авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ...»

-- [ Страница 3 ] --

Введение Поддержание целостности корпуса электронных компонентов (ЭК) в течение всего технологического процесса сборки требует принятия ряда определенных мер.

Эти меры направлены на снижение последствий теплового воздействия на ЭК в про цессе их групповой пайки оплавлением. Пластиковые пресс-композиции, применяемые для корпусирования интегральной схемы (ИС), гигроскопичны и впитывают влагу. Накопленная влага испаряется в процессе интенсивного нагрева при пайке оплавлением, что вызывает Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 62 Работы студентов сильное внутреннее давление на различные узлы корпуса, приводящее затем к вздутию, рас слоению и, в некоторых случаях, растрескиванию пластикового корпуса ЭК. Трещины могут распространяться как в толще корпуса, так и вдоль выводной рамки (отслоение). Через них к поверхности кристалла ИС могут проникать ионные загрязняющие вещества, вызывающие коррозию и, соответственно, увеличивающие вероятность отказа компонента. Компоненты, внешне не обнаруживающие признаков растрескивания, могут иметь трещины и отслоения внутри корпуса, что влияет как на выход годных изделий, так и на их надежность. Следует отметить, что чувствительность ЭК к влажности имеет смысл принимать во внимание только при непосредственном температурном воздействии на них, возникающем при пайке оплавле нием (конвекционной, инфракрасной или в паровой фазе) и некоторых видах ремонта соб ранных узлов (с применением горячего «воздушного фена») [2].

Механизм воздействия влаги на ЭК Процесс накопления корпусами ЭК влаги, а также ее критический уровень, который мо жет привести к повреждениям и отказам, зависят от различных свойств материала и конст рукции корпуса, среди которых можно выделить следующие:

форма и размеры полупроводникового кристалла;

материал и технология крепления кристалла к корпусу;

размер корпуса;

количество выводов корпуса;

толщина слоя герметизирующего материала;

предел текучести герметизирующего материала;

показатели диффузии влаги в герметизирующий материал;

силы адгезии материалов корпуса;

температурный коэффициент расширения (ТКР) материалов корпуса.

а б в Рисунок. Механизм образования трещин в пластиковом корпусе: а) накопление корпусом влаги;

б) испарение влаги в процессе нагрева;

в) образование трещины в корпусе [2] Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов Основные причины проникновения влаги внутрь пластикового корпуса ЭК связаны с различными процессами расслоения материалов, включая отделение проволочных соедине ний корпуса от контактной площадки (КП), уменьшение площади поперечного сечения про волочных соединений (утонение), отслоение кристалла от площадки для монтажа и растрес кивание тонких пленок на его поверхности, эффект образования «кратеров» в местах крепле ния проволочных выводов к КП и пр. Степень насыщения корпуса влагой определяется отно сительной влажностью воздуха, температурой и временем его хранения, а также равновесной растворимостью влаги в материале корпуса – пластике. Появление видимых трещин на по верхности корпуса обычно рассматривается как наиболее наглядное и серьезное последствие накопления влаги. Тем не менее, необходимо помнить, что даже при отсутствии видимых по вреждений корпуса внутри него могут происходить процессы растрескивания/отслоения ма териалов.

Механизм образования трещин в корпусе представлен на рис. а. Суммарное воздейст вие давления водяного пара и термического расширения пластика при нагреве превосходит силу адгезии пластика к площадке для монтажа кристалла. Пластик отслаивается от площад ки, образуется полость, заполненная паром, она расширяется, и на корпусе образуется харак терное вздутие (рис. б). Далее в корпусе появляется трещина, вздутие схлопывается, и пар выходит из полости наружу (рис. в). Данный процесс часто называют «эффектом попкорна»

за характерный звук, раздающийся при схлопывании полости. Оставшийся объем полости является концентратором напряжений, ведущих к дальнейшему разрастанию трещины при последующих температурных циклах.

Уровни чувствительности ЭК к влажности По уровню чувствительности к влажности (Moisture Sensitivity Level, MSL) ЭК под разделяются на 6 уровней согласно стандарту [1]. Процедура определения принадлежности ЭК к определенному уровню включает в себя следующие этапы:

начальная инспекция образцов ЭК на предмет наличия трещин/отслоений (визуальная и с применением акустического микроскопа);

предварительная сушка ЭК в течение 24 часов при температуре 125 +5/-0°C для полу чения полностью «сухого» состояния корпусов;

помещение ЭК в сухой, чистый, неглубокий контейнер и сушка их в климатической камере согласно режимам для данного уровня MSL (начиная с 1-го);

проведение для ЭК после сушки в климатической камере (не ранее, чем через 15 мин.

и не позднее, чем через 4 часа после вынимания их из нее) троекратных циклов пай ки/оплавления по стандартному профилю, указанному в [1] (выдержка между цикла ми – минимум 5 и максимум 60 мин.);

окончательная инспекция ЭК на предмет внешних трещин (оптический микроскоп с увеличением 40), проведение электрических тестов согласно спецификациям произ водителей ЭК, анализ внутренних дефектов с помощью сканирующего акустического микроскопа.

Литература 1. ГОСТ 24686-81 Оборудование для производства изделий электронной техники и электро техники. Общие технические требования. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.

2. Медведев А. Монтаж компонентов. Куда движется технология? // Электронные компонен ты. – 2002. – № 7.

УДК 681.2- А. А. ИВАНОВ Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 64 Работы студентов АНАЛИЗ ПРИЕМНО-КОНТРОЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ОХРАННЫХ И ПРОТИВОПОЖАРНЫХ СИСТЕМ Обеспечение защиты объекта всегда обусловлено степенью надежности охранной системы и отдельных ее уз лов. В данной статье представлены основные свойства и сравнительный анализ различных типов приемно контрольных приборов и их эффективность для применения на различных объектах.

Приемно-контрольные приборы (ПКП) служат для обработки и протоколирования информации и формирования управляющих сигналов тревоги. Приемно-контрольные приборы обеспечивают питание охранных и пожарных извещателей по шлейфам охранно пожарной сигнализации, прием от датчиков тревожных извещений, формирование тревож ных сообщений, их передачу на станцию централизованного наблюдения, формирование сигнала тревоги на срабатывание других систем.

Небольшие объекты обычно оборудуются неадресными системами, которые конт ролируют несколько шлейфов охранно-пожарной сигнализации. На средних и больших объектах обычно используются адресные или адресно-аналоговые системы.

Параметры шлейфов определяют во многом возможности прибора приемно контрольного охранно-пожарного (ППКОП) и его стоимость. Поясним некоторые характе ристики, указанные в таблице 1.

Возможность назначения любого шлейфа охранным или пожарным вне зависимости от назначения остальных шлейфов позволяет гибко распределять функции шлейфов под кон кретный проект. Возможность формирования сигнала «Пожар» по срабатыванию двух по жарных извещателей является необходимым требованием при использовании ППКОП для формирования сигнала управления системами запуска пожаротушения. Автоматический сброс питания шлейфа при повторной проверке факта срабатывания пожарного извещателя позволяет повысить достоверность обнаружения пожара за счет игнорирования ложных срабатываний, связанных со сбоями извещателей и помехами в шлейфах. Программируе мость времен отключения питания шлейфа для сброса активных пожарных извещателей по зволяет учитывать индивидуальные особенности активных (питаемых по шлейфу) пожар ных извещателей различных производителей.

Программируемость времени готовности шлейфа к работе после отключения питания с учетом времен готовности активных пожарных извещателей позволяет настроить прибор на корректную работу с извещателями, имеющими различные временные параметры. Защита шлейфов от высоких напряжений определяет надежность прибора и способность оставаться работоспособным в экстремальных условиях: в районах с частыми грозами, в условиях высо ких уровней электромагнитных помех.

Различение состояний «короткое замыкание» и «обрыв» при фиксации неисправности ШС с индикацией этих состояний на лицевой панели прибора позволяет точно диагностиро вать неисправность и сэкономить время и средства на ее устранение. При этом в последова тельный порт также уходят конкретные сообщения об обрыве или коротком замыкании шлейфа.

Напряжение питания в ШС определяет тип применяемых извещателей и их количест во. 24-вольтовые шлейфы позволяют использовать большее количество извещателей, однако требуют встроенных преобразователей напряжения при питании устройства от 12 В либо двух аккумуляторных батарей при использовании питания 24 В. Ток ШС в дежурном режиме зависит от напряжения питания в ШС и задает максимальное количество активных извещате лей, включаемых в ШС.

