Неоспоримые преимущества использования электрического теплого пола

Начнем с того, что для эксплуатации теплого пола у вас нет необходимости проводить трубопровод для циркуляции воды, нет необходимости устанавливать специальные котлы, которые будут способствовать нагреву воды, вам нужно исключительно электричество, которое и будет осуществлять работу системы.

Единственным недостатком в данном случае является то, что электрический теплый пол зависит от электроэнергии. Если в вашем регионе присутствуют регулярные сбои электроэнергии, систематические отключения, тогда мы рекомендуем вам отказаться от такой модели. Но если таких признаков нет, вы можете смело приобретать и устанавливать электрический теплый пол, который прослужит вам не один десяток лет. Но длительность эксплуатации будет зависеть исключительно от того, насколько грамотно вы используете систему. Главное не забывать о том, что у всего есть предел возможностей.

Безопасность в момент использования

Mагазин теплый пол предлагает теплый пол Теплолюкс купить и исключительно безопасные установки и важным достоинством в данном случае служит умеренная температура нагревательных приборов. А не слишком высокий показатель, в 55 градусов является настоящей находкой. Этой температуры вполне достаточно для того чтобы максимально обогреть помещение любой категории. Вне зависимости от того, для какой конкретно комнаты вы выбираете теплый пол, вы будете чувствовать приятное тепло и у вас появится возможность избавиться от ковров и подстилок. Таким образом мы рекомендуем вам ещё раз рассмотреть данный вариант как один из самых лучших, и остановиться исключительно на нём. Если вы воспользуетесь помощь эксперта, который подберет для вас еще и лучшую модель, в соответствии с страной производителя и прочее, тогда вы можете совершенно не беспокоиться о качестве покупки. На сайте магазина у вас есть возможность воспользоваться помощью менеджера, который с удовольствием вас проконсультирует.

The post Tеплый пол под плитку first appeared on 3Д БУМ.

электрогенератор на дровах мини типа Биолайт

Плюсы этого генератора:

— Топливо – всё что горит или греет.
— Выход USB 5 Вольт, 500mA.
— Не зависит от солнца, ветра и т.д.
— Простая и крепкая конструкция, которая может служить вечно.
— Можно готовить на нем еду, пока ваш телефон заряжается.
— Универсальность.
— Может собрать любой у себя дома за 1 вечер (даже работник АвтоВАЗа=)).
— Дешевизна конструкции.

Изобрел не я, есть коммерческие экземпляры, которые на много лучше моего. Например, BioLite CampStove, его цена 7900 руб. Мой экземпляр сделан на скорую руку для написания этой статьи и дальнейших экспериментов.

Основой является элемент Пельтье. Это термоэлектрический модуль, используемый в кулерах для воды и переносных холодильниках, так же его применяют для охлаждения процессора. При подаче на него напряжения, одна сторона охлаждается, а другая нагревается. Мы же наоборот будем греть одну сторону, чтобы получить электричество.

Главный принцип в том чтобы одна сторона нагревалась, а другая оставалась неизменной, для максимальной эффективности нужен перепад температур в 100 градусов по Цельсию.

Приступим!

комплектующие для сборки электрогенератора на модуле пельтье

характеристики модуля пельтье за 3у.е.

— Не нужный блок питания от компа
Любой, даже тот, который сгорел, и выгорело всё кроме корпуса
— Стабилизатор напряжения
DC-DC Boost Module, Входное напряжение 1-5 Вольт, на выходе всегда 5В.
— Радиатор (чем больше, тем лучше), желательно с кулером на 5В, т.к. радиатор будет постепенно нагреваться. Зимой это не грозит, так как можно поставить радиатор на лед.
— Термопаста
— Набор инструментов

Основные элементы — это модуль Пельтье и преобразователь. С их характеристиками можете поэкспериментировать.

Модуль TEC1-12710, рассчитан на 10 А (есть меньше, есть больше). Но более мощные будут большего размера. Чем больше сила тока, тем он эффективней и дороже. Я купил на Dx.com примерно за 250 руб. У нас в магазинах электроники такой стоит около 1500 руб.

Модуль рассчитан на максимальное напряжение 12В, но столько он не выдает из-за низкого КПД, когда мы используем его в обратном направлении, т.е. на получение тока.

Для того чтобы было стабильно 5 вольт и устройства заряжались безопасно, нужен повышающий стабилизатор. Он начинает выдавать 5 Вольт, когда на элементе Пельтье еще только 1. О том, что всё готово к зарядке, можно узнать по горящему светодиоду на модуле.

Можете собрать свой, я же решил довериться китайцам, они предлагают готовый модуль с USB выходом, за 80 руб. на том же сайте.

Распотрошим наш блок питания. Мне пришлось сделать дополнительные дырки для лучшей циркуляции воздуха (блок питания попался очень уж древний).

Главный принцип в том, чтобы воздух засасывало снизу, и выходил он через верх. Проще говоря, нужно сделать обычную печку. Не забудьте предусмотреть отверстие для подкидывания щепок и подставку под котелок или кружку для кипячения воды, если вам это нужно.

