Участник премии Электроника: интервью с главным конструктором изделия, начальником лаборатории цифровых преобразователей угла АО «НИТИ «Авангард» Сергеем Байденко

В рамках Премии Электроника в категории «Электронная компонентная база» представлен индукционный многооборотный абсолютный энкодер с алгоритмической компенсацией погрешностей. О данной разработке мы поговорили с главным конструктором изделия, начальником лаборатории цифровых преобразователей угла АО «НИТИ «Авангард» Сергеем Байденко.

1. Ваш проект участвует в Премии Электроника 2026 в номинации «Разработка и производство отечественной ЭКБ». Хотелось бы понять стратегическое значение вашей разработки для страны в целом. Почему именно энкодеры — это не просто очередной компонент, а элемент, влияющий на промышленный суверенитет?

Энкодеры — это «глаза» и «вестибулярный аппарат» любой современной машины. Без них не работает ни один станок с ЧПУ, ни один промышленный робот, ни одна подъёмно-транспортная система. Когда цепочки поставок импортных датчиков были нарушены, тысячи предприятий столкнулись с риском остановки производства. Наша разработка закрывает критическую зависимость в сегменте прецизионных многооборотных датчиков, которые ранее на 90% поставлялись из зарубежных стран. Создавая собственное изделие, мы не просто замещаем импорт — мы формируем технологическую базу для развития отечественного станкостроения, робототехники и тяжёлого машиностроения. Это значит, что заводы могут планировать производство без оглядки на санкционные риски, а конструкторы получают доступ к современной компонентной базе, адаптированной под российские условия эксплуатации.

2. В своей разработке вы реализовали «симбиоз конструктивной платформы и интеллектуальной цифровой обработки». В чём конкретно заключается инновационность вашего подхода по сравнению с традиционными индукционными датчиками, которые также используют печатные обмотки? Что именно вы сделали впервые или существенно улучшили?

Инновационность нашего проекта носит системный, а не точечный характер. Традиционные индукционные энкодеры используют печатные обмотки, но обработка сигнала, как правило, ограничивается типовыми схемами или простой цифровой фильтрацией. Мы же спроектировали конструкцию и алгоритмы как единую систему:

1. Печатные измерительные обмотки, интегрированы во внутренние слои многослойных печатных плат статора и ротора. Это позволило полностью исключить механическую юстировку и добиться высокой воспроизводимости параметров.
2. Трёхэтапная цифровая коррекция с индивидуальной LUT-таблицей на 2048 точек для каждого экземпляра фактически создает «цифровой двойник» энкодера, компенсируя эксцентриситет, асимметрию сигналов и нелинейность.
3. Адаптивный фильтр Калмана с переключением режимов: на малых скоростях агрессивное сглаживание, на высоких — прогнозирование с минимальной фазовой задержкой.
4. Гистерезисный детектор с порогом 0,6° и дифференциальная обработка несколькими каналами АЦП. Таким образом, инновационность заключается в переносе сложности из механики в математику, что и обеспечивает конкурентные характеристики при высокой технологичности.

3. Калибровка энкодера занимает 2–3 минуты и при этом отсутствует ручная юстировка. Это действительно впечатляет. Но как вы гарантируете стабильность параметров в серийном производстве, учитывая естественный разброс параметров печатных плат (диэлектрическая проницаемость, толщина) и компонентов?

Мы подошли к этому комплексно:

1. Входной контроль материалов — мы работаем с утверждёнными поставщиками и применяем только высокотемпературный стеклотекстолит с паспортизированными параметрами.
2. Измерительная система спроектирована таким образом, чтобы вариации диэлектрической проницаемости в пределах допустимого не выводили параметры за пределы корректируемого диапазона.
3. Главный гарант — 100% финальная калибровка на автоматизированном гониометрическом стенде. Именно индивидуальная LUT-коррекция нивелирует остаточный технологический разброс. Мы не пытаемся добиться идеальной повторяемости на уровне «железа», мы калибруем каждое изделие под его реальные характеристики.
4. Производственный цикл построен так, что все операции сборки и монтажа выполняются на стандартном оборудовании без специальных приспособлений. Дополнительно мы провели длительные испытания на партии образцов: 5000 часов при +85°С не выявили деградации параметров. Это подтверждает, что выбранная технология обеспечивает стабильность в серии.