Таблица 1. Характеристики шлейфов ППКОП Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов Аккор Гранит Нефрит Гонг ВЭРС-ПК Параметр для сравнения Сигнал- д 8 (16,24) 8 (16) 8 8 8 (16, 24) Количество шлейфов Возможность назначения любого шлейфа хранным Да Нет Да Нет Да лили пожарным вне зависимости от назначенияо стальных шлейфов Только для Возможность формирования тепловых сигнала «Пожар» по сраба- Да Да Да Да Да пожарных тыванию ддвух пожарных извещате извещателей в одном шлейфе лей Возможность формирования по иксирова- для любых сигнала «Пожар» по сраба- Нет Нет Нет Нет нным парам пар тыванию Извещателей в двух шлейфов шлейфов шлейфах Автоматический сброс пита ния шлейфа при повторной Нет Да Нет Да Да Да проверке факта срабатывания сведений пожарного извещателя Программируемость времен отключения питания шлейфа Нет Нет Да Нет Нет Нет для сброса активных пожарных извещателей Программируемость времени готовности шлейфа к работе после тключения питания сс Нет Нет Да Нет Нет Нет учетом времен готовности активных пожарных извещателей варисторная Нет Защита шлейфов от высоких Только Нет Нет сведений Нет и диодная сведен напряжений диодная сведений защита ий Различение состояний «корот-кое замыкание» и различная Нет Нет Нет Нет Нет «обрыв» при неисправности индикация шлейфа Напряжение в ШС 24В 18В 12В 12В 24В 24В Нет Ток ШС в деж.режиме 3мА 1,5мА 2,5мА 3,5мА 3мА сведений Униполяр Униполярн Нет Биполя Нет Тип шлейфа Униполярный ный ый сведений рный сведений Программи руется Время реакции Нет 70 мс Нет сведений 350мс (заводская 300мс нарушение шлейфа, мс сведений (600мс) установка 70 мс) Тип шлейфа определяется схемотехническими и функциональными особенностями его построения. Так, в биполярных шлейфах используется перекоммутация полярности пи тающего напряжения, в униполярных шлейфах полярность питающего напряжения не меня ется. Использование диодов позволяет в биполярных шлейфах при одной полярности кон тролировать дымовые активные извещатели, а при другой полярности пассивные тепловые извещатели с нормально замкнутыми контактами, что позволяет включать эти извещатели в один шлейф сигнализации. Однако в приборе «Сигнал», имеющем униполярный шлейф, эта Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 66 Работы студентов задача также решена, правда, за счет потери возможности определения факта срабатывания двух извещателей в шлейфе. Кроме того, в последнее время на рынке появились тепловые активные извещатели, которые можно включать в один шлейф с дымовыми активными из вещателями без потери информативности шлейфа. Стоимость активных тепловых извещате лей близка к стоимости морально устаревших тепловых пассивных извещателей с нормаль но-замкнутыми контактами. И, наконец, частая смена полярности напряжения шлейфа, т.е.

броски напряжения в нем, приводят к помехам, с которыми и борется породивший их при бор.

Возможности реализации охранных функций приведены в таблице 2.

Таблица 2. Возможности приборов по реализации охранных функций Параметр для Сигнал-20 Гранит Нефрит Аккорд ВЭРС-ПК сравнения Постановка/снятие встроенные встроенные клавиатура встроенные встроенные охраны механические механические ППС, пульт механические механические переключате- переключатели «Аквамарин», переключате- переключа ли удаленные ли тели или пульт шлейфы ключи С2000 «Touchmemory»

Уровень секрет- нет нет уникальный код нет нет ности при поста- доступа к раз новке/снятии с делу и код охраны пользователя Количество разде- 1 нет 32(64) 4 группы по 2 нет данных лов при групповой шлейфа постановке Режим «работа нет нет есть нет нет под принуждением»

Количество пуль- 1 0 4 Возможно тов (клавиатур) подключение постановки/снятия шифро режима охраны, устройства которое можно релейным подключить к выходом автономному прибору Необходимость да да нет да да круглосуточного присутствия опе ратора при ППКОП для выполнения охранных функций Программируем- да нет да фикированные нет мость тактики ох- параметры раны и временных (механически, задержек перемычками) Постановка/снятие режима охраны в простейших приборах осуществляется с помо щью встроенных механических переключателей, для защиты которых используют механиче ские блокираторы доступа и человека-охранника. При такой постановке/снятии режима ох раны требуется круглосуточное присутствие оператора при приемно-контрольном приборе.

Таким образом, прибор охраняет помещения, а специально обученный человек охраняет при бор. Дешевизна такого решения с лихвой «компенсируется» затратами на охрану самого при бора.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов Уровень секретности при постановке/снятии с охраны в приборах с механическими переключателями практически отсутствует, поскольку эти операции осуществляются про стым нажатием в большинстве случаев одной кнопки. При использовании интеллектуальных клавиатур секретность обеспечивается уникальным кодом пользователя и уникальным кодом раздела.

Количество разделов при групповой постановке/снятии режима охраны определяет удобство одновременной постановки/снятия нескольких шлейфов, соответствующих группе помещений, которые желает поставить/снять с охраны пользователь. Режим «работа под при нуждением» позволяет информировать охрану о снятии раздела под угрозой злоумышленни ков. С помощью интеллектуальных клавиатур этот режим реализуется набором кода, отли чающегося на 1 от кода доступа к разделу. Количество пультов (клавиатур) постанов ки/снятия, которые можно подключить к прибору, определяет количество независимых групп пользователей данного прибора, что создает эффект независимой работы нескольких виртуальных приборов, принадлежащих конкретным группам пользователей.

Программируемость тактики охраны и временных задержек определяет гибкость и удобства применения прибора для охранных функций.

Возможность программирования параметров функционирования позволяет гибко и с минимальными аппаратными затратами приспособить прибор под решение конкретной зада чи (табл. 3).

Таблица 2. Возможности настройки параметров функционирования.

Параметр для Сигнал-20 Гранит Нефрит Гонг Аккорд ВЭРС-ПК сравнения Программируе Да – по Нет (имеются Да – гибкое Програмиро- Нет (имеются Нет мость фиксированн две механи- программиро- вание две механи основных ым ческие ваниес некоторых ческие пере параметров программам, перемычки возможностью фиксированных мычки для прибора объединяющ для на-стройки формирования параметров с настройки им группу назначения пользователем помощью назначения параметров группы своих механических группы шлейфов програм и перемычек шлейфов охранными функциони- охранными или рования. или пожарными) пожарными) Способ С помощью Механическими Внутрисхемно Механическими Механическими Нет программиров пульта С2000 перемычками е перемычками перемычками ания или на плате программиро- на плате на плате компьютера вание по выделенному интерфейсу с компьютера Цифроаналоговый шлейф располагает большей информативностью, позволяет, помимо обыкновенных сигналов, передавать и дополнительные. Эта возможность передавать дополнительные сигналы позволяет отказаться от необходимости настройки и программирования шлейфов сигнализации. Такой прибор нет необходимости програм мировать, так как настройка в нем производится автоматически. Поэтому для обслуживания прибора не требуется высококвалифицированных специалистов. В одном пожарном шлейфе прибор может принимать сигналы от датчиков контроля инженерных систем, от дымовых, тепловых, ручных извещателей. Прибор различает срабатывание одного или двух извещателей, а также может работать с аналоговыми пожарными извещателями. При этом адрес шлейфа сигнализации становится адресом помещения, не требуя для этого программирования параметров извещателей или прибора.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 68 Работы студентов Для удобства пользователя охраняемый объект разбивается на зоны по территории и по типу тревожного воздействия. Поскольку большинство современных охранных датчиков требует подачи питающего напряжения, то эта функция тоже возлагается на приемно контрольный прибор. Для обеспечения непрерывной работы системы в приемно контрольных приборах обязательно наличие источника бесперебойного питания на случай аварийного отключения питающей сети. Различные приемно-контрольные приборы характе ризуются количеством подключаемых охранных шлейфов (зон), возможностью раздельной постановки зон на охрану по нескольким заданным программам без перепрограммирования системы (количество разделов), возможностью наращивания зон с помощью подключения дополнительных модулей. Некоторые серии охранных панелей содержат в своем составе так называемые радиорасширители, позволяющие подключать специальные радиодатчики и дру гие радиоустройства без применения проводных линий.

Все это нужно учитывать при выборе типа контрольной панели. Рекомендуется в лю бом случае закладывать в систему небольшую избыточность. Также желательно выбирать панели последних (современных) серий, а не тех, что не сегодня-завтра будут сняты с произ водства. Это облегчит обслуживание системы в будущем, несмотря на некоторое увеличение цены.