Далее к ровной стенке нужно прикрепить модуль Пельтье с радиатором, предварительно равномерно нанеся термопасту. Чем плотнее контакт, тем лучше. Та сторона, где написана модель – холодная, именно к ней мы прикладываем радиатор. Если вы перепутали, модуль не будет выдавать напряжение, в этом случае нужно просто поменять провода местами.

Приклеиваем модуль пельтье к радиатору

Модуль пельтье на корпусе блока питания

Припаиваем повышающий преобразователь, и находим, куда его спрятать. Можно вообще оставить его висеть на проводах, но обязательно нужно заизолировать, например, одеть на него термоусадку.

Собираем всё вместе. Вот что должно получиться:

BioLite CampStove
своими руками

Как это работает?

Закидываем внутрь ветки, щепки, в общем, всё то, что горит. Затем разжигаем. Огонь нагревает стенки печки и элемент Пельтье, который на одной из этих стенок. Другая сторона элемента, которая на радиаторе, остается при уличной температуре. Чем больше разница температур, тем больше мощность, но не переборщите.

Максимальная эффективность достигается уже при разнице в 100 градусов. Со временем радиатор начинает нагреваться, и его нужно будет охлаждать. Можно подбрасывать снег, поливать водой, поставить радиатором на лед или в воду, поставить на него кружку с холодной водой. Вариантов много, самый простой это кулер, он будет забирать часть мощности, но за счет охлаждения общий результат не измениться.

НЕ допускайте воздействие больших температур на элемент, он может перегореть и сгореть. В документации указана максимальная температура 180 °С, но особо беспокоится не стоит, с хорошим охлаждением и на простых дровах ничего с ним не будет.

Если вы не будете ленится и всё правильно сделаете, то получите вот такую простую щепочницу на которой можно подогревать еду, кипятить, воду и одновременно заряжать свои гаджеты.

Её можно использовать дома, если отключили электричество, поставив внутрь свечку. Кстати если подключить к ней светодиоды, но свет будет на много ярче чем от самой свечки.

В любом месте где можно найти что-то горящее, у вас будет электричество, тепло и возможность удобно готовить еду, расходуя меньше горючего по сравнению с костром.

Видео как это работает:

Результат:

Всё прекрасно работает выдает свои пол Ампера. Все таки нужен кулер, т.к. за пол часа радиатор нагрелся порядка 40 градусов, летом это будет еще больше. Пускай крутиться себе.

Языки пламени вырываются высоко вверх, мне лично такого костра не надо, буду закрывать часть отверстий, чтобы горело медленней.

Буду делать все по новой, возьму за основу стандартную щепочницу которую делают из консервных банок, но сделаю из метала потолще и прямоугольной формы. Куплю хороший радиатор с кулером подходящей формы и постараюсь сделать разборный вариант, чтобы при переноске занимало меньше места.

Экспериментируйте, дорабатывайте, если что спрашивайте, делитесь результатами.

The post Электрогенератор на дровах для мобильника своими руками first appeared on 3Д БУМ.

Так мы и сделали, кто мы?:
— Тарас Петрович Мосийчук — идейный организатор зарождающего предприятия
— Шахидов Рашид Султанович — инвестор и генератор маркетинговых программ развития

В последующем к нам присоединились как высокообразованные технические специалисты, так и инвесторы с «нашей идеологией»:

— производить полезное оборудование и получать от этого доход!

В 2008 году с наступлением кризиса кризис возник и «в наших головах» — мы миниатюзированно повторили пусть развития СССР — разделились на страны СНГ с больше видимой свободой и возможно развитием… Несколько разных коллег-сотрудников МСД организовали свои предприятия, которые производили и производят аналогичную продукцию, не конкурируя друг с другом — а как бы дополняя друг-друга… Свободы каждому предпринимателю такое развитие принесло больше — но в ущерб конвейерному развитию производства и конкурентноспособности с другими производителями, особенно производителями Китая… Всё таки малые производства гибки, конкурентны на малых объемах продукции и при малых заказах — при больших, массовых и перспективных заказах малое производство не выдерживает конкуренции…

В настоящее время Мастерская Своего Дела развивается после кризиса и оптыта предыдущих ошибок. Все предприниматели, когда либо работавшие в МСД сотрудничают между собой и взаимно дополняют бизнес каждого — это помогает в перспективном развитии каждого предпринимателя в Мастерской Своего Дела…
Рашид
www.msd.com.ua

The post Мастерская Своего Дела first appeared on 3Д БУМ.

Как только люди осознают, насколько удобно применение ро­ботов для выполнения домашних работ, их производство резко возрастет, цены упадут. Наступит опасное время, поскольку по­явление множества разнообразных моделей экономически будет равносильно самоубийству. Будем надеяться на появление между­народной модели робота и на то, что урок, преподанный нам авто­мобильной и электронной промышленностью, будет учтен. Воз­можное будущее робота проанализировал Хьюбер, применив ме­тод Дельфи для опроса [4].

Внедрение робота общего назначения в промышленность будет иметь величайшие экономические и социальные последствия, по сравнению с которыми современная проблема избытка рабочей силы покажется незначительной.

Настоящая проблема будет заключаться в предполагаемой скорости повсеместного внедрения роботов. Людям будет предо­ставлено очень мало времени на постепенную адаптацию к робото­технической революции.

