Современная электроника №6 2023

Безвентиляторный компьютер 1U с резервированным питанием IPC-SYS8FN2 Плата управления Компактный 2x SSD 2,5\" Безвентиляторная питанием дизайн с поддержкой система RAID 0/1 охлаждения PSC-200© AdvantiX Высота 1U, для 19\" стойки 1U Высокая произ- Видеовыходы: Слоты расширения: Гибкие возмож- водительность 2x Display Port 1x PCIe ности питания: 1x HDMI 1x mPCIe Intel® Core™ i 8-9 Gen 2x M.2 AC/DC с опцией резервирования - Чипсет Intel Q370 - Рабочая температура от +5°C до +40°C. Опционально доступны от –20°C до +60°C (AC-версия) - Слоты расширения: 1x PCIe x16 полной высоты, или от –40°C до +60°C (DC-версия) половинной длины, 1x M.2 с поддержкой PCIe x4 и SATA3, 1x M.2 с поддержкой PCIex1 и USB2.0, 1x mPCIe - Порты: 4x USB 3.1, 2x USB 2.0, 2x DP, 1x HDMI, 2x LAN (Full/Half) (RJ-45), 2x RS-232/422/485, 2x RS-232 (опция) - Поддержка российских ОС Astra Linux, Alt Linux, РедОС ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР

ЖУРНАЛ Здравствуйте, уважаемые друзья! Журнал «Современная электроника» Издаётся с 2004 года Искусственный интеллект (ИИ) обладает потенциалом преобразования многих аспектов нашей жизни – от здравоохранения до транспорта и Главный редактор Ю. В. Широков производительности труда. Он обещает помочь решить глобальные про- Заместитель главного редактора А. В. Малыгин блемы, но также является потенциальной угрозой существованию чело- Редакционная коллегия А. Е. Балакирев, В. К. Жданкин, вечества. С. А. Сорокин, Д. А. Кабачник, Р. Х. Хакимов Вёрстка А. М. Бабийчук ИИ сегодня внедряют повсеместно. Одно из его ключевых преиму- Обложка Д. В. Юсим ществ раскрылось в здравоохранении, где ИИ может помочь врачам и Распространение А. Б. Хамидова ([email protected]) исследователям разрабатывать новые методы лечения и улучшать их Реклама И. Е. Савина ([email protected]) результаты. В сфере транспорта ИИ помогает повысить безопасность и эффективность. Самоуправляемые автомобили могли бы сократить ко- Учредитель и издатель ООО «СТА-ПРЕСС» личество аварий, вызванных человеческими ошибками, а также умень- Генеральный директор К. В. Седов шить пробки на дорогах и выбросы вредных веществ. ИИ также может Адрес учредителя и издателя: помочь оптимизировать логистику и управление цепочками поставок, 117279, г. Москва, ул. Профсоюзная, д. 108, улучшая доставку товаров и услуг. Автоматизируя рутинные задачи, ИИ пом/ком/эт I/67/тех поможет предприятиям работать более эффективно и высвободить со- Почтовый адрес: 117437, г. Москва, трудников для того, чтобы они могли сосредоточиться на более ценной Профсоюзная ул., 108 и творческой работе. Тел.: (495) 232-00-87 [email protected] • www.soel.ru Однако с развитием ИИ связаны и многие риски. Одним из самых ре- алистичных является глобальная безработица: по мере того как ИИ бу- Производственно-практический журнал дет осваивать всё больше рутинных задач, в небытие канут множество Выходит 9 раз в год. Тираж 10 000 экз. профессий и сотни миллионов рабочих мест. При этом, конечно, будут Цена свободная создаваться новые рабочие места в таких областях, как разработка и об- служивание систем ИИ, но это – капля в море по сравнению с катастро- Журнал зарегистрирован в Федеральной службе по над- фическими масштабами безработицы. Другой риск связан непосред- зору за соблюдением законодательства в сфере массовых ственно с разработкой: системы ИИ хороши ровно настолько, насколько коммуникаций и охране культурного наследия хороши модели, на основе которых они обучаются, и если эти модели (свидетельство ПИ № ФС77-18792 от 28 октября 2004 г.) предвзяты, система ИИ воспроизведёт заложенные «перекосы». Это может привести к тенденциозному подходу в решении поставленных Отпечатано: ООО «МЕДИАКОЛОР». перед ИИ задач. Существуют и этические проблемы, такие как соблю- Адрес: Москва, Сигнальный проезд, 19, дение конфиденциальности и защита данных, поскольку системы ИИ бизнес-центр Вэлдан. могут собирать огромные объёмы персональных данных, которые могут Тел./факс: (499) 903-69-52 быть использованы не по назначению. Перепечатка материалов допускается только Глобальность проблем требует сотрудничества между правительствами, с письменного разрешения редакции. предприятиями и разработчиками, а серьёзность ситуации можно про- Ответственность за содержание рекламы несут рекламо- иллюстрировать хотя бы тем, что ещё в 2021 году ЮНЕСКО опублико- датели. вала первый в истории международный стандарт по этике ИИ под на- Ответственность за содержание статей несут авторы. званием «Рекомендации по этике ИИ» (Recommendation on the Ethics Материалы, переданные редакции, не рецензируются и не of Artificial Intelligence), принятый всеми 193 государствами-членами. возвращаются. В документе излагаются десять основных принципов подхода, основан- Мнение редакции не обязательно совпадает ного на соблюдении прав человека, охране и защищённости, праве на с мнением авторов. неприкосновенность частной жизни и защиту данных, а также много- Все упомянутые в публикациях журнала наименования стороннем и адаптивном управлении и сотрудничестве в разработках. продукции и товарные знаки являются собственностью соответствующих владельцев. В заключение следует ещё раз отметить: важно подходить к разработке и внедрению ИИ вдумчиво, уделяя особое внимание ответственности и © СТА-ПРЕСС, 2023 этичности использования этого инструмента. Поступая таким образом, мы сможем гарантировать, что эра ИИ не станет концом человечества. ЧИТАЙТЕ ЖУРНАЛ Всего вам доброго! в ЭЛЕКТРОННОЙ ВЕРСИИ Юрий Широков, главный редактор на сайте soel.ru и P.S. Этот текст по моей просьбе и от моего имени написал чатбот Chatsonic. в ПЕЧАТНОЙ ВЕРСИИ Делаем выводы. по подписке 2 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