Литература 1. Технические средства охраны, безопасности и сигнализации: Справочник. – М.: ВИМИ, 1994.

2. Уокер Ф. Электронные системы охраны: перев. с англ. – М.: За и против, 1996.

3. Белоусов Е.Ф., Гордин Г.Т., Ульянов В.Ф. Основы систем безопасности объектов. – Пенза:

Изд-во ПГУ, 2000.

4. Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: Основы теории и принципы построения. – М.: Горячая линия – Телеком, 2004.

5. Материалы компаний-производителей приборов.

УДК 004. Д. А. КАШПАРОВ АНАЛИЗ ДАТЧИКОВ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Научный руководитель – к.т.н., доцент И.Б. Бондаренко Обеспечение защиты объекта всегда обусловлено степенью надежности охранной системы и отдельных ее узлов. В статье представлен сравнительный анализ различных типов датчиков и их эффективности для при менения на различных объектах.

Датчики охранной сигнализации условно можно разделить по принципу действия на следующие типы:

объемный датчик (пассивный инфракрасный), или датчик движения, магнито-контактный датчик (геркон), или датчик отрытия, радиоволновой датчик, датчик разбития стекла, вибрационный датчик, емкостной датчики, лучевой датчик.

Наиболее высокую надежность среди датчиков демонстрируют радиоволновой, емко стной и датчик разбития стекла. Наиболее защищены от ложных срабатываний объемный Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов датчик, магнито-контактный, его также называют геркон, и датчик разбития стекла. Осталь ные типы датчиков имеют разную чувствительность к помехам (схема 1).

низкая чувствительность средняя высокая Вибрационныее Лучевые Емкостные Радиоволновы Мелкие животные Птицы Ветер Дождь ЛЭП Снег Рисунок. Чувствительность датчиков к различным помехам Самой низкой стоимостью обладает объемный датчик.

К достаточно недорогим стоит отнести радиоволновый датчик и датчик разбития стек ла, а наиболее высокую стоимость имеют лучевой и емкостные датчики. Самая большая ве роятность ложных тревог наблюдается у объемного, радиоволнового и лучевого датчиков.

Наиболее защищенными от ложных тревог считаются магнито-контактный и емкост ной датчик, хоть его и сложно настраивать в процессе установки.

В таблице 1 приведены виды и источники помех и даны способы их устранения. В таблице приняты следующие обожзначения: 1 – не влияют;

2 – применять при уровне шума в помещении до 60 дБ;

3 – не устанавливать вблизи источника помех и правильно на строить датчик;

4 – правильно установить и настроить датчик;

5 – не устанавливать вблизи источника помех и правильно настроить датчик;

6 – заэкранировать трубы;

7 – перенастроить датчик;

8 – скорость изменения температуры фона не более 17 мин.

Следует отметить индивидуальные недостатки датчиков. Если спектр шума содержит составляющую, совпадающую со спектром повреждаемого стекла, то датчик разбития стекла срабатывает, а магнито-контактный совсем не помогает при проломе или разбитии двери или окна. Для вибрационного датчика в процессе эксплуатации может потребоваться настройка чувствительности для исключения ложных срабатываний от уличной вибрации (трамваи, по езда, тяжелые машины и механизмы).

Также следует отметить и преимущества отдельных видов датчиков. Датчик разбития стекла может быть использован во всех типах помещений. Емкостной датчик предназначен для охраны отдельных предметов, таких как картины или сейфы. Лучевой датчик незаменим при охране больших по площади пространств (открытая автостоянка, забор). Его также часто используют как пожарный извещатель.

Таким образом, наиболее совершенными датчиками на сегодняшний момент являются комбинированные охранные датчики. Они представляют собой комбинацию режимов иден тификации. Это делается для минимизации ложных случаев срабатывания датчика. В комби нированных датчиках объект идентифицируется не по одной характеристике, а по несколь ким. Если хотя бы по одному критерию объект не распознается, то датчик не срабатывает, что может привести к нарушению режима объекта.

Таблица 1. Виды и источники помех и способы их устранения.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 70 Работы студентов Виды и источники помех Датчики магнито- объемн Разбития радио- емкостн вибраци лучевые контактные ые стекла волновые ые онные Внешние акустические помехи и шумы: ранспортные 1 2 1 1 1 2 средства, строительные машины и т.п. вблизи объекта Внутренние акустические помехи и шумы: ентиляторы, 1 3 3 1 1 4 телефонные и электрические звонки и т.п.

Совместная работа в одном 1 4 1 4 1 4 помещении извещателей оди накового принципа действия Вибрация строительных При наличии постоянных вибраций большой амплитуды применять нельзя конструкций Движение воздуха: квозняки, 1 4 1 1 4 1 тепловые потоки от батарей отопления Движущиеся предметы и 1 1 1 4 1 4 люди за некапитальными сте нами, деревянными дверями Движущиеся предметы в 1 5 1 4 1 1 охраняемой зоне: вращение лопастей вентиляторов Мелкие животные (мыши, 1 4 1 4 4 1 крысы) Движение воды в пластмассо- Заэкрани 1 5 5 1 1 вых трубах ровать трубы Изменение свободного прост ранства охраняемой зоны за счет внесения, вынесения 1 7 7 7 7 1 кру-пногабаритных предметов, обладающих повышенной способностью поглощения или отражения Колебания напряжения в сети Использовать источник резервного питания постоянного тока переменного тока.

Электромагнитные помехи:

транспортные средства с электродвигателями, мощные При напряженности поля более 10 В/м и УКВ излучении более радиопередатчики, линии ВТ на расстоянии менее 3 м от извещателя применять нельзя электропередач, электроуста новки мощностью более кВА Люминесцентное освещение Отключать 4 (без зас- 1 извещение ветки) 1 1 на период охраны Засветка светом солнца, фара- 1 1 1 1 4 1 ми транспортных средств Изменение температуры фона 1 1 1 1 8 1 Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов Литература 1. Никитин В.В., Цыцулин А.К. Система охраны периметра: приоритеты и компромиссы// БДИ. – 2000. – № 2.

2. Белоусов Е.Ф., Гордин Г.Т., Ульянов В.Ф. Основы систем безопасности объектов. – Пенза:

Изд-во ПГУ, 3. Синилов В. Системы охранной, пожарной и охранно-пожарной сигналищации. – М.:

AcademA, 2004.

4. Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: Основы теории и принципы построения.

– М.: Горячая линия – Телеком, 2004.

УДК 51-33;

51-33;

62- П. В. КОНОВАЛОВ РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЯ Научный руководитель – ассистент П.А. Косенков При проектировании конструкции изделия оценка технологичности играет немало важную роль. Она позволяет определить объем затрат труда, материалов и ряда других пара метров, влияющих на сроки выпуска изделия, и, при необходимости, внести изменения в кон струкцию для уменьшения времени и стоимости производства.

Целью работы является проведение оценки технологичности изделия и, при необхо димости, внесение изменений в конструкцию с целью улучшения скорости производства и уменьшения его стоимости.

Исходные данные для расчета необходимых параметров и сравнительной оценки тех нологичности приведены в таблице.

Таблица. Исходные данные для оценки изделия на технологичность Наименование величины Обозначение Значение Единицы измерения Количество микросхем Нмс 2 шт.

Количество ЭРЭ НЭРЭ 25 шт.

Количество автоматизиро Нм.монт. 0 шт.

ванных операций монтажа Общее число операций Но 93 шт.

Количество элементов с автоматизированной под- Нм.подг 25 шт.

готовкой Количество автоматизиро Нм.к.н. 0 шт.

ванных операций контроля Количество типоразмеров Нт.ЭРЭ. 14 шт.

ЭРЭ Базовый уровень техноло Кб 0,25 гичности Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 72 Работы студентов Сначала проводится расчет частных показателей технологичности.

1. Коэффициент использования микросхем и микросборок в блоке рассчитывается по формуле Н мс K исп. мс, (1) Н мс Н ЭРЭ где K исп. мс – коэффициент использования микросхем и микросборок в блоке;

Н мс – количество микросхем и микросборок в изделии;

Н ЭРЭ – общее количество электрорадиоэлементов, вклю чая модули и микромодули. При подстановке в формулу (1) данных из таблицы получаем K исп. мс 0,074.

2. Коэффициент автоматизации и механизации монтажа рассчитывается по формуле Н K м. монт м. монт, (2) Но где: K м. монт – коэффициент автоматизации и механизации монтажа;

Н м. монт – количество опе раций монтажа, которые можно осуществить механизированным или автоматизированным способом;

Н о – общее число операций данного типа. При подстановке в формулу (2) данных из таблицы получаем K м. монт 0.