Как будут выглядеть наши роботы? Предсказания здесь опас­ны, однако автор хотел бы призвать их создателей к максимальной осторожности. В то время как внешний облик робота будет ме­няться под влиянием времени и моды, домашний робот станет нашим постоянным спутником, и все лучшие силы эстетической мыели должны быть брошены на разработку его внешнего вида.

На стадии проектирования нельзя будет выпускать из виду также запах и звуки, издаваемые роботом.

Когда роботы общего назначения войдут в жизнь, мы, несом­ненно, найдем для них новые и неожиданные применения. Такова уж человеческая изобретательность. Мы уже столкнулись с ней при работе над рашшми моделями робототехнического мозга типа «Астра Мк-3» 15,6], и число непредусмотренных применений робота, безусловно, умножится, когда человек привыкнет им поль­зоваться.

Робот — машина. В этом можно не сомневаться, хотя, навер­ное, некоторые люди будут воспринимать их как домашних жи­вотных, ибо такова уж человеческая природа. Именно стандар­тизация дешевых роботов общего назначения поможет нам еще глубже осознать бесконечное разнообразие типов человеческой внешности и поведения. Будем надеяться, что это поможет нам быть терпимее друг к другу.

[1]1 фут = 30,48 см.

[2] 1 фунт стерлингов = 1 р. 66 к. (на декабрь 1973 г.).

[3] Один из ораторов Союза рабочих сталелитейной промышленности США как-то заявил: «В принципе мы не против использования этих устройств. Мы не верим, что кто-то может противодействовать подобного рода прогрессу» [21 ].

К сожалению, сейчас этот прогресс может стать чрезвычайно быстрым. Из Калифорнии мы узнаем о роботе—сборщике винограда, который заменяет 40 рабочих. Это механическое устройство может работать круглосуточно, так что фактически оно может заменить 100 или даже более рабочих — вероятно, бедных поденщиков, существование которых зависит от таких случайных заработков.

Американская машина для сбора ягод имеет гидравлические пальцы, которые стряхивают ягоды за счет вибрации с амплитудой около 3 см и частотой, изменя­ющейся от 600 до 1350 колебаний в минуту [75]. В Англии робот для сбора чер­ной смородины приводится в движение либо трактором, либо собственным дви­гателем в 25 кВт. Он трясет ветки с частотой 1500 колебаний в минуту и амплиту­дой 5 см и медленно вращает их за счетвибрации тяжелых частей. Три независимых друг от друга вибратора один за другим направляют ягоды в расположенные сзади ящики. Сборочной тележке требуются три водителя-оператора, тем не менее до­стигается экономия в 10 фунтов на каждую тонну ягод, поскольку машина заме­няет 500 сборщиков.

Будем надеяться, что мы сможем сочетать технический прогресс с гуман­ностью.

* Автор имеет в виду экономический спад 30-х годов в ряде капиталистиче­ских стран, сопровождавшийся массовой безработицей (Прим. ред.).

[4] Однако автор заметил, что, хотя публикуемые значения временных кон­стант изменяются по крайней мере в 100 раз, отношение TJT3 более постоянно и изменяется в пределах, немногим больших 2:1.

[5] Мгновенное значение э. д. с. вращения (Прим. ред.).

[6] Тихоходный двигатель с катящимся ротором (Прим. ред.).

[7] Это соотношение выражается следующим образом:

(длина шага — длина ступни)3

вертикальный подъем = — г ——————————————- — .

8Хдлина ноги

[8] Такая система введена теперь посредством «Дейтэфлоу» [11.

The post БУДУЩЕЕ РОБОТОВ first appeared on 3Д БУМ.

, Если п параллельно работающих блоков имеют вероятности отказа

f 1 ’ Г 2′ • • • , jп’

то общая вероятность отказа F определяется произведением:

/•’ = /V—V •

Это выражение следует сравнить с рассмотренной выше вероятно­стью безотказной работы R при исправной работе системы. Любой блок или система могут отказать или не отказать в работе, поэтому F + R = 1. Аналогичным образом для любой детали или узла с имеем fc + тс = 1. Тогда R = ехр (—ТІМ), и аналогично для любой детали или узла с гс = ехр (—Т/гпс), где т< — среднее время безотказной работы детали с.

Если все детали имеют одинаковые вероятности отказа, равные fc, то F = fc = (1 — гс)’1. Отсюда

R = 1 —- F = 1 — (1 — гс)п — 1 — [ 1 — ехр (—Т/тс)Г.

Например, используя это выражение для случая трехкратного резервирования, т. е. когда имеется три параллельно соединен­ных блока, у каждого из которых СВБР равно 100 ч, можно под­считать надежность для одного рабочего дня продолжительностью 12 ч (т. е. вероятность безотказной работы в течение 12 ч):

Я = 1 — [1 _ ехр (— 12/100;]3 = 1 _ (1 — 0.8869)3 ~=

— 0,998, т. е. « = 99,8%.

Эта цифра сравнима с надежностью 98,7% для спаренных бло­ков и 88,7% для одиночного блока. Использование более чем трех параллельно соединенных элементов едва ли выгодно, о чем можно заключить, построив график зависимости надежности от числа параллельно соединенных элементов в каждом отдельном случае. Трехкратное резервирование в некоторых случаях очень жела­тельно, например в оборудовании для автоматической посадки самолетов. Рассмотренный подход может быть распространен и на случай, когда неисправности выявляются и устраняются по мере возникновения.