СОДЕРЖАНИЕ 6/2023 РЕКЛАМОДАТЕЛИ РЫНОК ADVANTIX · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1 4 Новости российского рынка ПЛАНАР · · · · · · · · · · · · · · · ·4-я стр. обл., 4 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Морион · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 5 7 Что «делает» искусственный интеллект в России Снежеть · · · · · · · · · · · · · · · ·1-я стр. обл., 5 Андрей Доезжаев ЭЛЕКОНД · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6, 23 ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ ЭРКОН· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6, 19 14 Летать? Легко! Датчики KTP для беспилотников Фаворит-ЭК · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 15 Александр Бекмачев Delta Electronics· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 27 ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ AdvanteX· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 45 20 Установки плазменной НЧ обработки Raystar · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 55 GN tech MPC с повышенной мощностью EREMEX· · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2-я стр. обл. Максим Богачёв, Денис Васильев, Константин Моисеев, Мария Назаренко, Иван Воробьёв ДОЛОМАНТ · · · · · · · · · · · · · · ·3-я стр. обл. ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Читайте в «CTA» № 3/2023: 24 «Тройник» для интерфейса 1-WIRE ДОЛГО ЛИ УМЕЮЧИ: используем возможности OPC UA Андрей Шабронов по максимуму ЧИНИТЬ НЕЛЬЗЯ, ПРОСТАИВАТЬ: 28 Генератор гармонических колебаний звукового нужно ли обслуживать промышленную диапазона на базе синтезатора частоты электронику AD9837B, микроконтроллера EFM8SB10 ИГОЛКА В СТОГЕ СЕНА: и LCD Nokia-5110 с батарейным питанием как обрабатывают большие данные на производстве Алексей Кузьминов ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 40 Что вас ждёт при переходе с Altium Designer на Delta Design Егор Чириков 46 Новый шаг к сквозному проектированию в приборостроении Виктор Муругов, Лев Теверовский ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 50 Поле атмосфериков и сейсмическая активность Алексей ГалаховКОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ Оформляйте подписку на журнал «СТА» КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ и читайте печатную версию или электронную версию на www.cta.ru 54 Кадры для отраслей промавтоматизации и электроники Михаил Сандлерман 56 Проблематика импортозамещения в производстве РЭА и ПО Андрей Кашкаров СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 3

РЫНОК На правах рекламы Новости российского рынка ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Портативные векторные пактные размеры, анализаторы серии ПЧ: 3 МГц, 5 МГц, 7,5 МГц, 10 МГц для анализаторы цепей S50244, «Компакт» S50x4x объединяют в одном работы в режиме широкополосного S50444 серии «Компакт» корпусе высокую скорость измерений и (синхронного) детектирования. компании «ПЛАНАР» внесены максимальный набор функций программ- Режимы измерений, доступные при ис- в Госреестр СИ ного обеспечения, позволяющий решать пользовании опции PLS: большинство измерительных задач реаль- ● «Точка в импульсе»; Приказом № 667 Федерального агент- ного производства. ● «Профиль импульса» c минимальным ства по техническому регулированию и временным разрешением 100 нс; метрологии от 28 марта 2023 г. в Госу- Функциональные возможности ВАЦ ● «От импульса к импульсу»; дарственный реестр средств измерений определяются набором программно-ап- ● «Усреднение импульса». РФ внесены векторные анализаторы це- паратных опций. Автоматическое исключение оснаст- пей S50244, S50444 производства компа- ки (опция ПР-002, англ. AFR) нии «ПЛАНАР». Расширение возможностей импульс- Векторные анализаторы цепей серии ных измерений (опция PLS) S50x4x, оснащённые программной опци- Срок действия Свидетельства об утверж- ей ПР-002, обеспечивают проведение из- дении типа СИ определён до 28.03.2028. Векторные анализаторы цепей серии мерений компонентов и устройств, не име- Установленный межповерочный интер- S50x4x, оснащённые программной опци- ющих коаксиальных соединителей. вал – 1 год. ей PLS, обеспечивают возможность выпол- Программное обеспечение «Автомати- нения измерений в импульсных режимах. ческое исключение оснастки» предназна- Сертификат о внесении в Госреестр чено для определения параметров изме- средств измерений подтверждает, что обо- Опция PLS включает: рительной оснастки и смещения плоско- рудование компании «ПЛАНАР» успешно ● встроенные импульсные модуляторы с сти калибровки векторного анализатора прошло технические и метрологические цепей (т.е. для калибровки второго уров- испытания и допущено к применению минимальной длительностью формиру- ня) к контактам измеряемого устройства, на территории РФ для проведения ответ- емого импульса 20 нс и 1 мкс; имеющего произвольные выводы или со- ственных измерений. ● семь встроенных генераторов видеоим- единители, с минимальными требовани- пульсов, используемых для настройки ями к калибровочным мерам в плоскости Анализаторы цепей векторные S50x4x измерений и управления внешними подключения исследуемого устройства. серии Компакт устройствами; В ПО реализованы 3 алгоритма расчёта ● набор дополнительных фильтров параметров оснастки, в зависимости от элек- Анализаторы цепей векторные (ВАЦ) трической длины и максимальной частоты. S50x4x предназначены для измерений В алгоритмах использованы методы разде- комплексных коэффициентов передачи ления S-параметров цепей, фильтрации и и отражения (элементов матрицы рассе- стробирования во временной области. яния) многополюсников. www.planarchel.ru/ К серии ВАЦ S50x4x относятся модифи- [email protected] кации S50244, S50444, которые отличают- +7 (351) 729-97-77 ся друг от друга верхней границей диапа- зона рабочих частот и количеством изме- рительных портов. Данная серия ВАЦ обеспечивает рабо- ту в диапазоне частот до 44 ГГц и явля- ется самой высокочастотной среди всех векторных анализаторов цепей серии «Компакт». Кроме того, несмотря на ком- 4 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

РЫНОК На правах рекламы ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Усовершенствованный России и стран зарубежья изделие значи- вой защиты. Норма на фазовые шумы (ФШ) ультрапрецизионный тельно доработано. Благодаря усовершен- генератора при отстройке 1 Гц – 124 дБн/Гц. термостатированный ствованию технологического процесса на кварцевый генератор данный момент ГК336-ТС доступен для се- Генератор может быть использован в раз- ГК336-ТС от АО «Морион» рийных поставок с нормой на кратковре- личном метрологическом оборудовании, менную нестабильность частоты (КНЧ) в квантовых стандартах частоты, физиче- АО «Морион» (Санкт-Петербург), веду- на 1 с до 8×10–14 и 7×10–14 для ГК336R-ТС. ских исследованиях, астрофизическом обо- Выходная частота генератора – 10 МГц. Тем- рудовании и многих других применениях. щее предприятие России и один из миро- пературная нестабильность до 2×10–11, что вместе с реализованными в генераторе те- На графиках представлены типовые за- вых лидеров в области разработки и се- пловым экранированием и защитой от ди- висимости КНЧ и ФШ для ГК336-ТС. намических изменений внешней темпера- рийного производства пьезоэлектронных туры позволяет реализовать крайне низкую Габаритные размеры: 92×80×50 мм. КНЧ без сложной дополнительной тепло- Дополнительная информация об этих и приборов стабилизации и селекции часто- других новых приборах доступна на сайте. ты, сообщает о доработке ультрапреци- www.morion.com.ru +7 (812) 775-95-65 зионного термостатированного кварце- вого генератора