3. Коэффициент автоматизации и механизации подготовки навесных элементов рас считывается по формуле Н K м.подг м.подг, (3) Н ЭРЭ где K м.подг – коэффициент автоматизации и механизации подготовки навесных элементов;

Н м.подг – количество навесных элементов, подготовка которых к монтажу механизированным или автоматизированным способом, включая элементы, не требующие подготовки (реле, разъемы и т. п.). При подстановке в формулу (3) данных из таблицы получаем K м.подг 1.

4. Коэффициент автоматизации и механизации контроля и настройки рассчитывается по формуле Н K м. к.н м.к.н, (4) Но где K м.к.н – коэффициент автоматизации и механизации контроля и настройки;

Н м.к.н – количе ство операций контроля и настройки, которые можно осуществить механизированным или авто матизированным способом. При подстановке в формулу (4) данных из таблицы получаем K м.к. н 0.

5. Коэффициент повторяемости ЭРЭ рассчитывается по формуле Н K повт.ЭРЭ 1 т.ЭРЭ, (5) Н ЭРЭ где K повт.ЭРЭ – коэффициент повторяемости ЭРЭ;

Н т.ЭРЭ – количество типоразмеров ЭРЭ.

При подстановке в формулу (5) данных из таблицы получаем Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов K повт.ЭРЭ 1 0,44.

Затем рассчитывается комплексный показатель по формуле s K i i K i, (6) s i i где Ki – величина частного показателя;

i – весовая значимость показателя;

s – общее число частных показателей. Весовые значимости берутся из таблицы 3.2 в [1]. При подстановке значений в формулу (6) получается:

0,074 1 0 1 1 0,75 0 0,5 0,44 0, K 0,26977.

1 1 0,75 0,5 0, Определяется уровень технологичности конструкции изделия по формуле К Ky, (7) Кб где K y – уровень технологичности конструкции;

К – комплексный показатель технологич ности конструкции;

К б – базовый показатель технологичности конструкции. При подстанов ке значений в формулу (7) получаем 0, Ky 1,079.

0, Так как соотношение K y 1,02 выполняется, изделие считается удовлетворяющим требованиям технологичности.

В результате оценки технологичности разрабатываемой конструкции изделие призна но соответствующим требованиям, указанным в задании. Это значит, что составные элемен ты и производственные условия подобраны в оптимальном сочетании, что позволяет уло житься в запланированные сроки и средства, не производя дополнительных корректировок.

Литература 1. Пашков В. П. Анализ и оценка технологичности изделий приборостроения: Метод. указ.

к курсовому и дипломному проектированию. – ГУАП. СПб., 2007.

2. Технологичность конструкции изделия: Справочник/ Ю.Д. Амиров, Т.К. Алферова, П. Н.

Волков и др.;

Под ред. Ю. Д. Амирова. – М.: Машиностроение, 1990. – 768 с.

УДК Д.А. КОРНЕЕНКО, А.Е.НИКИТИН АТАКИ ПО ПАМЯТИ Научный руководитель – к.т.н,, доцент А.А. Малинин Атаки по памяти – современное, технологически совершенное и быстро развивающееся направление исследо ваний, позволяющее изъять информацию без искажений и в необработанном виде напрямую из оперативной памяти вычислительного устройства.

Ключевые слова: информационная безопасность, атака по памяти, cold boot attack.

Введение Под атаками по памяти (англ. Random Access Memory attacks) традиционно понимают ся атаки, при которых противник ищет секретную информацию непосредственно Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 74 Работы студентов в оперативной памяти работающего компьютера. С точки зрения сложившейся классифика ции они представляют собой подкласс атак по побочным каналам (англ. side-channel attacks) [1]. Для проведения атаки по памяти требуется физический доступ к целевой машине, что значительно усложняет злоумышленнику исполнения его замысла. Следовательно, на первый взгляд, вся задача сводится к ограничению физического доступа к защищаемому объекту ин форматизации. Однако правомерно полагать, что при наличии у противника физического доступа к компьютеру что-либо скрывать уже поздно – все может быть считано, например, с жесткого диска. Для этого достаточно снять диск, смонтировать к доверенной системе и считать всю информацию, что значительно проще, чем строить сложные атаки по памяти.

В свою очередь, подобному методу хищения информации вместе с самим долговре менным носителем может быть противопоставлен метод криптозащиты, основанный на большой сложности дифференцированного анализа – например, раздел, зашифрованный по ассиметричному алгоритму AES с 256-битным ключом, созданным на основе эллиптических кривых. Расшифровать такую информацию в течение разумного срока классическими мето дами криптоанализа на сегодняшний день не представляется возможным [2]. Но сам скрытый 256-битный ключ лежит в совершенно открытом виде для чтения в ОЗУ атакуемого объекта, поэтому Random Access Memory attacks становятся как нельзя более актуальными.

Технологии доступа к ОЗУ В технологии доступа к ключам, содержащимся в оперативной памяти, можно увидеть два ярко выраженных этапа – получение доступа к содержимому памяти и анализ получен ного дампа из памяти. На сегодняшний день в условиях данной технологии можно выделить несколько способов извлечения данных из памяти: установка специального ПО для похище ния дампа памяти;

cold boot attack;

подключение к интерфейсу ОЗУ;

сохранение данных на ОЗУ за счет монтирования дополнительного элемента питания.

Установка специального ПО для похищения дампа памяти Первый пункт предполагает как непосредственно физический контакт, так и возмож ность удаленного доступа для установки специального ПО, которое записывало бы содержи мое памяти в файл для последующего анализа, полученного таким образом дампа памяти.

Так, в Linux может быть прописан скрипт, который в нужное время реализует команду dd, копирующую указанный входной файл в указанный выходной, совершая при необходи мости преобразования. Если в качестве входного потока данных указать ОЗУ, то в выходном файле без особых проблем получится дамп памяти, который впоследствии можно будет ана лизировать сколь угодно долгое время. Аналогично дело обстоит и в семействе ОС Windows, где ОЗУ можно смонтировать как отдельное устройство типа «логический диск» и выполнить побитное копирование из него. Аналогичное действие можно провести, отправив компьютер в режим гибернации, а затем считав образ, созданный самой ОС, с жесткого диска. При этом он не будет зашифрован и, следовательно, можно извлечь дамп ОЗУ.

Фактически данный метод будет давать 100%-ый результат, но имеет один очевидный недостаток: специальные скрипты должны быть занесены в атакуемый компьютер заранее, что ведет к риску их обнаружения, учитывая современное развитие антивирусного ПО, осо бенно резидентных сканеров, которые, как правило, устанавливаются на объекты, хранящие действительно значимую информацию.

Cold boot attack Существует распространенное мнение, что при выключении питания содержимое ОЗУ мгновенно теряется. Это не совсем верно, даже при извлечении его из материнской платы.

Было доказано, что разрушение содержимого ячеек памяти происходит постепенно, причем Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов процесс длится от нескольких секунд до нескольких минут и по своему процессу напоминает полураспад радиоактивных изотопов [3].

Основным принципом этого метода является перевод памяти в состояние, близкое к сверхпроводимости при понижении температуры, при котором заметно снижается сопротив ление внутренних элементов, а, значит, и энергопотребление. Это также ведет к устранению дополнительных ошибок чтения из элементов памяти. Время сохранения информации на та кой «остуженной» планке ОЗУ резко увеличивается и достигает получаса.

Таблица. Динамика количества ошибок в ОЗУ различных производителей при охлаждении и отключении от питания [3].

Без питания, с Ошибки, % при рабочей Ошибки, % при t температуре = -50 C SDRAM Infineon 128Mb Dell Dimen- 60 41 (без ошибок) sion 4100 1999 year 30 50 0. DDR Samsung 512Mb Toshiba 360 50 (без ошибок) Portege 2001 year 600 50 0. DDR Micron 256Mb Dell Inspiron 5100 120 41 0. 2003 year 360 42 0. DDR2 Infineon 512Mb IBM T43p 2006 40 50 0. year 80 50 0. Метод имеет высокую эффективность, но сложен в исполнении. Для него необходим свой компьютер со специальным ПО и быстрым доступом к слоту ОЗУ, специальные холодо устойчивый инструмент, баллон с жидким азотом и, самое главное, физический доступ к ата куемому объекту. Однако, как мы увидели, даже это не гарантирует полноты съема инфор мации, так как число разрушенных ячеек памяти будет зависеть и от ее модели.