Уолтер, указавший 116] на тот вызывающий удивление факт, что общая интенсивность отказов у человека по причине нервного расстройства составляет только около 10%, полагает, что одного резервирования в нервных путях недостаточно для объяснения столь высокой надежности. Он считает, что резерви­рование требуется, но кроме того необходимо независимое дей­ствие каждого канала. Например, важно, чтобы энергоснабжение нервной системы осуществлялось от большого числа совершенно независимых небольших источников, с тем чтобы отказ одного из них не мог вызвать полного отказа системы. Такими средствами необходимо будет преодолевать резкое падение надежности при увеличении числа элементов. В настоящее время единственным

известным способом достижения этого является использование для каждой части совершенно независимых друг от друга управ­ляющих систем. Необходимая перекрестная связь между под­секциями может осуществляться, насколько это возможно, через внешнюю среду.

В роботе такое подразделение может облегчить операцию вос­становления и замены, а также сократить время простоя. — Однако оно, по-видимому, повлечет за собой дополнительное увеличение габаритов и массы устройства, так как необходимые блоки долж­ны иметь по меньшей мере какие-то индивидуальные держатели или контейнеры, а также отдельные штепсельные разъемы для соединения с основным корпусом и другими блоками. Сами соеди­нения могут вносить ненадежность, и поэтому приходится прини­мать очень сложное решение относительно степени подразделения системы [17].

16.3. ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

Общее время восстановления неисправного робота или другого устройства можно рассматривать как сумму трех следующих временных компонентов:

1) время диагностики, или время, необходимое для обнаруже­ния наличия неисправности в системе;

2) время, необходимое для устранения неисправности;

3) время, необходимое для ремонта отказавшего изделия или замены неисправного модуля.

Чтобы использование робота было оптимальным, необходимо предпринять шаги для минимизации всех трех компонентов. Это­го можно добиться путем максимальной автоматизации произво­димой операции. На стадиях проектирования и доработки следу­ет отдельно рассмотреть все три компонента, чтобы обеспечить наилучшую компоновку.

Желательно, чтобы в любом роботе были предусмотрены меры для исключения, насколько это возможно, внезапных и резких отказов в работе. Иордан указал [18] па одно из проявлений гиб­кости человеческого организма, состоящее в способности к плав­ному снижению возможностей. Другими словами, хотя человек и слаб, особенно грубые «ошибки», подобные тем, с которыми при­ходится сталкиваться в неисправных счетно-решающих системах, к счастью, редки и при старении организма или болезни процесс, приводящий к «отказу», носит постепенный характер. Подобное свойство хотелось бы видеть и в роботе.

The post РЕЗЕРВНЫЕ ДЕТАЛИ first appeared on 3Д БУМ.

человека. Действительно, благодаря наличию большего объема доступной информации, которая может быть использована для требующегося исходного расчета, имеется гораздо больше основа­ний судить о виде модели отказов для человеческого организма, чем для любого оборудования, изготовленного промышленностью. Необходимая информация об «отказах» у человека содержатся в статистических данных и легко доступна для врачей; типичные результаты представлены в графическом виде на рис. 16.1.

Распределение Пуассона может быть применено и к случайным отказам, происходящим в самом начале срока службы оборудова­ния. Тщательно проведенные заводские испытания могут устра­нить большую часть этих отказов. Пуассоновское распределение также применимо к любым случайным отказам, происходящим в течение срока службы хорошо спроектированного оборудова­ния. Число таких отказов можно свести к минимуму, но никогда не удается устранить их полностью.

Распределение Гаусса также оказалось применимо к двум случаям отказов оборудования. Первый обусловлен ошибками при проектировании оборудования, например работой элементов при повышенных температурах вследствие того, что при проекти­ровании были завышены оценки и не предусмотрена достаточная вентиляция. Эти отказы являются неизбежным следствием ошибки проектировщика, и их следует устранять в начале срока службы оборудования при условии, что оно производится в достаточно больших количествах. Второй случай, который может быть описан распределением Гаусса, составляют отказы вследствие износа. Обычно они не должны возникать до приближения конца срока службы оборудования, когда число отказов, как правило, резко возрастает. Есть возможность уменьшить это явление проведе­нием тщательного технического обслуживания оборудования, однако, согласно Муру [1], можно теоретически доказать, что неограниченная долговечность оборудования недостижима даже и тогда.

Все четыре рассмотренных выше фактора учитываются общей моделью отказов, с которой приходится иметь дело в течение срока службы любого робота. Результирующая модель часто задается в виде кривой зависимости числа отказов от времени типа при­веденной на рис. 16.1, имеющей форму лодочки или детской ван­ночки. На этой кривой, как и в случае живого организма, за высо-, кой начальной интенсивностью отказов следует плоский участок, соответствующий эксплуатационной долговечности оборудования. К концу срока службы число отказов начинает резко возра­стать.