4. Вы декларируете уровень локализации более 70%. Что именно входит в оставшиеся 30% импортных компонентов? Какие шаги вы предпринимаете для дальнейшего повышения локализации и какова степень готовности к полному импортозамещению?

На сегодняшний день импортными остаются:

• микроконтроллер (STM32);
• ряд прецизионных операционных усилителей;
• некоторые стабилизаторы питания;
• элемент питания (ER14505).

Мы имеем чёткую дорожную карту:

1. Микроконтроллер — уже подготовлена версия программного обеспечения, адаптированная под отечественный аналог. Срок перехода — 6 месяцев с момента получения партии МК. Алгоритмическое ядро остаётся неизменным, меняются только низкоуровневые драйверы периферии.
2. Операционные усилители и линейные стабилизаторы — ведутся работы по подбору отечественных аналогов, в планах замещение в течение конца 2026 – начала 2027 годов.
3. Батарея — рассматривается возможность перехода на отечественного производителя или применение более современных подходов контроля количества оборотов, не связанных с элементами питания и механической редукцией. Важно отметить, что все критически важные компоненты (печатные платы, корпусные детали, кабели, процесс сборки и калибровки) уже полностью локализованы. Таким образом, даже в текущей конфигурации уровень локализации >70%, а к 2027 году мы планируем выйти на >80%, приближаясь к полной независимости.

5. Чем подтверждается высокая надёжность и стойкость изделия к внешним воздействиям? Какие именно испытания проведены и по каким стандартам? Есть ли результаты, подтверждающие заявленный ресурс и безотказность?

Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 20.57.406–81 — это государственный стандарт для электронных изделий промышленного назначения.

Мы выполнили:

• Климатические испытания — термоциклирование в диапазоне –40…+85°С (5 циклов), воздействие повышенной и пониженной температуры окружающей среды при эксплуатации с контролем выходных параметров. Нарушений целостности межслойных соединений, изменения параметров не выявлено.
• Вибрационные испытания — в диапазоне частот 1–2000 Гц с амплитудой ускорения до 200 м/с² (20 g). После испытаний работоспособность сохранена, точность соответствует техническим условиям.
• Ударные испытания — одиночные и многократные удары с ускорением до 4000 м/с² (40 g) длительностью 6 мс.
• Длительная безотказность — длительная выдержка при +85°С в течение 5000 часов и постоянном вращении.
• Испытания на конструкторско-технологический запас (испытания на механический удар одиночного действия, воздействие инея и росы, повышенного и пониженного атмосферного давления).

Кроме того, опытная эксплуатация у первых потребителей (в составе опорно-поворотных устройств) не выявила ни одного отказа за 6 месяцев. Все протоколы испытаний оформлены и могут быть предоставлены заинтересованным лицам по запросу.

6. Вы позиционируете свое изделие как функциональный аналог продукции таких зарубежных производителей как Kübler, Sick и прочих. Каковы основные конкурентные преимущества вашего решения с точки зрения цены, срока поставки и функциональных возможностей? Насколько ваше изделие готово к массовому внедрению уже сегодня?

Функциональные преимущества:

• По точности (±1,5') мы находимся на уровне заявленных аналогов.
• По стойкости к внешним воздействиям наш энкодер превосходит большинство аналогов: повышенная вибро- и ударопрочность, низкая чувствительность к загрязнениям.
• Алгоритмы цифровой обработки сигналов обеспечивают устойчивость к помехам и вибрациям, что особенно ценно для тяжёлого машиностроения и крановой техники. Экономические и логистические преимущества:
• При выходе на плановый объем стоимость планируется на 10–15% ниже импортных аналогов за счёт технологичной конструкции (отсутствие юстировки, стандартные PCB-процессы).
• Предсказуемый срок поставок и логистические цепочки по сравнению с импортными аналогами.
• Сервисная поддержка осуществляется напрямую разработчиком, возможна кастомизация под конкретное применение (интерфейсы, корпусные исполнения, температурные диапазоны).

На сегодняшний день завершены ОКР, проведены приемочные испытания, отлажена технологическая линия. Мы готовы к запуску серийного производства объёмом до 200 шт./год с возможностью масштабирования. Изделие соответствует требованиям постановления №719 и ведутся работы по включению в реестр промышленной продукции.