ГК336-ТС. Популярное у наиболее требовательных заказчиков из LT5549 КНЧ [Uref/2] LT5549 Шумы [Uref/2] 1*10–12 dB –90,0 1*10–13 –100,0 –110,0 10,00 100,00 –120,0 0,10 1,00 10,00 100,00 1k 10k 100k 1M –130,0 –140,0 –150,0 –160,0 –170,0 Ts,s Герметичные жидкостные Конструктивно жидкостные соедините- чим давлением, диапазоном температур, соединители ли состоят из муфты и штекера (ниппеля). условиями эксплуатации, видом монтажа. Муфта состоит из корпуса, механизма фик- Поэтому мы всегда имеем возможность Вот уже на протяжении 4 лет АО «Завод сации, обратного клапана, эластомерных разработать и изготовить соединители по «Снежеть» серийно производит соедини- уплотнителей. Штекер имеет корпус, об- требованиям и характеристикам, согласо- тели жидкостные (СЖ), которые являют- ратный клапан и эластомерный уплотни- ванным с заказчиком. ся аналогами гидравлических разъёмов тель соединительного элемента. швейцарской фирмы Staubli. www.sneget.ru Благодаря современным технологиям +7 (4832) 78-88-33 Быстроразъёмное соединение – одно из разъёмы серии СЖ очень удобны, надёж- самых удобных и эффективных приспосо- ны, универсальны, а потому крайне вос- блений, используемых при соединении требованы практически во всех отраслях: технических креплений оборудования и от транспорта и сельского хозяйства до гидравлических, пневматических маги- пищевой промышленности, нефтепере- стралей. Его основным назначением яв- работки и медицины. ляется оперативная сборка/разборка ги- дролиний, снятие и замена деталей гидрав- АО «Завод «Снежеть» выпускает широ- лических узлов и систем без применения кий ассортимент быстроразъёмных сое- специальных инструментов или устройств динений, которые отличаются: материа- и без потери рабочей жидкости в системе. лом исполнения, видом сочленения, рабо- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 5

РЫНОК На правах рекламы Современный отечественный ● серии DSC, KTA фирмы Teapo, Япония, и др. ● номинальная ёмкость, Сном, мкФ = 10÷2200; электролитический КонденсаторыК50-104ЕВАЯ.673541.062ТУ– ● допускаемое отклонение ёмкости конденсатор К50-104 широкого применения полярные, постоянной ёмкости, предна- (25˚С, 50 Гц), % = ±20; производства АО «Элеконд» значены для работы в цепях постоянного ● температура эксплуатации –40…+105°С. и пульсирующего токов вторичных источни- Надёжность работы аппаратуры во мно- ков питания и преобразовательной техники. Для опробования конденсаторов в соста- гом зависит от качества комплектующих Особенностью данных конденсаторов явля- ве разрабатываемой аппаратуры АО «Эле- её элементов. К таким элементам можно ется увеличенная наработка более 5000 ч конд» готово предоставить образцы кон- отнести алюминиевые оксидно-электро- при Траб. = 105°С, что позволяет применить денсаторов в необходимом ассортименте. литические конденсаторы. Учитывая со- данный конденсатор в ответственной аппа- временные требования, предъявляемые ратуре. Конденсаторы упаковываются как www.elecond.ru к аппаратуре, АО «Элеконд» разработа- для механической установки на плату, так [email protected] ны и серийно изготавливаются малога- и в блистер-ленту для автоматизированно- баритные алюминиевые оксидно-элек- го монтажа в аппаратуру. Изготавливаются +7 (341) 474-32-48 тролитические конденсаторы с радиаль- конденсаторы в климатическом исполнении +7 (341) 474-27-53 ными проволочными выводами К50-104 «УХЛ», «В» и в очехлённом корпусе, что по- ЕВАЯ.673541.062ТУ общепромышленно- зволяет предотвращать случаи короткого го назначения с ценовыми, технически- замыкания через корпус конденсатора на ми и эксплуатационными характеристи- трассировку печатной платы и другие элек- ками, превосходящими зарубежные ана- тронные компоненты, а также частично за- логи, такие как: щищает конденсатор от воздействия внеш- ● серии SHG, SHF фирмы Shelcon; них электромагнитных полей. ● серии UPW, UCY фирмы Nichicon, Япония; ● серии SH, SE-K фирмы Yageo, Тайвань; Основные характеристики: ● номинальное напряжение, Uном, В = 16÷100; Резисторы постоянные Основные электрические характеристики резисторов: непроволочные мощные Р1-152 Номинальная Диапазон значений Допускаемое Предельное Температурный мощность номинального отклонение рабочее коэффициент АО «НПО «ЭРКОН» предлагает к при- сопротивления сопротивления, % сопротивления, ppm/ºС менению постоянные непроволочные рассеяния, Вт (ряды E24, E96) напряжение, В мощные резисторы Р1-152 для навесно- го монтажа, предназначенные для работы 5 750 От +20ºС до От –60ºС до в электрических цепях постоянного, пере- менного и импульсного токов, в том чис- От 1 Ом до ±1; ±2; ±5; ±10 +200ºС +20ºС ле в качестве разрядного устройства кон- 20 МОм денсаторов. 10 1000 ±50 ±150 Рабочий диапазон температур резисто- ров от –60 до +200ºС. троприводах, оборудовании в услови- Более подробная информация о но- ях воздействий внешних факторов, винках и серийно выпускаемой продук- Резисторы Р1-152 применяют в про- требующих высокой стабильности и ции представлена на сайте. мышленных источниках питания, элек- надёжности характеристик, в том чис- ле с целью защиты обслуживающего www.erkon-nn.ru персонала. +7 (831) 202-25-52 +7 (831) 465-64-31 Вид резистора L, мм H, мм A, мм Ød, мм Габаритный чертеж Внешний вид Р1-152-5-1 38–2 22±1 5+0,3 Р1-152-10-1 Р1-152-5-2 55–2 32±1 5+0,3 Р1-152-10-2 25±1 5+0,3 6 38–2 22±1 55–2 32±1 5+0,3 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Что «делает» искусственный интеллект в России Андрей Доезжаев вом режиме запустил систему «Вепрь» для выявления потенциальных точек Российский мегаполис сложно представить без платформенных напряжённости в сети, способных пере- решений, их значительную часть составляют разработки с расти в информационные угрозы. Раз- применением искусственного интеллекта (ИИ) с перспективой замены работка информационной системы стеков импортного ПО. Таков ключевой ИТ-тренд 2023 года, он имеет велась и в 2022 году [6]. «Вепрь» кор- шансы надолго остаться в памяти. ИТ-специалисты, эксперты в сфере релируется с системой «Окулус», кото- технологий сходятся во мнении, что нейросети с применением ИИ рая уже действует с февраля 2023 года заменят часть профессий, что приведёт к сокращению сотрудников. и выявляет нарушения российско- В статье предложен анализ ситуации с внедрением ИИ в разных сферах го законодательства на фото и видео, жизни. в том числе в социальных сетях и мес- сенджерах [7]. Разумеется, эти раз- Отечественные разработки извещения об изменениях в расписа- работки в умелых руках повышают ИИ в городском и нии является основанием для взыска- контроль в условно открытом инфор- коммунальном хозяйстве ния морального вреда. Разумеется, для мационном пространстве (Интернете), того, чтобы решение Фемиды состоя- совершенствуют уровень контроля за При вводе в форму поиска словосо- лось в вашу пользу, нужно озаботить- гражданами. Это даёт пользователям, четания innovations in neural networks ся доказательной базой, подтвердить – правоохранительным и надзорным (инновации в нейросетях) выдаётся зафиксировать проезд, в частности органам небывалые доселе перспективы огромный массив ответов. Среди них свидетельскими показаниями, время в части установления фактов правона- выделяется Национальный проект прибытия к месту и т.