Для удачно спроектированного оборудования высота централь­ного плоского участка кривой невелика. В процессе производства благодаря выявлению и устранению источников отказов началь­ный участок кривой приобретает более крутой наклон, а плоский участок начинается раньше, и его собственная высота уменьша — 286

ется. Это возможно только при продолжительном периоде серий­ного производства стандартного оборудования, и потому важно, чтобы робот был как можно более стандартизированным и уни­версальным устройством, а проектировщик обладал передовым техническим мышлением.

Модель отказов обычно задается графически в виде кривой зависимости интенсивности отказов от времени. Однако кривая зависимости числа отказов от вре­мени должна быть более инфор­мативной. Такая кривая пока­зана на рис. 16.4. Здесь интенсив­ность отказов равна наклону кривой, а общее число отказов определяется конечной точкой на кривой и для любого конкрет­ного случая представляет собой постоянную величину. Следова­тельно, цель «хорошего» проекти­рования — обеспечить как можно

меньшее значение криволинейного интеграла за счет сохранения расположения всей кривой на максимально низком уровне. Однако, учитывая неизбежность отказов в период приработки, можно считать этой целью обеспечение наиболее пологого цен­трального участка кривой.

Следует отметить, что величина СВБР, полученная в резуль­тате практических испытаний, может в значительной степени зависеть от выбора периода между испытаниями. Например, весьма реально в результате ежемесячных испытаний получить достаточно точные цифры, которые дадут в два раза большую величину СВБР, чем цифры, полученные при проведении испыта­ний раз в неделю. Следует позаботиться, чтобы сравниваемые результаты были получены при одних и тех же условиях.

The post ОБЩАЯ МОДЕЛЬ ОТКАЗОВ first appeared on 3Д БУМ.

Наиболее важная характеристика надежности зависит от кон­кретного применения рассматриваемого устройства. Например, для оборудования, управляющего технологическим процессом, существенно относительное время простоя. Для военной аппара­туры самое главное — процент успешно завершенных оператив­ных задач. Для других систем, и во многих случаях к ним можно отнести робот, наиболее важная характеристика — среднее время между отказами, или «показатель безотказности):.

Однако для определения вероятного среднего времени работы на отказ необходимо провести испытания на длительность работы

на реальном оборудовании, в естественных условиях эксплуата­ции. Это может занять цного времени, а внесение необходимых изменений может оказаться весьма дорогостоящим,

и. Следовательно, представляет интерес рассмотреть реальную диаграмму отказов в течение срока службы, чтобы получить до­полнительную информацию о надежности. Величина, обратная среднему времени работы на отказ, известна как интенсивность отказов.

16.2. КРИВЫЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ОТКАЗОВ

Интенсивность отказов в процессе эксплуатации любого обору­дования не остается постоянной в течение срока службы этого оборудования. Напротив, существует начальный период, когда интенсивность отказов велика. Он известен как период приработки. Затем идет длительный период, характеризующийся низкой ин­тенсивностью отказов. Нако­нец, детали начинают изна­шиваться и интенсивность от­казов снова возрастает. Если построить диаграмму интен­сивности «отказов» у человека во времени, то получится кри­вая в форме ванночки для купания. Кривые такого рода, построенные для чело­веческого организма, приве­дены на рис. 16. 1. Суще­ствует высокая «интенсив­ность» детской смертности, затем следует участок отно­сительно неизменной интен­сивности, и, наконец, жизнь человека так или иначе закан­чивается. Эти данные прекрасно иллюстрируют тот факт, что сердце человека требует бережного отношения.

Любопытно отметить, что кривая интенсивности отказов инже­нерного оборудования имеет такой же вид. Начальный период приработки, к счастью, находится в полном распоряжении из­готовителя оборудования, и можно исключить значительное число отказов в этом периоде, произведя «обкатку» оборудования на заводе перед отправкой его заказчику.

Несмотря на то что начальные отказы можно исключить таким образом, это довольно дорого, так как требует много времени и специально выделенного изготовителем места. Все это должно быть оплачено заказчиком.

Отказы в течение срока службы подчиняются в основном двум видам распределения вероятностей—распределению Гаусса и распределению Пуассона.

Пуассоновское распределение отказов. Если робот или любая другая техническая система состоит из п элементов и предполага­ется, что все элементы наделены одинаковой надежностью (или вероятностью безотказной работы в течение заданного времени в заданных условиях эксплуатации при установленных тех­нических характеристиках), равной R, то надежность системы равна R".

Обычно проектировщик системы располагает информацией в виде среднего времени безотказной работы или обратной вели­чины — интенсивности отказов. Для преобразования этой инфор­мации в информацию о надежности используется пауссоновский закон распределения вероятностей. Этот закон устанавливает зависимость вероятности появления определенного числа собы­тий от среднего числа событий, происшедших в прошлом, и поз­воляет предсказать вероятности отказов заданного числа элемен­тов в течение заданного промежутка времени.

Пусть вероятность отказа любой из п деталей системы равна Р. Тогда число ожидаемых отказов в течение рассматриваемого ин­тервала времени будет равно пР. Если рассматривается единица времени, то число отказов в единицу времени равно пР в среднем.

Распределение вероятностей по закону Пуассона описывается следующим образом:

d W і m

Р. — -^^j-exp {—пР).