Рис. 1. Восстановление из памяти предварительно помещенной картинки через 5, 10, 30 и 300 с (соответственно) [3] Подключение к интерфейсу В ходе изучения возможностей Cold Boot Attack были найдены другие способы досту па к ОЗУ. В 1995 голу была стандартизирована последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для высокоскоростного обмена информацией между компьютером и други ми электронными устройствами.

Главными свойствами новой шины являются скорость передачи данных, возможность переконфигурировать шину без выключения компьютера, симметричность протокола, а наи важнейшим – возможность использования direct-memory access (DMA). Симметричность про Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 76 Работы студентов токола обеспечивает возможность назначить «управляющего» в связке компьютер– устройство и полностью контролировать процесс обмена данными. DMA изначально создан для увеличения пропускной способности протокола до 3200 Мбит/с и фактически позволяет передавать данные из памяти на подключенное устройство без участия ОС. Для передачи за проса используется интересный формат: первые 16 бит отведены под адресацию узла, а по следние 32 бита – под адресацию области в ОЗУ, которую требует передать себе подключен ное устройство.

Рис. 2. Процесс доступа к памяти посредством шины FireWire.

Таким образом, атакующее устройство, подсоединенное по последовательной шине IEEE 1394, настроенное на контроль соединения, может послать запрос DMA с просьбой предоставить доступ к определенному адресу в памяти [4]. Именно таким способом удалось успешно обнаружить в ОЗУ ключи, хэши и другую не менее интересную информацию. Эта атака гораздо проще по реализации, но требует физического доступа к атакуемому и накла дывает ограничения на образ ОЗУ – не более 4 ГБ.

Сохранение данных ОЗУ за счет монтирования дополнительного элемента питания Самым старым видом атак по памяти с физическим доступом к ней был метод сохране ния информации за счет подключения дополнительного питания. Тем самым ОЗУ из энерго зависимого становилось энергонезависимым ОЗУ, что позволяло сохранять информацию в ячейках памяти на долгое время при отключении ПК.

Рис. 3. Схема энергонезависимой ОЗУ с элементом питания Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов Важно отметить, что этому типу запоминающего устройства присущи собственные не достатки:

Во-первых, необходимость включения источника питания в состав микромодуля приве ла к увеличению его габаритов. Если по разводке выводов и посадочным размерам такой мо дуль полностью совместим со стандартными микросхемами статического типа, то его высота значительно превышает высоту аналогичного корпуса микросхемы. Это затруднило приме нение модулей энергонезависимого ОЗУ в миниатюрной аппаратуре. Кроме того, для обеспе чения возможности коллективной пайки микросхем был разработан модуль памяти со съем ным элементом питания, требующим установки после окончания высокотемпературных про цессов пайки.

Во-вторых, для обеспечения длительного срока хранения информации при отключен ном питании микросхема ОЗУ, входящая в состав такого модуля, должна быть оптимизиро вана на достижение минимального энергопотребления. Это входит в противоречии с требо ваниями обеспечения высокого быстродействия. В результате быстродействие такого запо минающего устройства не очень велико. Лучшие микросхемы с объемом памяти 512 КБайт имеют время доступа порядка десятков нс. Кроме того, малое энергопотребление приводит к ограничению выходного тока на уровне 1–2 мА, что отрицательно сказывается на работе микросхемы с большой емкостной нагрузкой.

В-третьих, хотя для большинства микросхем энергонезависимого батарейного ОЗУ норми руется сохранность данных при отключении питания на протяжении 5–10 лет, это относится только к использованию микросхемы при комнатной температуре. При повышении температуры окружающей среды время жизни батареи значительно сокращается. Уже при 70 °С срок службы батареи определяется только испарением электролита и не зависит от подключения к батарее самого запоминающего устройства, а при температуре 85 °С срок службы большинства бата рей не превышает двух лет. Значительное снижение емкости батареи происходит и при сни жении температуры окружающей среды. Однако данный факт не актуален в нашей теме, так как предусматривается кратковременное использование [5].

Заключение Из всех описанных выше методов можно отдать предпочтение последнему как наибо лее дешевому и эффективному при наличии физического доступа к атакуемому объекту ин форматизации. Важно заметить, что атаки по памяти зачастую являются единственно воз можными в силу высокой стойкости алгоритмов шифрования, применяемых для защиты ин формации. Также внимания заслуживает тот факт, что необходимо защищать объекты ин форматизации, максимально сократив возможность физического воздействия на них.

В статье рассмотрены несколько методов атак по памяти (Random Access Memory at tacks) – от технически просто исполняемых до гарантированно приводящих к положительно му результату. Однако предложенные методы применимы только к системам, носящим мо дульный характер, т.е. с отделяемыми ОЗУ. С развитием технологии создания ОЗУ их ско рость чтения/записи существенно повышается, а энергопотребление снижается, что позволяет ее интегрировать большие объемы памяти непосредственно в основу ЭВМ. Такое направле ние развития подталкивает к созданию принципиально новых моделей атак – бесконтактной записи электромагнитного поля участка памяти.

Литература 3. Чиликов А.А.. Атаки по памяти // Защита информации. инсайд. – 2011. – № 4. Federal Information Processing Standards Publication 197 November 26, 2001 «Announcing the advanced encryption standard (AES)».

5. J. Alex Halderman, Seth D. Schoen, Nadia Heninger, William Clarkson, William Paul, Joseph A. Calandrino, Ariel J. Feldman, Jacob Appelbaum, and Edward W. Felten. LestWe Remem Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 78 Работы студентов ber: Cold Boot Attacks on Encryption Keys. – Princeton University, Electronic Frontier Foun dation, Wind River Systems.

6. Adam Boileau. Physical access attack with FireWire. Presentation. – Security-Assessment.com, Ruxcon, 2006.

7. Петров М. Энергонезависимое ОЗУ // Компоненты и технологии.– 2002.– № 4.

УДК 004. И.А. МАТВЕЕВ ЭЛЕКТРОННЫЕ АРХИВЫ НА ОСНОВЕ ДОКУМЕНТО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ Научный руководитель – к.т.н., доцент И.Б. Бондаренко Работа посвящена сбору информации об электронных архивах, конструкторской документации, документо ориентированных базах данных и последующей разработке прототипа электронного архива инженерных дан ных с использованием документо-ориентированной базы данных.

Ключевые слова: электронный архив, документо-ориентированная база данных, конструкторская документа ция.

Электронный архив – система структурированного хранения электронных документов, обеспечивающая надежность хранения, конфиденциальность и разграничение прав доступа, отслеживание истории использования документа, быстрый и удобный поиск.

Электронный архив относится к классу систем управления корпоративным контентом (Enterprise Content Management). Множество организаций приходит к его внедрению через использование сетевых папок общего пользования, но еще не будучи готовыми к внедрению систем электронного документооборота, зачастую громоздких и сложных, поэтому электрон ные архивы позиционируют как основу документооборота.

Особенности систем электронного архива сформулированы в соответствии со стандар том MoReq II:

не допускает изменение документа;

позволяет существовать единственной финальной версии документа;

запрещает удаление документов, кроме некоторых строго контролируемых ситуаций;

должен включать строгие правила хранения;

должен включать строго упорядоченную структуру документов (классификационную схему), которая задается администратором;

может поддерживать ежедневную работу, но в первую очередь предназначен для обеспе чения защищенного хранения бизнес значимых документов.

Виды систем электронного архива предтавлены ниже.

Система автоматизации архивного делопроизводства необходима для архивного подраз деления предприятия. Помогает формировать архивные дела, номенклатуру дел, вести учет, контролировать даты обязательного хранения и т.д.

Электронный архив финансовой (платежной) документации обеспечивает централизо ванный учет и хранение электронных образов первичных финансово-экономических до кументов, договоров и прочих документов, имеющих отношение к финансово экономической деятельности предприятия.

Электронный архив проектной документации позволяет проектным организациям хра нить весь спектр документов, как то: чертежи, сметы, пояснительные записки и многое другое.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов Электронный архив нормативных документов представляет собой организованный ката лог всех стандартов предприятия, закупленных и (или) разработанных им. Создание та кого архива тесно связано с проблемой авторского права компаний-разработчиков стан дартов и зачастую бывает одним из условий прохождения сертификации.

Электронный архив технической документации предназначен для организаций, чья дея тельность связана с поставкой товаров, и обеспечивает хранение сопутствующей техни ческой документации (руководства пользователя, технические характеристики и пр.).

Электронный архив юридической документации, содержащий договоры и сопутствую щую документацию.