д. То же по ана- рушений в форме публикации несанк- «Цифровая экономика» с разделом логии касается изменения работы госу- ционированных мнений или высказы- «Информационная инфраструктура», дарственных органов, точек питания, ваний. Особый контроль означенных состоящим из нескольких инициатив. почтовых отделений, библиотек, да систем направлен на нелояльные соци- ИИ для контроля за ДТП, обработки и всего на свете. К примеру, в некото- альные группы, «лидеров мнений» информации контакт-центров, мони- рых учреждениях, предназначенных с большим количеством подписчиков торинга среды. Близкие перспективы для услуг гражданам, до сих пор ман- и общественных деятелей. С правовой использования ИИ демонстрируют в кируют оперативным информирова- точки зрения применение «Окулуса» Сеуле, где по принципу метавселен- нием в открытом доступе об измене- и «Вепря» вполне законно и соответ- ной разработана городская приёмная. нии режима работы, расписания, и чем ствует требованиям правопримени- Вопрос – когда подобные технологии дальше от столицы – тем чаще встре- тельной практики, когда в качестве станут массово применяться в государ- чается такая проблема. Подобных ана- доказательства противоправной дея- ственных сервисах России – остаётся хронизмов повсюду ещё предостаточно. тельности необходимо подтвердить, открытым. Тем не менее отечествен- зафиксировать и, главное, доказать ную систему «Госуслуги», постоян- В секторе сотовой связи, время, место, способ. При совпаде- но совершенствуемую, позициониру- контроля Интернета нии трёх «параметров» доказательная ют как весьма конкурентоспособную и социальных сетях база для суда считается оформленной. даже относительно стран, где давно Таким образом, означенные интеллек- развит деловой электронный доку- В 2021 году мобильная связь по стан- туальные мониторинговые системы ментооборот. В Пекине, Сеуле, Нью- дарту 4G/LTE стала доступна в 1201 служат для выявления запрещённо- Йорке и Москве блокчейн стал частью условно малом населённом пункте, го контента, фиксации правонаруше- государственных сервисов – в культуре, в которых проживает от 100 до 500 чело- ния по IP-адресу, месту и личности, сохранности реестров, архивной рабо- век, а в 2023 году количество таких пун- и, собранные в автоматическом режиме те, распределении мест в жеребьевках ктов возросло вдвое. Базовые станции мониторинга с помощью ИИ, сведения спортивных соревнований и др. Это не подключаются по волоконно-оптиче- являются «заявкой» для возбуждения что иное, как свидетельство платфор- ским линиям связи (ВОЛС) – от этого административного или уголовного менных решений. зависит качество и высокая скорость производства. Дискуссионным остаёт- интернет-соединения. С технической ся вопрос о роли контроля за самими Перспективы в правовом стороны так обусловлен количествен- пользователями подобного ПО. поле ный рост и качество перспективных интеллектуальных систем в области Рассматриваемые системы иллю- Может быть интересным знако- контроля информации, они пополня- стрируют новый вид метапознания вое определение Верховного суда РФ ются новыми отечественными разра- в Интернете. Функционируя в авто- от 14 февраля 2023 г. № 4-КГ22-55-К1 ботками. Главный радиочастотный матизированном режиме монито- о том, что пассажир имеет право на центр (ГРЧЦ) как подведомственное ринга, пока полностью не избавле- достоверную и полноценную информа- Роскомнадзору учреждение в тесто- ны от контроля операторами: не все цию об автобусных рейсах, а отсутствие СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 7

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ риски – вызовы времени ИИ опреде- Рис. 1. Иллюстрация выбора решений с помощью нейросетей ИИ ляет однозначно, в некоторых случаях важен контекст и совокупность факто- динамично меняющейся «дорожной быть сравнима с анахронизмом эпохи – ров (форма, мотивы, личность, часто- ситуации». За всем этим «маячат» методом библиотечной абсорбции, то та – системность и др.). большие перспективы использования есть поглощением частного общим, ИИ и нейросетей. когда человеку необходимо интеллек- Чем интересна особенность мони- туально освоить и обобщить резуль- торинга данных в открытом доступе Выявление гениальности таты многих экспериментов. Коллек- (куда, несомненно, включено и отсле- и значимых факторов с тивы учёных мужей, изучая большие живание по видеокамерам) в части помощью ИИ объёмы информации по теме, даже в применения правоохранителем? Библиотеке Конгресса США, считаю- Тем, что система безапелляционно Родоначальник антропологическо- щейся лучшей мировой копилкой по фиксирует нарушения. Если чело- го направления в криминологии и разным отраслям теоретических и при- век-гражданин уже совершил ошиб- уголовном праве, судебный психиатр кладных знаний, не смогли бы быстро ку, нет возможности обратимого про- Чезаре Ломброзо (1835–1909) в работе прийти к новым идеям, как это дела- цесса; с одной стороны, может быть, «Гениальность и помешательство» не ют теперь ИИ и нейросети. это является фактором снижения кор- только привёл примеры конкретных рупционных рисков, но, с другой сто- людей предшествующего и современ- ИИ для совершенствования роны, делает фигуранта зависимым от ного ему времени, включая Ампера, коммуникации ИИ, созданного людьми. В методике Свифта, Ньютона, Руссо, Шопенгауэ- и образования личности определения экстремистских прояв- ра и многих других, но в главе 4 обо- лений, состоящей из 6 пунктов, есть значил влияние метеорологических Предметом длительных исследова- даже «оправдание экстремизма», а пра- явлений на рождение гениальных ний в психологии и неврологии явля- вовой механизм привлечения к ответ- людей. Одним из таких явлений явля- ется определение влияния индиви- ственности доказывается с помощью ется температура окружающей среды. дуальных характеристик поведения в том числе обучаемых систем с ИИ. Несомненно, Ломброзо предвосхитил человека и его восприятия окружаю- Несмотря на наличие методических много ожиданий, а на его (и других) щими для выработки методов совер- указаний для экспертного и судей- идеях научный мир далеко продвинул- шенствования, изменения, влияния