Разворачивая, получим

V Рх = ехр (— пР) — j — пР ехр (— пР) 4-

. п2р2 / п I п3ря / П I ПтРт п

-ур — ехр (— пР) — — уг ехр (— пР) -{- ехр (— пР) + .. .

Этот ряд содержит член за членом:

Р0 == ехр (—пР) — вероятность 0 отказов в единицу времени;

Рг = пР ехр (—пР) — вероятность 1 отказа в единицу вре­мени;

2 р2

Р2 ~ —2~,— ехр (—пР) — вероятность 2 отказов в единицу времени;

птРт

Рт = j— ехр (—пР) — вероятность т отказов в единицу

времени.

Отметим, что этот ряд должен заканчиваться при т — п, по­скольку совокупность содержит только п элементов. Кроме того, поскольку вероятности суммируются, сумма должна быть равна единице: 2′ рх = 1.

Таким образом, вероятность того, что система не откажет в течение заданного единичного времени, т. е. что в рассматрива­емую единицу времени не будет отказов, равна первому члену 282
ряда: exp (—пР). Этот член иногда принимается в качестве пока­зателя надежности системы: R = ехр (—пР).

Выше речь шла о единице времени. Если же рассматриваемое время равно Т, то общая надежность системы R = ехр (—пРТ). В этом случае интенсивность отказов равна Р — вероятности отказа каждого элемента в единицу времени.

Среднее время безотказной работы М является величиной, обратной числу отказов в единицу времени: М = l/пР. Следова­тельно, надежность в зависимости от среднего времени безотказ­ной работы может быть выражена как R = ехр (—ТІМ). График зависимости величины R от ТІМ построен на рис. 16.2.

При разложении экспоненциальной функции в ряд получаем

R — ехр ( — Т/М) 1

Таким образом, если величина временного интервала Т на­много меньше величины среднего времени безотказной работы М, то надежность можно считать при­ближенно равной R = 1 — Т/М.

Заметим, что величина ТІМ дает вероятность появления отказа в тече­ние временного интервала Т. Все вышесказанное основывалось па предположении, что все элементы одинаковы. В общем случае это, однако, не так, и тогда среднее время безотказной работы следует представить как

М = 1/Б лиРа-

В качестве примера определения интенсивности отказов и среднего времени безотказной работы рас­смотрим устройство, содержащее 2500 деталей, для каждой из кото­рых интенсивность отказов установ­лена равной 0,01% за 1000 ч. Интенсивность отказов такой системы в час равна

0.01

: 2.5-10-

100 000

Исход я из этого обратная величина, т. е. среднее время без­отказной работы, М = 1 /'(2,5 -10“4) = 4000 ч, что соответствует приблизительно 1 отказу за 6 мес работы. В расчете на год (при­мерно 8000 ч) надежность R -■= ехр (—ТІМ) = ехр (—8000/4000) -= = 0,135, т. е. вероятность безотказной работы оборудования в течение года равна 13,5%.

Неравные интенсивности отказов. В большинстве случаев детали, используемые в системе, будут иметь равные интенсивно­сти отказов. Последствия неравной интенсивности отказов лучше всего показать на примере.

Рассмотрим систему, состоящую из пяти деталей с различ­ными значениями среднего времени безотказной работы (СВБР), которые даны ниже.

Общее СВБР системы в этом случае может быть получено следу­ющим образом:

м _ =————————————— ——————————————- !______

0,001 +0,0008.33 И — 0,000606 + 0,000666 — f 0,000500 0,00366

= 273 ч.

В случае, когда имеется определенное максимальное время восстановления или время вынужденного простоя системы t и это время известно, значение коэффициента готовности А (%) сис­темы иногда определяется как

В приведенном примере при максимальном времени восстано­вления t, равном 12 ч, коэффициент готовности системы в процен­тах определяется как

А 11)0 = 96.

Степень важности таких показателей зависит от конкретного применения системы. Для бытового использования системы низ­кий показатель готовности может и не иметь серьезного значения. Однако он был бы настоящим бедствием для заводских высоко­производительных поточных линий из-за больших издержек, вызванных простоем.

Распределение вероятностей отказов по закону Гаусса. Рас­смотренное выше пауссоновское распределение вероятностей от­казов может применяться во всех случаях, для которых величину средней интенсивности отказов можно считать постоянной, а также в том случае, когда только небольшая часть всей совокуп­

ности элементов, входящих в устроиство, действительно вызы­вает отказ. Однако для отдельных видов оборудования можно предположить, что существует некоторый фактор, вызывающий отказ в момент времени, определяемый способностью элемента противостоять этому фактору, и что эта способность изменяется по статистически нор­мальному закону.

Закон распределе­ния вероятностей Гаусса математически выража­ется как

пл&тность вероятно — 1

ехр х

сти — г

L"

X

где 5 — среднеквадра­тичное отклонение; t — продолжительность эк­сплуатации; t, n — средняя ожидание отказа.

Если построить график зависимости плотности вероятности отказов от времени /, то получится кривая нормального распре­деления вероятностей, приведенная на рис. 16.3. Это кривая применима к рассмотренным выше случаям.

