Руководитель

Ушаков Петр Архипович, д.т.н., профессор.

Наименование проекта

Пленочные элементы с фрактальным импедансом.

Описание проекта

В настоящее время такие понятия, как фрактальная геометрия, фрактальные процессы, фрактальная радиолокация и радиоэлектроника и т.п. стали достаточно обыденными в научной среде, а дробное исчисление широко используется для описания процессов в электрохимии, механике жидкостей, в теории вязкоупругости, электродинамике, в теории управления и др.

В многочисленных работах отечественных и зарубежных ученых показано, что большинство природных и технических систем являются системами с детерминированным хаосом, сигналы которых имеют фрактальную размерность, т.е. имеют самоподобие во временной и частотной областях.

Выявление качественных и количественных характеристик этого самоподобия позволяет более глубоко изучать природные процессы и явления, более точно идентифицировать параметры объектов с детерминированным хаосом, строить быстродействующие и более точные системы управления объектами, характеризующихся фрактальной динамикой и т.п.

Создание аналоговых устройств, реализующих дробные операторы (интегрирование, дифференцирование дробного порядка), которые можно было бы использовать при обработке аналоговых сигналов в пространстве дробной меры, при аналоговом моделировании объектов и процессов, характеризующихся фрактальной динамикой, сдерживается отсутствием соответствующей элементной базы. Эти элементы, в отличие от импедансов классических R-, L-, C-элементов, должны иметь импеданс, зависящий от частоты в дробной степени (фрактальный импеданс). Поэтому разработка и исследование элементов с фрактальным импедансом (ЭФИ), пригодных для промышленного изготовления, обладающих широким диапазоном реализуемых характеристик и параметров, является чрезвычайно актуальной задачей.

Этап разработки - НИОКР

Разработаны программы синтеза конструкций ЭФИ на основе многослойных резистивно-емкостных сред. Разработан комплект конструкторской и технологической документации для изготовления опытных образцов ЭФИ. Изготовлены опытные образцы толстопленочных ЭФИ. Разрабатываются математические модели ЭФИ на основе изготовленных образцов. Исследуются фрактальные устройства радиоэлектроники и систем управления, использующие ЭФИ (генераторы, интеграторы, дифференциаторы, частотно-избирательные фильтры дробного порядка).

Наличие зарегистрированных объектов интеллектуальной собственности

Патент на изобретение RU 2557075 «Параметрический RC-элемент с распределенными параметрами».

Себестоимость изготовления изделия, продукта

Себестоимость одного образца ЭФИ, выполненного по толстопленочной технологии, составляет 199 руб. при запуске восьми подложек по шесть ЭФИ на каждой.

Потенциальный рынок, потребители

Анализ зарубежных и немногочисленных отечественных публикаций, посвященных применению ЭФИ, показывает, что в настоящее время основными направлениями применения ЭФИ являются:

• Регуляторы дробного порядка, используемые в системах автоматического управления и регулирования. Практически все частотно-регулируемые преобразователей (ЧРП) оснащены ПИД-регуляторами.
• Радиоэлектронные функциональные узлы (интеграторы, дифференциаторы, частотно-избирательные фильтры), используемые для аналоговой обработки сигналов в режиме реального времени.
• Моделирование физико-химических процессов, описываемых дифференциальными уравнениями дробного порядка.

Области применения ЧРП электроприводов достаточно многочисленны. Можно указать следующие:

• Нефтегазовая отрасль: насосы (УППД, перекачка, установки добычи); компрессоры с частотным приводом; буровые установки.
• Горная отрасль: вентиляторы, насосы, дробилки, конвейеры.
• Атомная промышленность: насосы (рециркуляции конденсата, насосы водяного охлаждения), вентиляторы, компрессоры.
• Энергетика: питательные электронасосы, сетевые насосы, циркуляционные насосы.
• Морские платформы: лебедки, компрессоры, электроприводы установок.
• Деревообработка: привод станков.
• ЖКХ: насосы с ЧРП, лифтовое оборудование.

Необходимый объем инвестиций для реализации проекта

2,5 млн. руб.

Требования к помещению, оборудованию

Помещения и оборудование для изготовления интегральных микросхем по толсто- и тонкопленочным технологиям.

Расчетный срок окупаемости проекта

3 года при массовом применении ЭФИ в устройствах с ЧРП.

Возможная форма взаимодействия с партнером

Изготовление ЭФИ под конкретный регулятор, установка ЭФИ и настройка регулятора.

Требуемые трудовые ресурсы (численность, образование, специализация)

Для разработки конструкторской документации на ЭФИ, измерения параметров, установки ЭФИ и настройки регулятора требуются три специалиста с высшим образованием по направлению подготовки «Конструирование и технология электронных средств».

Контакты

Телефон: (3412) 77-60-55 доб. 1150.

E-mail: ushpet@izh.com.