ского сообщества, разработки кото- ся как в созидательном, так и в разру- социальной коммуникации. Перспек- рых в научной сфере продолжаются шительном направлении. Ко второму тивное исследовательское направле- (недавно определилась новая науч- относят научные разработки в обла- ние в науке получает новый импульс, ная область знаний – деструктология, сти вооружений. А к первому – услов- когда учёные и разработчики приме- способная объединить специалистов но полезные достижения ИИ, многие няют для экспериментов современ- разных профильных сфер), субъектив- из которых принадлежат медицинской ную РЭА и возможности нейросетей. ных ошибок до сих пор не избежать, науке; так, в 2022 году с помощью ИИ С помощью обучаемых нейросетей потому что самосознание людей в кон- в исследовании JCI учёными Орегон- определение персональных характери- тексте субъективного выбора – дина- ского университета установлено, что стик личности осуществляется быстрее мически меняющаяся характеристи- препарат от псориаза помогает в борь- и точнее, что очень важно в условиях ка действия. Следовательно, человек, бе с алкогольной зависимостью. То, больших массивов данных для вычис- к которому будут пытаться применить на что разуму человека-исследовате- лений [3]. обоснованное законом преследование, ля потребовалось бы ещё несколько должен – по основанию психологиче- лет или десятилетий, искусственный Пока самосознание типичного чело- ской сущности и инстинкта самосохра- интеллект с помощью нейросети выя- века разумного работает с ценностны- нения – находить возможности и мето- вил быстрее, причём важно: это реали- ми решениями, не подразумевающи- ды для обмана системы ИИ. К примеру, зовано не в формате гипотез и идей, ми единственно правильного варианта используя эзопов язык и другие мето- а обеспечено доказательной базой со действий. Типичный когнитивный ды, чтобы не подпадать под условия ссылками на известные работы при- стиль осознания смысла информации трёх оснований, о которых сообща- знанных в научном сообществе специ- характеризуется тем, что от восприя- лось выше. Таким образом, интуитив- алистов. На рис. 1 представлена иллю- тия к ценности в один момент време- ная модель совместима с применени- страция выбора решения с помощью ни предполагается один объективно ем метапознания действий человека нейросетей ИИ. правильный ответ; это перцептивное при совершении ценностного выбора, решение. Но возможности мозга всег- зафиксировав который система фор- Речь идёт о значительном повыше- да были шире. Другое дело, что мозг мирует сигнал-решение. Тем не менее нии скорости определения перспек- человека не может обработать значи- использование метапознания при ана- тивных решений в большом массиве тельный массив вариантов и быстро. лизе публикаций в открытом доступе данных. Ситуация по аналогии может Это связано с функционированием и и ценностного выбора, предшествую- щего им, имеет ключевое значение для безопасности государственного строя. А оценивание этого не является пред- метом статьи. То же касается возмож- ных решений – от смены направлений деятельности, работы до решений по 8 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Рис. 2. Сенсорный ортопедический протез с датчиками фирмы Scaime Рис. 3. Вид на датчик усилия фирмы Scaime и место его расположения в ортопедическом протезе «устройством» ограниченной памяти персональные качества. Интересна ми, налагаемыми сенсорной трансдук- человека, субъективным влиянием сти- «схема выбора», вариативные мета- цией. К примеру, различение цветов мула и мотивации деятельности. Если ния внутренних предпочтений. При ограничено количеством типов колбо- предположить, что стимул неочевиден исследовании метапознания с помо- чек в сетчатке глаза, обонятельная дис- или, наоборот, «слишком очевиден», щью статистических моделей можно криминация ограничивается классами вариант решения уже присутствует в оценить связь между точностью – сде- рецепторов в носу [10]. В иных случа- условном списке, соответствующем лан ли верный выбор – и уверенно- ях поведение может быть связано со задаче исследователя, человеческий стью в правоте. Но в экспериментах, свойствами окружающей среды, отда- разум подгоняет «одно к другому»; посвящённых ценностному выбору, лённых от ограничений перифериче- проявляется пресловутый «чело- «точность» определить весьма трудно. ской трансдукции. Так, распознавание веческий фактор». Психоаналитик А в стандартной и статистической лиц привычнее с вертикальной пози- Д.А. Ольшанский, мой учитель и один модели поведения люди чувствуют ции обзора (относительно горизон- из основателей лакановского психоана- себя увереннее, когда принимают отно- тальной или диагональной) потому, лиза, на основе почти 20-летних иссле- сительно простые решения. что преимущественно в нашем окру- дований утверждает, что поведение жении мы сталкиваемся с вертикаль- человека определяется тем, что мозг Для выявления нейронной основы ным форматом обзора (чаще ходим, принял решение заранее. Действия – процесса принятия решений, кроме чем лежим). Физиологические факто- это результат заранее обдуманного ана- прочего, исследователи применяют ры и факторы окружающей среды фор- лиза тогда, когда ситуация не является МРТ [10]. Во многих исследованиях мируют не только поведение человека, внезапной. Так или иначе, мы посто- субъективных решений определение но и его двигательную активность. Это янно прокручиваем разные варианты ценности различных смыслов и пред- знание важно для разработки прибли- тех или иных решений, а те, кто делает метов коррелировало с активностью жённых к естественным, адаптирован- это систематически и профессиональ- вентромедиальной префронтальной ным сенсорным протезам (протезам, но, становятся гроссмейстерами в шах- коры мозга. Когда испытуемые были оснащённым датчиками), их проек- матном спорте. уверены в своем выборе, в этой обла- тирование выигрывает с расширени- сти наблюдалась мощная активация ем возможностей программирования Что касается нейросетей с ИИ, суще- нейронов [9]. И напротив, латераль- датчиков. На рис. 2 представлен сен- ствует иной стиль поиска решений, не ная фронтополярная кора – область сорный ортопедический протез с дат- подразумевающий одного объективно мозга, обеспечивающая метакогнитив- чиками фирмы Scaime. правильного ответа, а основанный на ную чувствительность, определяла уве- вариантах – это ценностные решения ренность в решениях, но относительно На рис. 3 представлен датчик усилия (в отличие от перцептивных). Проил- невосприимчива к ценности. Да, люди фирмы Scaime и место его расположе- люстрируем разницу простым приме- чувствуют, когда действуют в соответ- ния в ортопедическом протезе. ром из области бихевиоризма. Увидев ствии со своими ценностями, а знание яблоко или апельсин на столе, чело- о самих себе имеет схожую с метапоз- Это прочный и лёгкий титановый век примет перцептивное решение – нанием нейронную основу, задейство- датчик. Измерение усилия на колен- хочет ли он именно теперь откушать, ванную при принятии решений [2]. ном протезе позволяет хорошо адап- в то время как для принятия цен- Эксперименты показывают, в каком тироваться и управлять ходьбой по ностного решения важно – хочет ли смысле человек действительно может любой местности. он продегустировать именно яблоко «хотеть» чего-то. В некоторых случаях или апельсин. Выражая предпочтение естественно связать поведение с физи- Тем не менее ограничения и про- через выбор, человек манифестирует ологией и, в частности, с ограничения- гнозирование поведенческой актив- ности трудно определить из-за меня- ющихся условий окружающей среды СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 9