Поскольку распределение Гаусса широко используется, табу­лированные значения для него приведены в статистических таб­лицах. В них предполагается, что «стандартная кривая нормаль­ного распределения», для которой S = 1 и tm — 0, такова, что

плотность вероятности

Тогда площадь под кривой дает вероятность, а общая площадь и общая вероятность равны единице. Чтобы определить, какому закону распределения подчиняется каждый отдельный случай, используются статистические испытания.

The post СРЕДНЕЕ ВРЕМЯ МЕЖДУ ОТКАЗАМИ first appeared on 3Д БУМ.

1. Надежность, обычно измеряемая как усредненное время между отказами.

2. Процентное выражение времени, в течение которого устрой­ство используется или готово к использованию, и часть времени его успешной работы в процентах.

3. Подготовленность и качество персонала, необходимого для поддержания робота в рабочем состоянии.

4. Среднее время, необходимое для локализации и устранения любой неисправности в системе (оно зависит от фактора 3).

5. Относительные эксплуатационные качества в экстремаль­ных условиях и при необходимости дать предельно «насыщенный» выход продукции.

6. Простота — сравнительная мера качества и стоимости тру­да.

7. Качество и доступность оборудования и средств, необходи­мых для ремонта.

8. Необходимость в запасных частях, отнесенная к единице времени, и скорость, с которой эти запасные части должны по­ставляться. (В некоторых случаях для замены будут поставляться роботы.)

Очевидно, что относительная важность этих факторов будет зависеть от работы, выполняемой роботом. Следовательно, нельзя выделить один фактор, имеющий универсальную значимость, и задача инженера-кибернетика на стадии конструирования со­стоит в том, чтобы решить вопрос об относительной важности различных факторов и сконструировать робот или систему, отве­чающие в практически разумных пределах предъявляемым к ним требованиям.

Представляется, что надежность будет преобладающим факто­ром в начальной стадии применения полностью подвижных робо­тов. Например, при использовании в конструкции легких спла­вов желательно уменьшить риск, связанный с усталостью метал­ла, задав при конструировании максимально возможные напря­жения, по крайней мере в восемь раз превышающие рабочие.

В будущем, по всей видимости, начнутся более интенсивные работы по саморемонтирующимся роботам, в частности по робо­там для космоса. Даже в пределах солнечной системы может пройти несколько часов, прежде чем радиосигнал с космического корабля достигнет Земли, и еще несколько часов, пока будет получен сигнал команды с Земли. В аварийных ситуациях, когда от этого зависит безопасность космического полета, такая за­держка слишком велика.

Работа но самовосстапавлпвающимся роботам основывается па принципе «что сказано три раза — правда», т. е. два узла в управляющей системе используются для проверки каждого блока, п в случае повторяющегося несоответствия вступает в силу не­которое мажоритарное правило, вплоть до удаления блока, даю­щего несоответствие, и замены его запасным.

Типична в этом отношении выполненная Авиценисом в Кал — техской лаборатории реактивного движения работа, которую назвали STAR 15]. В ЭВМ, разделенной на 10 отдельных под­блоков, один блок под названием TARP выполняет функцию супервизора и управляет заменой подозреваемых в неисправности подблоков, являясь в то же время объектом действия мажоритар­ного правила.

Важно помнить, что при действиях робота в условиях и сре­дах, непригодных для человека, в некоторых случаях достижение высокой надежности будет затруднено. Типичный тому пример — трудности с полупроводниковыми схемами управления в усло­виях высокой атомной радиации. Такие же задачи возникают при сильных электрических шумах 13, 19, 20, 24, 26, 32], больших механических вибрациях 137] и в условиях сильных магнитных помех [28 J.

The post ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ РОБОТА first appeared on 3Д БУМ.

Эти показатели можно определить следующим образом.

Надежность — процент узлов, работающих в пределах рабо­чих допусков в течение заданного времени и при определенных условиях.

Готовность — процент узлов из числа заказанных, достав­ленных вовремя. Дополнительные факторы: число различных

поставщиков, комплектующих устройство определенного типа, и время между заказом и поставкой.

Совместимость — сравнительный критерий того, насколько хорошо узлы работают в данной окружающей среде в сочетании с уже имеющимся оборудованием.

Экономичность — цена любого типа сравниваемых устройств, имеющего наименьшую полную стоимость, выражаемая как про­цент от полной стоимости каждого типа рассматриваемых уст­ройств. Полная стоимость должна включать в себя начальную стоимость (покупка, хранение, транспорт и т. д.), испытания и проверку, установку, обслуживание и ремонт, замену и т. д., по­скольку каждый из факторов относится к конкретному случаю.

Воспроизводимость — сравнительный критерий допусков, по­средством которых на производстве контролируют начальные характеристики, и результирующая степень взаимозаменяемо­сти. Преимущества имеют устройства с некритическими харак­теристиками, так как на производстве стремятся избежать тща­тельного контроля и отбора.

Для каждого из показателей предложены пять степеней каче­ства, задаваемых в процентных точках. Для коммерческого и промышленного применения им присвоены следующие наимено­вания:

Качество %

Превосходное………………………………………………………………………………. 20

Очень хорошее…………………………………………………………………………….. 16

Хорошее…………………………………………………………………………………….. 12

Удовлетворительное……………………………………………………………………….. 8

Плохое……………………………………………………………………………………….. 4

На основе вышесказанного можно подготовить весьма слож­ные таблицы сравнения, но мы не станем приводить их здесь, потому что таблицы следует составлять, имея в виду конкретные приложения.

