От интегральных микросхем к готовым датчикам

5 августа 2024

Специалисты компании — национального чемпиона ООО «ИДМ-ПЛЮС» разработали взрывозащищенный датчик положения. Такие устройства необходимы в нефтегазовой, химической, нефтехимической, пищевой промышленности для применения во взрывоопасных зонах.

Специалисты ООО «ИДМ-ПЛЮС» разработали взрывозащищенный датчик положения ИДП16И-EX, он используется для определения угла поворота ротора (вала) с программируемым разрешением до 16 бит. Датчик ИДП16И-ЕХ от национального чемпиона приходит на смену взрывозащищенному датчику Leine & Linde XHI part number 841 1218506-01. Назначение устройства — определение угла поворота ротора (вала) с программируемым разрешением до 16 бит.

ИДП16И-EX

Датчик выполняет преобразование вращения вала в цифровой сигнал в инкрементальном формате. Принцип работы — индукционный: различное поглощение электромагнитной энергии мишенью за счет вихревых токов в зависимости от относительного положения мишени и приемных катушек специальной конфигурации.

Первый заместитель генерального директора «ИДМ-ПЛЮС» Евгений Стахин

«В современных условиях потребность промышленности в датчиках российского производства постоянно растет, — рассказал “Стимулу” первый заместитель генерального директора “ИДМ-ПЛЮС” Евгений Стахин. — В машиностроении сейчас происходит переход от регламентного контроля состояния агрегатов к мониторингу их текущего состояния и формированию на основе полученных данных прогноза по износу и выходу из строя, то есть выполнению так называемой предиктивной диагностики. Наша компания ведет активную работу по созданию базовых решений для предиктивной диагностики состояния машин и оборудования. Разработанные нами решения позволяют путем измерения параметров вибрации, температуры, скорости вращения и тока получить важнейшую информацию о состоянии агрегата, которая может использоваться в качестве входных данных для выполнения анализа».

ЛУЧШЕ СВОЕ, ЧЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИМПОРТ

«ИДМ-ПЛЮС» отмечает в этом году 20-летний юбилей. Начиналось все с разработки интегральных микросхем для датчиков физических величин. Компания прошла несколько этапов развития. Были созданы дизайн-центр, центры радиоэлектронной аппаратуры, метрологии и измерений, проектирования устройств управления электродвигателями.

Специалисты «ИДМ-ПЛЮС» наладили выпуск интегральных микросхем и функционально завершенных устройств — датчиков различного назначения. За годы работы накоплен большой научный потенциал, получены патенты на изделия и технологии. Разработано и внедрено уникальное автоматизированное стендовое оборудование для калибровки датчиков, получены необходимые лицензии.

«Мы идем по пути от интегральных микросхем к готовым датчикам, основной элемент которых — интегральная микросхема разработки и производства нашей компании, — рассказывает Евгений Стахин. — Такой подход является нашим ноу-хау, мы единственная компания в России, которая делает датчики на основе собственных интегральных микросхем. Это позволяет нам реализовывать сложные технические задачи для наших заказчиков».

«ИДМ-ПЛЮС» производит датчики по полному циклу — от идеи до серийного выпуска. Разработка идет по двум основным направлениям: создание импортозамещающей продукции, которая не уступает по характеристикам ведущим мировым брендам, и узкоспециализированных решений по техническим требованиям заказчика.

После того как в 2022 году с российского рынка ушли ведущие зарубежные научно-производственные компании, образовалось огромное поле деятельности, но возникла другая проблема — параллельный импорт и экспансия китайских производителей. Стали появляться компании, которые позиционируют себя правопреемниками покинувших рынок западных игроков, таковыми при этом не являясь.

«Официальной продукции ушедших компаний сейчас нет, это серые поставки, — рассказывает Евгений Стахин. — А такой импорт не гарантирует надежности, и, что самое главное, у этих поставщиков нет постгарантийного обслуживания и сервисных работ. А “ИДМ-ПЛЮС” производит продукцию, не уступающую по качеству иностранным аналогам, при этом мы предоставляем сервисное обслуживание и консультации и в гарантийный период, и по его истечении.

Хотелось бы подчеркнуть еще одну особенность наших изделий, применение магниточувствительных элементов — датчиков на эффекте Холла собственной разработки и производства. Таким образом, мы переводим продукты на качественно новый уровень, обеспечиваем стабильность поставок и независимость готовой продукции от импорта комплектующих. Это принципиально отличает нас от тех, кто собирает изделия из готовых импортных комплектующих».

Учитывая сложившуюся на рынке ситуацию и потребности заказчиков, руководство компании приняло стратегическое решение увеличить объем производства и организовать дополнительную производственную площадку в Челябинске. На ней будет выпускаться серийная продукция: датчики тока, напряжения, положения, температуры, виброускорения.