Электронный архив кадровой документации, используемый для хранения личных дел, трудовых договоров, приказов и распоряжений, инструкций и регламентов внутри ком пании.

Электронный архив конструкторской документации позволяет организовать доступ к ко пиям чертежей, независимо от их давности.


В целом в инженерных данных, как правило, нельзя увидеть некую стандартизирован ную структуру и одинаковые поля, каждый тип инженерных данных имеет разные характери стики. Например, в электрической принципиальной схеме блока регулирования подачи воды в стиральную машину не может быть описания технологического процесса нанесения краски на кузов автомобиля. ДОБД позволяет объектам базы данных иметь разные поля, что в реля ционной базе данных невозможно. Такой способ позволяет сократить время доступа к дан ным. Еще одним из отличий ДОБД от реляционных является использование коллекций вме сто таблиц. Для примера рассмотрим такой вариант. Создается анкетная база данных. В ней на данный момент содержатся 2 записи: Первая – «Имя= Иван, Адрес, Литейный пр., д. 6, Место работы=Рыболовная компания». Вторая – «Имя=Владимир, Адрес=Кирова ул. 3, Се мейное положение: женат». В реляционной базе данных в таком примере имелось бы пустое поле, в документо-ориентированной – нет.

В качестве базы данных была выбрана MongoDB. Если сравнивать с MySQL, то MongoDB более подходит для несложных выборок, в таком случае данная база данных дей ствует ощутимо быстрее MySQL. Максимальный размер одной базы данных на 32-битной машине – 2 ГБ, так что предпочтительнее использовать 64-битные. Присутствует репликация master-slave. В MongoDB используется объектный язык запросов. Имеется подробная и каче ственная документация, большое число примеров. Также к достоинствам следует отнести простоту масштабирования.

Литература 1. С. Нужненко, А. Орешкин, И. Богданова. Почем нынче документооборот // CADmaster. – 2007. – № 3. – С. 42.

2. ГОСТ 21.101-97. СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.

3. ГОСТ 2.051-2006. ЕСКД. Электронные документы. Общие положения.

4. ГОСТ Р 34.10-2001. Информационная технология, криптографическая защита информа ции. Процессы формирования и проверки электронно-цифровой подписи.

УДК 621.3. А.В. ПОЛЯКОВ РАСЧЕТ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ НА ВИБРОПРОЧНОСТЬ Научный руководитель – к.т.н., доцент Е. Г. Фролкова Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 80 Работы студентов Работа посвящена одному из расчетов при конструировании печатной платы, расчету на вибропрочность. Целью работы было:

рассчитать собственную частоту равнонагруженной печатной платы, закрепленной двумя способами;

в соответствии с собственной частотой определить, какую нагрузку выдержит печатная плата;

определить, какой способ закрепления повышает вибропрочность печатной платы.

Расчет на вибропрочность проводится путем расчета собственной частоты колебаний платы, условно заменяя ее реальную конструкцию схемой. Плата представляется в виде пря моугольной пластины с соответствующим способом закрепления. Для определения собствен ной частоты колебаний печатной платы можно воспользоваться формулой [2]:

1 D*g f (Гц). (1) * 2 a *h Здесь а – длина пластины;

g – ускорение свободного падения;

– плотность материала;

h – толщина пластины, см;

– коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пласти ны, значение которого определяется из решения дифференциальных уравнений колебаний прямоугольных пластин при заданных краевых условиях;

D - цилиндрическая жесткость пла стины, рассчитывается по формуле E * h D, (2) 12(1 2 ) где Е – модуль упругости;

– коэффициент Пуассона. Для упрощения приближенного расче та формула (1) преобразовывается к следующему виду:

c*h f 2 *10 4 (Гц), (3) a где: с – частотная постоянная, рассчитываемая по формуле E*g с (см/с). (4) 2 12(1 2 ) * Для пластины, изготовленной не из стали, вводится поправочный коэффициент на материал:

E * c KM (5) Ec * где E и – модуль упругости и плотность применяемого материала;

Eс и с – модуль упругости и плотность стали. Для стеклотекстолита на основе стеклоткани, пропитанной эпоксидным свя зующим поправочный коэффициент материала равен: Км=0,52 Для равномерно нагруженной платы вводится коэффициент на массу элементов, рассчитывающийся по формуле KM, (6) mэ mп где: mп – масса платы;

mэ – масса элементов, размещенных на плате:

m э m раз. 6mпост.конденс. 11m микросх.. (7) Формулу для приближенного определения собственной частоты основного тона коле баний равномерно нагруженной пластины можно записать в виде K * K масс * c * h f M * 10 4 (Гц). (8) a Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов Расчет производим для следующих исходных данных: а = 600 мм – длина пластины (размеры платы 600200);

= 0,3 – коэффициент Пуассона;

g = 9.8 м/с2 – ускорение свобод ного падения;

mП=280г;

mразъема =6г.;

mэл.конденсат.=1,1г;

mпост.конденсат.=0,2г;

mмикросхем=2,5 г;

= 2.47 г/см3 – плотность материала (стеклотекстолит СТЭФ);

h – толщина пластины = 1, мм = 0,133 см;

– коэффициент, зависящий от способа закрепления пластины.

1. Пластина жестко закреплена с четырех сторон. С учетом соотношения а\в=3 имеем частотную постоянную, рассчитанную по формуле (4), равную 485,4.

mЭ 6гр 4 *1,1гр 10 * 0,2гр 15 * 2,5гр 49,9 гр ;

Кмасс 0,92.

1 49,9 / Собственная частота равна 0,52 0,92 485,4 0, f 10 4 86 Гц.

60 2. Плата зажата с одной стороны, остальные стороны – свободно опертые. Частотная постоянная для конструкции такого типа составляет 234,1.

mЭ 6 гр 4 *1,1гр 10 * 0,2 гр 15 * 2,5гр 49,9 гр Кмасс 0,92.

1 49,9 / Собственная частота равна 0,52 0,92 234,1 0, f 10 4 41Гц.

Условие усталости печатной платы может быть записано в виде AQ a0 f 0 b, Гц, где b – ширина платы, мм;

a0 – ускорение воздействия в ед. g;

AQ – эмпирический коэффициент. Критерий вибропрочности формулируется так: амплитуда динамического смещения (колебаний) платы не должна превышать 0,03 короткой стороны печатной платы.

При ускорении в пределах g 0 =3–10g, значение AQ равно примерно 0,7 для плат с резо нансными частотами 50–100 Гц, повышается до 1 для плат с частотой резонанса 100–400 Гц и до 1,4 – для плат с собственной частотой 400–700Гц.

Исходя из условия, рассчитываем f0, для разных ускорений и сравниваем с собствен ной частотой платы. Получаем, что плата, закрепленная первым способом, является более вибропрочной, чем плата, закрепленная вторым способом, и выдерживает нагрузки до 2g.

Для повышения вибропрочности платы можно уменьшить длину, увеличить толщину, ис пользовать материал с большим коэффициентом Км, уменьшить массу элементов на плате, использовать ребра жесткости, использовать гофрирование, уменьшить зазоры, заливать компаундами, использовать клеевые соединения, использовать ребра жесткости.

Литература 1. Пирогова Е. В. Проектирование и технология печатных плат. – М.: Форум. 2005. – 560 с.

2. Челомей В.Н. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти томах. – М.: Машиностроение, 1981 – Т. 5. – 496 с.

УДК 62- Д.П. ПОПОВ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 82 Работы студентов Научный руководитель – А.П. Дандина Целью работы является практическое исследование рабочих характеристик датчика температуры охлаждающей жидкости фирмы Bosch, установленного на автомобиле ВАЗ 21099 с системой распределенного впрыска топлива, управляемой электронным блоком управления фирмы General Motors, GM 2111-1411020-20, а также выявление причин отказа работы датчика и описание способов проверки датчика. Входе работы использовались сле дующие приборы и материалы: датчик температуры охлаждающей жидкости, установленный в термостат автомобиля;

универсальный цифровой мультиметр М-832. Схема установки для исследования представлена на рисунке.

В результате исследования зависимостей сопротивления и напряжения на нормально работающем автомобиле были получены результаты, представленные в таблице. Штатные величины соответствующим следующим значениям: для разомкнутой цепи 5,0±0,1 В, а для короткого замыкания 0 В. Работа датчика считается нормальной, если напряжение уменьша ется в соответствии с таблицей 1.

