роботи, вибору схемотехніки, що забезпечує стабільну та надійну подачу енергії до високочутливих обчислювальних модулів. Особлива увага приділяється таким елементам, як силові ключі, трансформатори, фільтри, стабілізатори напруги, ШІМ-контролери, системи захисту та охолодження. Досліджуються взаємозв’язки між цими компонентами, вплив топології на ефективність і надійність джерела, а також їхня адаптація до специфічних вимог комп’ютерних систем — таких як безперебійність, енергоефективність, компактність і відповідність міжнародним стандартам електромагнітної сумісності та безпеки. У роботі використано реляційну модель даних для різнорідних технічних характеристик мікросхем ШІМ: максимальна вхідна напруга, заповнення циклу, частота перемикання, струм перемикання та максимальна температура експлуатації. Нормалізація показників дозволила уніфікувати шкали та об’єктивно порівняти моделі, що суттєво полегшило візуальну інтерпретацію даних через гістограми. Такий підхід є корисним інструментом при виборі компонентної бази для проектування імпульсних джерел живлення, оскільки дозволяє швидко оцінити компроміси між високою ефективністю, потужністю, температурною надійністю та вартістю. Серед досліджених моделей (TPS61088, TPS61030, MIC2288, ADP1613, MAX756) оптимальні показники продемонструвала мікросхема TPS61088. Вона відзначається найвищою максимальною вхідною напругою (12 В), найвищим заповненням (98 %), високою частотою перемикання (2 200 кГц) та значним струмом перемикання (10 А), що забезпечує компактні розміри пасивних компонентів і високу енергоефективність. Крім того, діапазон експлуатаційних температур до 125 °C гарантує надійну роботу в суворих умовах. Решта моделей мають помітні обмеження: TPS61030 та MAX756 – менша частота перемикання та струм, MIC2288 – обмежена здатність за вхідною напругою, ADP1613 – нижчий коефіцієнт підвищення. Отже, для високопродуктивних boost-конвертерів із високим струмом навантаження та широким діапазоном вхідної напруги оптимальною є саме TPS61088. Серед п’яти розглянутих мікросхем (TPS62130, LM2675, MP1584, LM2596, SY8105) лідером за сукупністю показників є TPS62130. Вона поєднує високу максимальну вхідну напругу (17 В), повне заповнення 100 % при великій частоті 2 500 кГц та струмі 3 А, що робить її привабливою для компактних понижуючих перетворювачів із високою швидкодією та ефективністю. Інші моделі: LM2675 і LM2596 мають значно нижчі частоти (260 та 150 кГц відповідно), що збільшує габарити індуктивностей; MP1584 пропонує середню частоту та струм, але поступається TPS62130 за частотою; SY8105 обмежений вхідною напругою (6 В). Таким чином, TPS62130 виявляється найбільш універсальною та високоефективною мікросхемою для buck-конвертерів із середніми та високими навантаженнями. У комбінованих схемах boost-buck – UCC28950, UCC28951, UC3825, UC3846, IRS2453D – найкращі результати показали UCC28950 та UCC28951 за рахунок збалансованих параметрів: вхідна напруга до 20 В, високий коефіцієнт заповнення (95 %), частота 1 000 кГц та здатність витримувати температури до 125 °C. UC3825 також демонструє пристойні показники, але значно менша робоча температура (70 °C) та менший струм. UC3846 і IRS2453D не мають істотних переваг перед UCC-лінійкою. Для складних гібридних перетворювачів, що вимагають швидкого переходу між режимами boost та buck, оптимальним вибором є UCC28950/UCC28951, оскільки вони поєднують високу швидкодію, температурну надійність та достатню потужність. Моделі UCC27211A, UCC27301A, LM2101, MAX15012A, DGD05463 розглядались для напівмостової топології. UCC27211A та UCC27301A вирізняються максимальною вхідною напругою до 120 В, повним заповненням та струмом до 4,5 А при температурі до 150 °C, що забезпечує високу потужність і термічну стійкість. Інші моделі, хоч і мають певні переваги (наприклад, MAX15012A витримує до 125 °C), але не можуть конкурувати з UCC-лінійкою за параметром вхідної напруги та максимальної температури. Отже, для потужних напівмостових перетворювачів із високою напругою та жорсткими температурними вимогами доцільно застосовувати UCC27211A або UCC27301A. В аналізі п’яти мікросхем (UC3827-1, UC3827-2, UCC2808A-1, UCC38085, UCD8220) найбільш перспективною є UCD8220: вона поєднує високу частоту перемикання (2 МГц), значний струм (4 А) та роботу до 105 °C. Інші моделі мають або низьку частоту (0,5–1 МГц), або обмежений струм, або нижчу температуру роботи. Таким чином, для push-pull-топологій із високою частотою перетворення та середнім навантаженням кращим рішенням стане UCD8220. Енергоефективність і компактність. Висока частота перемикання дозволяє зменшити розміри індуктивностей і конденсаторів. Найкращі показники мають TPS61088 (boost), TPS62130 (buck), UCC28950 (boost-buck), UCC27211A (half-bridge) та UCD8220 (push-pull). Потужність і навантажувальна здатність. Великі максимальні струми вищезгаданих моделей (8–10 А) забезпечують застосування в потужних блоках живлення. Температурна надійність. Винос температура до 125–150 °C гарантує стабільну роботу в умовах підвищеного тепловиділення. Універсальність. Моделі, що поєднують широкий діапазон вхідної напруги з високою температурою та частотою перемикання, є найбільш придатними для універсальних застосувань в промисловості, телекомунікаціях, медичній техніці та електромобілях. Застосування рекомендованих мікросхем у промислових макетах показало, що вони дозволяють досягнути ефективності понад 95 % при середньому навантаженні, суттєво зменшити габарити блоків