За время своего существования «ИДМ-ПЛЮС» выполнила более ста проектов по различным направлениям разработки интегральных микросхем, микроэлектронной техники и функционально-завершенных устройств — датчиков различного назначения. Среднегодовой темп роста выручки компании за последние три года — 50%, в планах руководства — удваивать ее объем ежегодно.

Основные заказчики — российские предприятия в сфере производства нефтегазового оборудования, железнодорожной, авиационной техники, энергетического машиностроения, ВПК.

Компания собирается активно развивать экспортное направление, в частности наладить поставки датчиков тока в Беларусь. Ведутся переговоры с потенциальными заказчиками в Узбекистане. Продукцией «ИДМ-ПЛЮС» заинтересовались китайские предприятия, планируется сотрудничество со странами Ближнего Востока и Северной Африки.

БИМС-1800-1

Безредукторная масштабируемая измерительная система БИМС-1800-1 предназначена для определения абсолютного или инкрементального значения углового положения вала, а также линейного перемещения штока подвижной системы. БИМС представляет собой комбинацию из дисков (или линеек) и бесконтактного считывающего блока.

ИННОВАЦИОННЫЕ ДАТЧИКИ

«ИДМ-ПЛЮС» обладает компетенциями в области создания прецизионных датчиков положения по передовым технологиям. Инкрементальные и абсолютные датчики положения разрабатываются на основе магнитной, индуктивной (вихретоковой) и оптической технологий. Особое место в продуктовом портфеле компании занимают безредукторные измерительные масштабируемые системы. Они предназначены для прямого измерения углового положения вала большого диаметра (от 200 мм) в противоположность традиционным системам, где для измерения используется механическая передача вращения (редуктор) с рабочего вала большого диаметра на небольшой вал, на котором при помощи традиционного датчика угла и измеряется угловое положение. Это уникальный продукт на российском рынке, на основе таких датчиков создаются специализированные бесконтактные измерительные системы для управления масштабными объектами, диаметр вала измеряемого объекта может достигать двух метров.

«ИДМ-ПЛЮС» также владеет технологиями разработки и производства компенсационных датчиков тока и напряжения, датчиков тока прямого усиления, магнитного поля, принцип действия которых основан на эффекте Холла (эффект Холла — это возникновение в электрическом проводнике разности потенциалов на краях образца, помещенного в поперечное магнитное поле, при протекании тока, перпендикулярного этому полю).

Микросхема трехосевого датчика Холла К5331ЧП01Т выполняет измерение трех составляющих вектора магнитной индукции и преобразование полученного напряжения в цифровой код для передачи по интерфейсу I2C.

Микросхема К5331ЧП01Т

Специалисты компании разработали целый ряд микросхем, реализующих измерение магнитного поля с использованием элемента Холла и преобразование полученного сигнала в аналоговую или цифровую форму. Микросхемы могут включать цифровую обработку сигнала с целью коррекции влияния температурных и прочих воздействий, а также различные схемотехнические решения, наработанные за два десятилетия и составляющие ноу-хау компании. Среди недавних разработок — микросхема трехосевого датчика Холла К5331ЧП01Т, выполняющая измерение трех составляющих вектора магнитной индукции и преобразование полученного напряжения в цифровой код для передачи по интерфейсу I2C. Данная микросхема представляет собой функциональный аналог микросхемы TLV493 производства компании Infineon (Германия).

В области современных средств измерения такие модули играют роль измерительного ядра, вокруг которого формируется конструкция датчика давления для конкретного применения. К основным областям применения таких датчиков относятся нефтегазодобывающая, химическая, нефтехимическая, пищевая промышленность. Использование готовых сенсорных модулей позволяет упростить технологию изготовления датчиков давления, обеспечить гибкость конструкции и возможность быстрой адаптации для конкретного применения, оперативно изготавливать конструктивно сложные датчики «под заказчика», существенно снизить производственные издержки и удешевить продукцию.

Компания обладает компетенциями в области создания аппаратно-цифровых платформ для реализации систем мониторинга и предиктивной диагностики оборудования. В последнее десятилетие в связи с ростом сложности и стоимости промышленного оборудования измерительная диагностика развивается особенно динамично. Как показал опыт, использование измерительной диагностики позволяет радикально снизить аварийность, увеличить производительность на 50% и больше, уменьшить затраты на техническое обслуживание оборудования. Измерительная диагностика также позволяет прогнозировать остаточный ресурс, сократить эксплуатационные расходы и снизить временные затраты на ремонтные работы, уменьшить численность обслуживающего персонала, оптимизировать количество запасных частей. Области применения измерительно-диагностических систем охватывают тяжелое роторное оборудование, двигательные установки, а также все виды транспорта, в особенности железнодорожного, эксплуатация которого связана с постоянным воздействием вибрации.

СТИМУЛ журнал об инновациях в России, июль - 2024