Наиболее часто возникающий тип отказа датчика – выход значений напряжения за пределы табличных данных. Если, например, напряжение исправного датчика должно изме няться от 3 В для холодного двигателя до 0,5 В для горячего, то показания неисправного дат чика могут составить 1,5 В для холодного и 1,25 В – для горячего двигателя. В результате возникают трудности при пуске двигателя и подается обогащенная рабочая смесь для горяче го двигателя.

Рисунок. Установка для исследования: 1 – датчик температуры охлаждающей жидкости;

2 – универсальный цифровой мультиметр;

3 – электронный блок управления.

Таблица Температура, °С Сопротивление, Ом Напряжение, В 0 4800–6600 4–4, 10 4000 4–4, 20 2200–2800 4–4, 30 1300 3, 40 1000 2,5– 50 1000 2, 60 800 2, 80 270–380 1–1, 110 0,5 0, Рассмотрим возможные причины неисправности.


Напряжение сигнала датчика равно 0:

вывод сигнала датчика в разъеме не замкнут на корпус;

выходной сигнал ЭБУ отсутствует - ЭБУ неисправен.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов Напряжение сигнала датчика равно 5,0 В - это напряжение разомкнутой цепи. Неис правность наступает в следующих случаях:

вывод сигнала в разъеме датчика не имеет контакта с датчиком;

цепь датчика разомкнута;

заземление датчика разомкнуто.

Напряжение питания или сигнала равно напряжению аккумулятора - короткое замы кание провода датчика с положительным проводом аккумулятора.

При проверке датчика без снятия с автомобиля необходимо провести измерение со противления датчика при различных значениях температуры и сравнить полученные данные с табличными. Если сопротивление датчика соответствует температуре холодного двигателя (20°С), температура охлаждающей жидкости должна составлять 20±5°С. Если вы измеряете температуру двигателя снаружи, сделайте необходимую поправку, поскольку температура жидкости может быть выше, чем на поверхности двигателя.

При проверке датчика, снятого с автомобиля, выполняются следующие действия:

опустить датчик в емкость с водой и измерить температуру воды;

измерить сопротивление датчика и сравнить полученное значение с табличным;

подогревая воду, периодически измерять ее температуру и сопротивление датчика и сравнить эти данные с табличными.

УДК 004.3' Д.И. ПРАДЕД РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ МИКРОСХЕМЫ С КОМБИНИРОВАННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ ТИПА “ПОЛИПЛАНАР” Научный руководитель – к.т.н., доцент Р.А. Халецкий Наибольшее развитие в электронной промышленности получили полупроводниковые интегральные микросхемы (ПИМС). В основу технологии ПИМС положены физические про цессы, происходящие в объеме и на поверхности полупроводниковых монокристаллов.

Именно в полупроводниковых схемах достигается максимальная плотность элементов (сте пень интеграции), а применение их в аппаратуре обеспечивает минимальные габариты и вес.

В ходе работы необходимо разработать конструкцию и технологию планарной струк туры совмещенной интегральной микросхемы 113-ой серии с комбинированной изоляцией типа «Полипланар» и скрытым n+-слоем коллектора.

Планарная структура – это структура, у которой p-n-переходы активных областей вы ходят на одну и ту же поверхность и омические контакты к активным областям элементов формируются на той же поверхности.

Технология «Полипланар» использует изоляцию элементов от подложки эпитаксиаль ным p-n-переходом, а от соседних изолированных областей – слоем двуокиси кремния и об ластью поликристаллического кремния. На рисунке изображена планарная структура под ложки с изоляцией типа «Полипланар»: 1 – подложка р-типа;

2 – эпитаксиальный слой п типа;

3 – скрытый n+-слой;

4 – слой SiO2;

5 – изолированная область;

6 – изолирующий эпи таксиальный р-п-переход;

7 – поликристаллический кремний.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 84 Работы студентов Рисунок. Структура подложки с изоляцией типа «Полипланар»

В совмещенной интегральной микросхеме используются пленочные резисторы, изго тавливаемые по тонкопленочной технологии. Эта особенность обусловливает выбор мате риалов для изготовления шин коммутации – алюминий с подслоем ванадия.

Длина тонкопленочных резисторов определяется как Rd l, (1) Rs где l – длина тонкопленочного резистора;

R – сопротивление резистора;

d – ширина резистора (30 мкм);

Rs – сопротивление квадрата резистивного материала.

Rб d 450 lб 61[ мкм] ;

Rs Rк d 1550 lк 211[ мкм ], Rs где lб – длина тонкопленочного резистора на основе базы;

lк – длина тонкопленочного рези стора на основе коллектора;

Rб – сопротивление резистора на основе базы;

Rк – сопротивле ние резистора на основе коллектора. В настоящее время для получения тонкопленочных ре зисторов чаще используют сплавы металлов или другие многокомпонентные соединения. В данной работе используется кермет Cr+SiO. Он не обеспечивает совместимости травителей со слоем окисла, и при изготовлении пленочных резисторов используется метод контактной маски.Основным материалом, который используется в настоящее время для изготовления со временных полупроводниковых интегральных схем, является кремний. Кремний – один из самых распространенных материалов в природе (26 %), но в чистом виде в природе не встре чается. Его можно найти только в виде кремнезема (SiO2), силицидной соли, кремниевой ки слоты (H2SiO3).

Величина удельного сопротивления изолированных областей схемы рассчитывается, исходя из величины пробивного напряжения коллекторного p-n-перехода. Пробивное напря жение определяется концентрацией примесей в областях, прилегающих к p-n-переходу:

U пр. 4U раб. 18 [В], (2) где Uпр. – пробивное напряжение;

Uраб. – рабочее напряжение (4,5 В).

Вычисляем удельное сопротивление изолированной области коллектора по формуле 4/3 4/ 60 16 60 - N к 10 Unp. 10 18 4,7 10 [см ], 16 (3) где Nк – концентрация примесей.

1 k Nk, (4) q k Nk q где к – удельное сопротивление;

п – подвижность электронов;

q – заряд электрона.

1 k 0,12 [Ом·см], 4,7 10 1300 1,6 7, Технологический процесс изготовления микросхемы состоит из пяти этапов:

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов + формирование скрытого п -слоя;

формирование изолированной структуры;

формирование планарного транзистора;

изготовление пленочных резисторов;

изготовление коммутации элементов интегральной микросхемы.

Рассмотренный технологический цикл является сокращенным. Не приведено большое количество операций очистки и сушки подложек, которые следуют перед каждой термиче ской обработкой, а также операции контроля электрофизических параметров диффузионных слоев, толщины слоев SiO2 и т.д.

Одна из особенностей данной микросхемы заключается в применении скрытого n+ слоя коллектора. Применение скрытого слоя - это эффективный способ снижения сопротив ления коллектора. Так как эта микросхема – совмещенная, то, следовательно, резисторы, рас положенные на ней, выполнены по тонкопленочной технологии. Т.е. данная схема предна значена для условий работы, где требуется высокая точность номиналов резисторов.

В заключение нужно отметить, что полученная микросхема обладает хорошими элек трофизическими параметрами, но это отражается на повышении цены микросхемы.

Литература 1. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. Справочник. – М.: Радио и связь, 1991.

Матсон Э.А., Крыжановский Д.В. Справочное пособие по конструированию микросхем.

2.

Мн.: Выш. школа, 1982. – 224 с.

Методические указания к курсовому проектированию по технологии микросхем и эле 3.

ментов ЭВА. – Л.: ЛИТМО, 1979. – 48 с.

Методическая разработка к курсовому проектированию по технологии микросхем и эле 4.

ментов ЭВМ. – Л., 1979. – 58 с.

Скворцов А.М. Технология микросхем и элементов ЭВА. Учебное пособие. – Л.: ЛИТМО, 5.

1978. – 82 с.

Скворцов А.М., Халецкий Р.А. Литография в микроэлектронике. Учебное пособие. – СПб.:

6.

ИТМО, 2003. – 80 с.

УДК 004. В.В. ПРАХТ ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИИ В СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОАППАРАТУРЕ Научный руководитель – к.т.н., ассистент Д.А. Боголюбов Микроминиатюризация – это научно-техническое направление, при котором добива ются уменьшения габаритов, веса и потребления энергии при одновременном повышении на дежности аппаратуры и облегчении автоматизации ее производства. В последнее время ог ромное развитие получила технология изготовления интегральных схем методом диффузии.

Это позволяет формировать одновременно на одной основе многие тысячи и даже миллионы транзисторов или других устройств, создавая тем самым уже целые изделия с очень сложной архитектурой, например микропроцессоры или запоминающие устройства.