живлення (на 20–30 % порівняно з рішеннями на низькошвидкісних мікросхемах) та забезпечити стабільну температуру корпусу менше 80 °C при роботі в середовищі з температурою до 50 °C. У подальшій роботі доцільно провести експериментальні випробування із залученням інтерференційних фільтрів, дослідженням електромагнітної сумісності та інтеграцією з мікроконтролерними системами управління для автоматичного регулювання вихідної напруги та діагностики технічного стану. Проведене дослідження підтвердило, що вибір оптимальної мікросхеми ШІМ є критичним етапом проектування імпульсних перетворювачів напруги. Через рівноцінність різних технічних параметрів неможливо віддати перевагу одній моделі за всіма критеріями, тому розробник має балансувати між необхідною потужністю, ефективністю, габаритами, температурною стабільністю та вартістю. Однак завдяки комплексному підходу, який поєднує нормалізацію даних та візуальний порівняльний аналіз, можна обрати лідерів у кожній топології: Boost: TPS61088 Buck: TPS62130 Boost-Buck (bridge): UCC28950 / UCC28951 Half-Bridge: UCC27211A / UCC27301A Push-Pull: UCD8220 Реалізація перетворювачів з використанням цих моделей забезпечує високі показники енергоефективності, компактні розміри, високу потужність та надійність у широкому діапазоні температур. За перспективні напрями подальших досліджень слід віднести: вивчення адаптивних алгоритмів управління ШІМ на основі машинного навчання для підвищення динамічної стабільності; гібридних топологій з мультиплексуванням режимів boost і buck для ще більшої гнучкості; інтеграції з відновлюваними джерелами енергії і системами накопичення для розподілених енергетичних мереж; застосування новітніх матеріалів (wide-bandgap) для силових елементів, що дозволить значно підвищити робочі частоти та температурний діапазон. Cформовані на основі аналізу рекомендації закладають надійну базу для розробки наступних поколінь імпульсних джерел живлення, які відповідають сучасним вимогам щодо ефективності, компактності, надійності та екологічності. Sun, 01 Jun 2025 00:00:00 GMT https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6528 2025-06-01T00:00:00Z https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6527 Title: Охоронні системи складських приміщень Authors: Піскун, Дмитро Михайлович Abstract: Метою кваліфікаційної роботи є дослідження технічних та функціональних особливостей охоронних систем, що застосовуються для захисту складських приміщень, з подальшою розробкою та аналізом ефективності спеціалізованого охоронного датчика. Робота спрямована на виявлення недоліків у типових рішеннях, формування вимог до систем безпеки складів та створення оптимізованого технічного засобу, здатного підвищити надійність охорони матеріальних ресурсів. Об’єктом дослідження є охоронні системи, що застосовуються для моніторингу та забезпечення безпеки складських приміщень, включаючи їх апаратну, програмну й інформаційну складову. Предметом дослідження є технічна реалізація та функціональні характеристики охоронного датчика як складової частини системи безпеки складських об'єктів. Особлива увага приділяється сенсорним компонентам, принципам виявлення загроз, схемотехнічним рішенням і методам підвищення надійності пристрою в умовах експлуатації. У кваліфікаційній роботі здійснено дослідження технічних та функціональних особливостей охоронних систем складських приміщень, проаналізовано існуючі рішення, визначено їх обмеження та сформульовано вимоги до оптимального технічного засобу для підвищення ефективності охорони. На основі аналізу сучасних охоронних систем виявлено, що більшість комерційних рішень мають високий рівень автоматизації, інтеграції та масштабованості, однак водночас демонструють критичну залежність від стабільного зв’язку, складність адаптації до умов складських об’єктів і наявність значної кількості хибних спрацювань у нестабільному мікрокліматі. Враховуючи ці обмеження, обґрунтовано необхідність застосування спеціалізованих сенсорів з підвищеною стійкістю до перешкод і адаптивною логікою обробки сигналу. У межах роботи здійснено розробку та технічний аналіз запропонованого охоронного засобу – пасивного інфрачервоного датчика Swan Quad. Проведено детальний огляд його конструкції, принципу дії, електронної схеми та порівняльну оцінку з аналогами. Експериментальне тестування в умовах, наближених до реальних, засвідчило високий рівень точності детекції, стійкість до хибних тривог, ефективність фільтрації руху тварин і стабільну роботу в умовах температурних коливань та вібрацій. За результатами тестів встановлено, що запропонований датчик забезпечує суттєве підвищення надійності охорони при збереженні простої конфігурації, низького енергоспоживання та сумісності з типовими охоронними панелями. У порівнянні з іншими сенсорами аналогічного класу, він демонструє покращені експлуатаційні характеристики без збільшення вартості впровадження. Таким чином, поставлена в роботі мета досягнута: досліджено ефективність охоронних систем складських приміщень, здійснено технічне обґрунтування вибору датчика, описано його реалізацію, підтверджено доцільність використання на об'єктах із підвищеними вимогами до точності й надійності. Отримані результати можуть бути використані при проектуванні нових систем безпеки, модернізації існуючих рішень, а також у якості основи для подальших розробок у галузі охоронних датчиків. Sun, 01 Jun 2025 00:00:00 GMT https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6527 2025-06-01T00:00:00Z