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ во время эволюции или развития, Рис. 4. Нейронная сеть по схеме последовательного соединения выходов одних а иногда такой подход для людей эти- нейронов со входами других чески неприемлем. Глубокие сверхточ- ные нейронные сети (ГНС) применяют в [8] версии данное значение умно- Практические в разных сферах деятельности челове- жить на 200 (секундная работоспо- инновационные ка. Так, моделированные представле- собность) и еще на 1000 (количество разработки против стресса ния слухового нерва размером 100 на соединений), получим скорость рабо- 1000 мкм подвергали анализу в ГНС, ты мозга, равную 20 квадриллионам Исследователи из Корнельского уни- состоящих (каждая) из ряда слоёв пря- операций в секунду. Можно сказать, верситета создали прототип устройства мой связи. Слои иерархически орга- что мозг вырабатывает энергию, услов- для пассивного снятия стресса, прин- низованы и реализовывали одну из но равную 10 Вт. Предположительная цип работы которого основан на погла- операций: линейную свёртку, точеч- ёмкость мозга в электронных терми- живаниях. Лучше всего оно работает ное нелинейное выпрямление, объе- нах составляет около 1000 терабайт [8], на участках кожи с волосяным покро- динение средневзвешенных значений, притом что искусственный нейрон вом, но нужный эффект достигается пакетную нормализацию, линей- как нелинейная функция от линей- и на гладкой коже. Эксперименты на ное преобразование, регуляризацию ной комбинации всех входных сиг- добровольцах доказали его эффектив- отсева и классификацию softmax [2]. налов является упрощённой моделью ность в снижении уровня стресса без Справедлив вопрос: уместно ли естественного нейрона. В обоих случа- создания каких-либо затруднений для использовать современные ГНС, что- ях – натуральном и искусственном – пользователя. При исследовании, опи- бы получить нормативное представ- функция активации мозговой дея- санном в [2], [5], выявлено 7 «общих ление о сложных задачах восприятия? тельности одна: результат размышле- стрессовых» генов, но с разными функ- В этой связи важен нормативный ана- ния определяется на выходе. Объеди- циями: энергетический обмен веществ, лиз, но для большинства прикладных нённые в сеть искусственные нейроны управление молекулами кальция, регу- задач получение верифицируемых представляют схему последовательной лирующего внутренние органеллы оптимальных решений аналитиче- нейронной сети (рис. 4) [8]. и реакцию на окружающую среду, ски трудноразрешимо. Свойства сен- а также соединение клеток друг с дру- сорной трансдукции сложны, а пара- Модель нейронной сети с высокой гом и взаимодействие. Насыщенность метры естественных, биологических производительностью определяется клетки мозга молекулами кальция факторов и окружающей среды труд- случайной архитектурой, состоящей из и скорость движения соответствующе- но определить математически. В этих нескольких слоёв с прямой связью, реа- го потока является основополагающим целях архитектуру общего назначе- лизующих операции линейной свёрт- фактором реакции организма на окру- ния DNN оптимизируют для сложных ки, нелинейного выпрямления, нор- жающее воздействие, в частности, на реальных задач. Привлекательной аль- мализации и объединения (рис. 4). температуру воздуха, о чём мы будем тернативой также служит сбор мно- Разработчики в области высоких тех- говорить далее. жества аттракторов и оптимизация нологий используют архитектуру DNN модели для выполнения конкретной для понимания поведения в норматив- Перспективные исследования ген- задачи. Даже не являясь оптимальны- ных терминах, где присутствуют ней- ной инженерии показывают, как ми, вычислительные модели с помо- ронные связи. Тема, так же как созда- на состояние клетки влияют лекар- щью ИИ могут выявить ограничения, ние нейросетевого инструмента для ства от психоневрологических рас- дающие представление о прогнозиру- высокопроизводительной обработки стройств. Хронический стресс – залог емом поведении человека. Это пер- информации общегосударственного повышенной тревожности, депрессив- цептивные решения с учётом персо- применения на основе фотонной тех- ных состояний, мании, психозов и др. нальных сенсорных входных данных и нологии, отлично раскрыта в [8]. При- нозологий, связанных с деформацией сенсорных рецепторных ответов. Пока том что характеристики восприятия эмоционального состояния. При нали- биологические системы восприятия конкретного параметра проявляются чии средств влияния на молекулярный не достигают оптимальной произво- в оптимизированных DNN, изучение и фундамент клетки мозга и нейронных дительности, люди обладают поведен- сопоставление разных вариантов архи- цепей можно корректировать «общий ческими характеристиками идеальных тектур привели к широкому распреде- ген» стресса [2]. С психологической экспериментаторов, что также идёт лению обучающих задач [9]. точки зрения объяснимо, как методы на пользу развитию ИИ. против стресса делают для организма Архитектура нейронной сети и сетевая нейрофизиология На производительность искусствен- ной нейронной сети влияют как кон- кретные факторы, полученные во время её «обучения», так и параме- тры, определяющие архитектуру сети. Активность человеческого мозга оце- нивают в 100 млрд нейронов. Если по предложенной и обоснованной 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ DC мотор+привод Удлинительная пружина Таймер Фактор воздействия Рис. 5. Вид электронного тренажёра против стресса Рис. 6. Электронный тренажёр с вибрационным приводом, вид сбоку главное – вынуждают человека что-то ли мягкой щеткой». При обсуждении ными) вполне могут возникать. Пока делать. Варианты: медитация, йога раз- этой новации