Объективное нарастание сложности электроаппаратуры (ЭА), вызванное увеличением числа и сложности задач, приводит к увеличению массы и габаритных размеров ЭА и ухуд шению ее надежности. Поскольку обеспечение заданной надежности определяет вероятность выполнения поставленного задания, а масса и габаритные размеры не могут неограниченно Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 86 Работы студентов увеличиваться по соображениям эргономики, материалоемкости, стоимости и физической ограниченности объемов, выделенных для ЭА, возникают две основные проблемы – повыше ние надежности и миниатюризация. Особенно остро проблема миниатюризации стоит в бор товой и морской ЭА, а также в подвижной и носимой наземной аппаратуре. Так, снижение габаритных размеров и массы уменьшает динамические перегрузки ЭА, позволяет обеспе чить лучшую общую защиту от воздействий внешней среды и таким образом повысить на дежность.

Для миниатюризации радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) используют:

отработку схемы и конструкции в направлении ее упрощения;

перераспределение функций между наземными и бортовыми частями радиотехнических систем в пользу наземных;

применение миниатюрных электрорадиоэлементов (ЭРЭ) и электрорадиоизделий;

специальную отработку конструкции на компактность.

В числе основных средств здесь следует отметить применение модулей, позволяющих добиться лучшего использования объема за счет единообразия формы, согласования габарит ных размеров, выводов, крепежа.

Качественный скачок (переход к микроминиатюризации) дает интеграция конструкций, при которой элементы как самостоятельные дискретные изделия до сборки не существуют. Мик роминиатюризация характерна для электронной аппаратуры третьего и четвертого поколений.

При переходе к интегральным схемам и МСБ плотность монтажа возрастает на несколько по рядков (для гибридных схем kпл = 103 см-3, для полупроводниковых kпл= 104 см3). Пропорцио нально степени интеграции, как правило, возрастает надежность. Так, современные инте гральные схемы характеризуются интенсивностью отказов примерно на два порядка ниже, чем устройства равной сложности на дискретных элементах (=10-8–10-7 ч-1). Применяемые методы защиты интегральных схем от внешних воздействий позволяют создавать на их осно ве электроаппаратуру, функционирующую при самых тяжелых климатических, механиче ских, тепловых и других нагрузках (за исключением радиационных). Аппаратура становится компактной, расход материалов падает в сотни раз, появляется возможность в ограниченных объемах размещать сложные комплексы сравнительно небольшой массы и энергопотреб ления.

Таблица. Микроминиатюризация процессоров Intel УДК Е.Ю. ТРОФИМОВА Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов АНАЛИЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЕЗДАМИ МЕТРОПОЛИТЕНА Научный руководитель: – к.т.н., доцент И.Б. Бондаренко Скорость движения поездов на метрополитене достаточно высока – до 80 км/ч. Интер валы между поездами доходят до 80 с, а для посадки и высадки пассажиров на станциях дает ся всего 20–30 c. Поэтому особое значение имеет надежность и четкость работы устройств, обеспечивающих безопасность и регулирование движения поездов [1].

С целью повышения пропускной и провозной способности линий улучшаются харак теристики подвижного состава, оборудования и устройств, внедряются прогрессивные спосо бы эксплуатации. Наибольший эффект при этом достигается благодаря применению средств автоматики и телемеханики. На их основе создаются автоматизированные системы управле ния движением поездов (АСУДП) и технологическими процессами. Такие системы обеспечи вают рациональный график движения, освобождают машинистов от однообразных, часто по вторяющихся при управлении операций, а также обеспечивают безопасность движения.

АСУДПМ состоит из двух подсистем: безопасности движения и автоведения. Поезда центра лизованно управляются с помощью комплекса устройств: центрального пункта управления, станционных, путевых и поездных установок. С центрального пункта в соответствии с заданной программой ЭВМ передает в станционные устройства всю необходимую инфор мацию для управления поездами на линии. Станционные устройства на основе этой инфор мации формируют и передают на поезда соответствующие команды.

Безопасность движения электроподвижного состава метрополитена при заданной интен сивности движения осуществляют системы автоматического регулирования скорости АЛС-АРС (автоматическая локомотивная сигнализация с автоматическим регулированием скорости) час тотного типа (кодовые сигналы допустимых скоростей движения поездов передаются на под вижной состав по рельсовой линии частотами низкой частоты от 75 до 325 Гц). Применение та ких систем позволило увеличить пропускную способность линий на 20% по сравнению с авто блокировкой, а также сократить численность локомотивной бригады поезда.

В процессе эксплуатации системы АЛС-АРС на Московском метрополитене была расширена ее функциональная способность, повышена помехозащищенность (введена «чи словая защита»), улучшены другие характеристики, повышающие безопасность движения поездов с обеспечением запрета ходового режима при восприятии сигнала абсолютной оста новки «А0» перед светофором с запрещающим показанием [2].

Системы автоведения поездов метрополитена (САВПМ), называемые системами авто матического управления поездами (САУП), или «автомашинистами», предназначены в ос новном для повышения точности выполнения графиков движения поездов. Внедрение систем автоведения поездов метрополитена позволило снизить расход электроэнергии на 5–10% за счет повышения точности выполнения графика движения, сокращения лишних торможе нии поездов, применения рациональных режимов ведения поездов и уменьшения времени на прицельное торможение у платформ. Применение САВПМ облегчает труд машиниста, осво бождает его от функций непосредственного управления поездом, сокращает время на пере возку пассажиров. Системы автоведения поездов метрополитена автоматизируют процессы пуска и разгона, выбирают режимы ведения поезда по перегону с целью выполнения задан ного времени хода, обеспечивают подтормаживание по требованию постоянных ограничений скорости, прицельное торможение у платформ, открытие и закрытие дверей, включение ра диооповещения, выполнение времени стоянки поезда.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 88 Работы студентов Рис. Структурная схема системы автоматизированного управления движением поездов:

АЦПУ – автоматическое цифровое печатающее устройство;

УВМ – универсальная вычисли тельная машина;

ДЦ – устройство диспетчерской централизации;

ЭЦ – устройства электриче ской централизации;

САУТ – система автоматического управления торможением.

АСУДПМ должна иметь:

центральный пост управления, обеспечивающий автоматическое задание времени хода поездов по перегонам и интервалов между ними в соответствии с графиком движения, автоматическое изменение этого времени при нарушении графика движения поездов;

станционные и путевые устройства, обеспечивающие передачу поездным устройствам команд, необходимых для ведения поездов по перегонам, станциям и по путям для обо рота составов;

поездные устройства, обеспечивающие прием команд с путевых устройств, их исполне ние, а также допускающие переход на управление поезда машинистом [3].

Основные тенденции в развитии систем управления движением поездов:

замена аппаратных средств систем управления более совершенными, выполненными на микроэлектронных элементах, что позволяет уменьшить габаритные размеры, энерго- и материалоемкость аппаратуры, повысить ее надежность;

расширение функциональных возможностей систем управления в целях снижения веро ятности опасных ошибок персонала при управлении движением поездов;

применение более помехоустойчивых форм сигналов в каналах передачи информации, новых методов кодирования и обработки информации для повышения устойчивости и надежности функционирования систем управления;

применение современных систем связи (оптико-волоконной, спутниковой, сотовой) и средств навигации;

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы студентов создание корпоративной системы управления движением поездов, реализующей функ ции, ныне выполняемые рядом перечисленных выше систем.

Литература 1. Бакулин А. С., Пронин В. А. и др. Организация движения поездов и работа станций метрополитена. М.: Транспорт, 1981. – 230 с.

2. Сайт московского метрополитена [Электронный ресурс]/ Редакция: Интернет фабрика.

– Электрон. дан. – М.: ГУП «Московский метрополитен»,2005. – Заголовок страницы:

АЛС-АРС.

3. Правила технической эксплуатации метрополитенов РФ. Под ред. Минаева Г. И., Су хова С. Б. и др. – М.: ЗАО Издательский центр ТА Инжиниринг, 2003. – 109 с.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Содержание СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ...................................................................................................... РАБОТЫ АСПИРАНТОВ И ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ................................................. РАБОТЫ МАГИСТРОВ........................................................................................... РАБОТЫ ВЫПУСКНИКОВ...................................................................................... РАБОТЫ СТУДЕНТОВ............................................................................................ Сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов научно-педагогической школы кафедры проектирования компьютерных систем «ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ»

Часть Редактор Н.Ф. Гусарова Зав. редакционно-издательским отделом Н.Ф. Гусарова Подписано к печати 01.12.2011 г.

Отпечатано на ризографе Тираж 50 экз. Заказ № Результаты научных исследований СПБГУ ИТМО

Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.