В схемах логического выбора компонентов и материалов для производства таких сложных устройств, как роботы, должны преимущественно учитываться другие возможные характери­стики, которые могут оказаться весьма важными при рассмотре­нии применения этих устройств.

В качестве примера, рассматривая коммерческое производ­ство оборудования при использовании роботов в промышленно­сти, автор нашел полезным несколько расширить мнемоническое слово RACER до TRACERS, добавив следующие показатели.

Испытуемость (Testability) — сравнительная мера времени и стоимости, необходимых для испытания оборудования в работе и обслуживании, и сложности оборудования для испытаний.

Простота (Simplicity) — сравнительная мера качества и сто­имости труда, необходимого для установки и обслуживания обо­рудования. На самом деле оба эти пункта выделены из показателя 278 «экономичность» вследствие их большой важности для устройств, применяемых в промышленности, так как многие из этих уст­ройств обслуживаются электриками, не имеющими специальной подготовки и тестовых приборов.

The post ЛОГИЧЕСКИЙ ВЫБОР first appeared on 3Д БУМ.

Возможность простого восстановления всего организма по­добно тому, как некоторые животные восстанавливают утрачен­ные члены, по-видимому, не слишком привлекает природу, по­скольку такой процесс лишает организм возможности адапти­роваться к долгосрочным изменениям окружающей среды. Если, однако, рассмотреть не живой и не воспроизводящийся робот, то не возможна ли в этом случае некая форма бессмертия? Нельзя ли создать вечный робот? Очевидно, что части робота будут из­нашиваться со временем, но их можно по отдельности заменять.

Макнотон [1] приводит трактовку этого вопроса, данную Му­ром. Допустим, робот сумеет выявить изношенную деталь или де­таль с дефектом и заменить ее из набора запчастей. Можно сде­лать предположение о конечном времени жизни каждой из частей робота, а это означает, что существует определенная вероятность годности каждой части в течение определенного времени.

Пусть вероятность отказа любой детали робота меньше некото­рой постоянной величины к, и пусть рассматриваемый робот со­стоит не более чем из п деталей. В таком случае, по утверждению Мура, вероятность того, что все эти детали выйдут из строя одно­временно в течение некоторого интервала времени, равна в край­нем случае постоянной величине 1 — (1 — k)n. Отсюда следует, что вероятность отказа всех деталей робота в течение сколь угодно большого интервала времени равна нулю, т. е. никогда не насту­пит момент полного выхода робота из строя.

К сожалению, у человека по мере увеличения опыта и знаний возникает тенденция к утере некоторых способностей, например слуха. Это, впрочем, едва ли справедливо в отношении роботов, ибо замена неисправных частей у них значительно упрощена. Кроме того, использование определенных типов устройств памяти позволит перенести всю память «стареющего» робота в память более «молодого» робота и таким образом существующая в живот­ном мире проблема передачи запоминаемого от поколения к поко­лению значительно упростится. Остается только выяснить, не поведет ли это к нежелательно жесткой линии поведения роботов.

Исследования Клетским верхней границы жизни самовосста — навливающейся системы показывают, что если интенсивность отказов всех элементов системы одинакова независимо от того, находятся ли они в процессе эксплуатации или в резерве [2], то процесс самовосстановления не может увеличить долговечность оборудования более чем в три раза по сравнению со средней долго­вечностью элемента. Если, однако, интенсивность отказов резер — 276

вных элементов значительно меньше интенсивности отказов тех же элементов, находящихся в эксплуатации, то долговечность замкнутой, недоступной для ремонта системы линейно зависит от числа имеющихся в запасе элементов.

Предполагается, что роботы, не обслуживаемые людьми, постепенно выродятся и утратят способность продолжать работу, поскольку как бы ни была велика заложенная в них способность устранять друг у друга неисправности, возникнут неисправности, не предусмотренные конструкторами. Ясно также, что роботы, которые способны создавать копии самих себя, т. е. самовоспро — изводиться, будут постепенно вносить дефекты и ошибки в кон­струкцию и уже через три-четыре поколения окажутся непри­годными.

Для истории робототехники, пожалуй, еще слишком рано обсуждать предположения такого рода. Достаточно отметить здесь, что в соответствии с законами теории вероятностей можно полагать, что если постепенно вносятся дефекты, то совершенно случайно будут вноситься и усовершенствования. Таким, по край­ней мере, представляется действие эволюции в животном мире. Продолжая аналогию с эволюцией, можно надеяться на появле­ние благоприятных случаев эволюционного совершенствования самовоспроизводящихся роботов. В конце концов, природа тоже наделала немало ошибок.

Сегодня перед нами стоит такое множество задач по разра­ботке роботов, полезных для человечества, что едва ли стоит тратить время на вопросы, которые, во всяком случае сейчас, носят чисто гипотетический характер. В то же время неплохо по­заботиться о том, чтобы наши роботы подчинялись Законам робо­тотехники.

The post НАДЕЖНОСТЬ РОБОТОВ first appeared on 3Д БУМ.