люди нередко задавали ИИ работает в связке с журналистами- ных видов с элементами дыхательной вопросы, их волнующие: а разработа- людьми и подконтролен им, опасать- гимнастики и даже банальная физиче- ны ли версии устройства для домаш- ся, казалось бы, нечего, ИИ не предна- ская активность – зарядка; при таком них животных, а также для крупного значен для замены труда журналиста, систематическом движении стресс уже рогатого скота? корректора и редактора в человеческом ощущается меньше, ибо человек при- обличье. обретает или восстанавливает способ- Примеры экосистемы ность влиять на события, физически или ИИ на замену человеку Следующий пример связан с интер- чувствует «прилив силы». Есть актив- нет-браузером Opera, где разработчики ные и пассивные методы снятия стрес- Технологии ИИ для расширения воз- обучили ИИ выдавать краткое содер- са. Первые касаются коррекции изме- можностей своей платформы при обра- жание статей с помощью механиз- нения химического состава нейрона, ботке информации активно использу- ма и чат-бота ChatGPT, но функция в том числе методом, рассмотренным ются в холдинге The Arena Group, где, только тестируется. Новый функци- выше, вторые – связаны с внешним в частности, научились писать статьи с онал связан с инструментом «Сокра- воздействием. Объятия, похлопыва- помощью ИИ, и так (небесспорно пока) тить», встроенным в рабочую панель ния по плечу, поглаживания по руке – оптимизировать процессы подготовки окна браузера справа от адресной стро- аффективные прикосновения – это контента и публикаций. Однако, если ки. После клика в левой части рабо- разновидность тактильного контакта. ИИ пока не может создавать выдающи- чего стола возникает окно ChatGPT, Они используются одной живой осо- еся по качеству творения эпистоляр- где сгенерировано лаконичное описа- бью для успокоения другой – не обя- ного жанра, это не означает, что так ние статьи или просматриваемой веб- зательно применительно к людям, это не будет в будущем. Кроме того, ИИ страницы. Это позволит изучать крат- актуально и для высокоорганизован- позволяет открывать новые способы кое описание веб-страницы на манер ных млекопитающих. Это свойство привлечения клиентов, а это уже бес- изучения в школе краткого содержания легло в основу устройства тактиль- спорный факт. ИИ-технологии при- крупных литературных произведений. ного воздействия с элементом лег- меняют для проверки на оригиналь- кой вибрации (рис. 5). На закреплён- ность текста, всех видов символьных Выводы ной на предплечье пластине (рис. 6) и смысловых ошибок, включая син- с помощью миниатюрного электроме- таксис, для анализа новостной повест- Национальная стратегия развития ханического привода по руке (коже) ки, быстрого выбора актуальных тем ИИ на период до 2030 года предпола- перемещается кусочек синтетическо- и подборки сопутствующих материа- гает переход от импортозамещения го меха, создавая приятный эффект лов из архивов. Автоматизация обра- отдельных ИТ-продуктов к формиро- поглаживания. Практические экспери- ботки информации позволяет снизить ванию стековых российских платформ, менты показали, что отрицательного нагрузку на людей и ускорить созда- замещающих импортное ПО. В прин- физического воздействия устройства ние новых объектов интеллектуальной ципе, он состоялся, хоть и нуждается на поверхность кожи и участки орга- собственности, право и ценность кото- в совершенствовании, которому, как низма не заметно. При этом уровень рых владельцы, разумеется, закрепля- известно, нет пределов. В этом аспек- стресса во время работы устройства ют за собой. Однако из проблемного те крайне важно, чтобы профильные снижается примерно вдвое. Таковы поля «вырисовывается» непроработан- специалисты в разных сферах приме- результаты исследований и описа- ная пока зона и критерии юридической нения ИИ (интеграторов) работали ний в [4]. Эффект напоминает сен- ответственности за нарушения в обла- слаженно и поддерживали систему в тенцию классика с мировым именем сти создания объектов ИИ. К приме- целом. Что касается замены природ- Н. Гоголя: «Хорошего обращения чело- ру, споры между правообладателями ных биологических организмов с помо- века завсегда видно – он не ест, не пьёт, таких инновационных объектов в опре- щью ИИ, то она произойдёт в будущем а сыт». Остальные показатели функци- делённых ситуациях (при использова- по тем условиям и с теми ограниче- онирования организма не меняются. нии однотипных лингвистических баз, ниями, которые установят люди. Обу- При испытаниях фиксировали впечат- словарей, составов облачных храни- чаемые нейросети и ИИ значительно ления людей, участвующих в экспе- лищ, которые для экономии ресурсов – опережают биологические возможно- рименте: «как будто меня поглажива- особенно в российской традиции – сти homo sapiens в области быстрого постараются делать унифицирован- анализа, принятия не ангажирован- ных «человеческим фактором» реше- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 11

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ний, поиска и фильтровки информа- ственным биологическим процессам, 4. Мартыненко А. Простейшее устройство ции и становятся безальтернативными пока это лишь перспективные палли- незаметно для носителя снижает уро- моделями биологического обучения и ативы с приближением к функциона- вень его стресса вдвое // URL: https:// системной эволюции, оптимизирован- лу нейронных сетей в мозгу человека. www.techcult.ru/science/11843-ustrojstvo- ной для обучения с учётом конкретных Он, как известно, до конца не изучен. snizhaet-uroven-stressa. задач. Уже есть сферы, где ИИ нет рав- Представления обученной нейронной ной и эффективной замены. Это мы сети и представления активного моз- 5. У людей, крыс и рыб нашли общие «гены обсудили в статье. Да, профессионалы га могут не совпадать, что приводит стресса» // Наука и жизнь. 2023. № 3. научились жить в режиме многозадач- к различиям в «поведении» ИИ по срав- URL: https://www.nkj.ru/news/47441/. ности. Но «много» – не значит цифры нению с людьми. Тем не менее отно- с несколькими нулями. Мозг челове- сительно быстрое обучение нейросе- 6. Роскомнадзор запустит систе- ка, даже одарённого, с его биологиче- тей с ИИ даёт широкие перспективы их му «Вепрь» для выявления угроз в ской природой не способен анализи- развития и оптимизации. Но главная Сети // URL: https://ria.ru/20230220/ ровать ситуации в режиме сложных проблема остаётся неразрешённой – roskomnadzor-1853058079.html?utm_ многофакторных задач одновремен- как человек будет контролировать их, source=yxnews&utm_medium=desktop. но по тысячам обозначенных критери- ибо такой контроль необходим. ев и примеров; не имеет такой физи- 7. Роскомнадзор запустил систему поис- ческой аналитической способности. Литература ка запрещённого контента в Сети «Оку- С другой стороны, ИИ пока не достиг лус» // URL: https://ria.ru/20230213/ уровня восприятия информации в кон- 1. Аванти К.-А. Почему люди злые? okulus-1851607639.html. тексте, когда даже тональность голоса // URL: https://www.shkolazhizni.ru/ при одном и том же выражении пока- psychology/articles/108266/. 8. Сведе-Швец В. Разработка 3D фотон-элек- зывает отношение к действительно- тронной матричной нейросетевой рекон- сти, сопереживания и «человеческо- 2. Демин К.А., Кротова Н.А и др. Эволюци- фигурируемой платформы для высоко- го участия»; он избыточно логичен, онно законсервированные паттерны экс- производительной обработки информа- а потому полной замены человеку прессии генов для аффективных рас- ции // Современная электроника. 2023. обеспечить не может. Неразреши- стройств, выявленные с помощью межви- № 1. URL: https://www.soel.ru/online/ мые пока различия приводят к услов- дового транскриптомного анализа мозга razrabotka-3d-foton-elektronnoy-matrichnoy- ной разнице поведения человека как у людей, крыс и рыбок данио // Scientific neyrosetevoy-rekonfiguriruemoy-platformy- биологической системы и оптимизи- Reports, дек. 2022. URL: https://www. dlya-vysokoproiz/. рованной для помощи ему нейрон- nature.com/articles/s41598-022-22688-x. ной сети ИИ. Поскольку архитектуры 9. Седдлер М. и др. Модели глубоких ней- нейронных сетей с применением ИИ 3. Келл А. и др. Модели сенсорных систем ронных сетей // URL: https://www.nature. далеки от полного соответствия есте- с глубокими нейронными сетями // com/articles/s41467-021-27366-6/figures/2. Scientific Reports. 2019. № 55. С. 121– 132. URL: https://www.nature.com/ 10. Флеминг Г., Стивен М. Метамышление. articles/s41467-021-27366-6. Как нейронауки помогают нам понять себя. М.: Individuum, 2023. 288 с // URL: https://nplus1.ru/blog/2023/02/20/the- science-of-self-awareness. НОВОСТИ МИРА «Росэлектроника» начала Разработка отличается простотой на- вычайных ситуаций (МУС ЧС). Комплексы выпуск компактных станций стройки и представляет собой универсаль- на базе специализированного автомобиля спутниковой связи ную платформу, совместимую с широким КАМАЗ повышенной проходимости выпу- спектром модемного оборудования. Бла- скаются Рязанским радиозаводом (входит Холдинг «Росэлектроника» Госкорпо- годаря сменным облучателям радиостан- в «Росэлектронику») и поставляются МЧС рации Ростех начал поставки компактных ция способна работать в Ku-, Ka- и Q/Ka- России. спутниковых станций для организации ши- диапазонах частот. рокополосной связи в полевых условиях. Новая радиостанция – это инициа- Оборудование способно работать при экс- Изделие включено в состав мобильных тивная разработка НПЦ «Вигстар» для тремальных температурах, высоких ветро- узлов связи для работы в условиях чрез- гражданского рынка, не имеющая отече- вых нагрузках и при этом помещается в ственных аналогов и не уступающая по обычный рюкзак. техническим характеристикам зарубеж- ной аппаратуре. Решение может приме- Новая радиостанция, разработанная няться не только службами экстренного НПЦ «Вигстар» (входит в «Росэлектро- реагирования, оборудование позволяет нику»), обеспечивает скорость переда- оперативно организовать спутниковый чи информации по спутниковому каналу канал, например, во время ремонтных работ связи от 2 до 4 Мбит/с. Общий вес изде- на удалённых промышленных объектах, лия в зависимости от модификации со- или обеспечить связь при проведении вы- ставляет от 5 до 10 кг, диаметр разбор- ездных мероприятий. Первые серийные из- ной антенны – 55 см, а развёртывание делия уже отгружены Рязанскому радио- радиостанции занимает не более двух заводу для оснащения МУС ЧС, расска- минут. Оборудование способно работать зал генеральный директор НПЦ «Вигстар» при температуре от –45 до +55°С и вы- Анатолий Попович. держивает жёсткий шторм со скоростью ветра до 30 м/с. industry-hunter.com 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НОВОСТИ МИРА Найден мостик перехода ром образцов нитрида бора, что затрудня- Антисанкционный абсолютно от электроники к фотонике ет экспериментальные измерения. Физики весь: выпущен ПК из МФТИ смогли определить показатель на российском процессоре Физики из МФТИ изучили оптические преломления и анизотропии вещества в с отечественной ОС свойства нитрида бора (незаменимого ком- широком диапазоне от 250 до 1700 нано- понента для двумерных материалов) и обна- метров с помощью эллипсометрии и ска- Российская компания Mobile Inform Group ружили, что он обладает рекордным пока- нирующей оптической микроскопии. Мак- (MIG) выпустила системный блок «Акинак» зателем преломления в ультрафиолетовом симальное значение показателя прелом- на базе отечественного процессора «Скиф». свете. Это значит, что материал может стать ления в ультрафиолетовом свете на длине Чип разработан зеленоградским НПЦ «Эл- основой разработок в области нанофото- 250 нанометров составило 2,75, что позво- вис» в 2021 году. Новинка получила также ники, в частности заменить электронные ляет создавать фотонные элементы поряд- материнскую плату собственной разработки. компоненты в интегральных схемах ком- ка десятков нанометров. Столь миниатюр- пьютеров. Для демонстрации практическо- ные устройства можно использовать в фо- Сам процессор основан на архитектуре го применения нитрида бора учёные скон- тонных интегральных схемах компьютеров ARM и использует 4 ядра Cortex A53 (архи- струировали нанометровый волновод, по- вместо электронных компонент. тектура ARMv8 64 bit) на частоте 1,8 ГГц. казавший высокую эффективность. Работа В чипе есть видеомодуль PowerVR Series8XE опубликована в журнале Materials Horizons. Чтобы показать практические возмож- GE8300 с тактовой частотой до 850 МГц, под- ности нитрида бора, физики сконструиро- держка спутниковых навигационных систем Фотонные устройства передают информа- вали 40-нанометровый волновод – канал, и доверенный контур загрузки и управления. цию с помощью фотонов и в скором време- переносящий свет. Компьютерное моде- ни могут заменить электронные, поскольку лирование показало, что свет в волноводе На плате также распаян модуль еММС свет перемещается гораздо быстрее элек- распространяется практически без опти- 5.1 объёмом 32 ГБайт для загрузки систе- тронов, а при распространении сигнала в ческих потерь, не затухая. Также учёные мы. Есть 8 ГБайт ОЗУ LPDDR4, максимум этом случае нет потерь и нагрева из-за со- создали из нитрида бора модель хираль- составляет 64 ГБайт. Также есть microSD противления материала проводника. Од- ного зеркала – устройства, которое отра- до 32 ГБайт и интерфейс SATA II. На плате нако минимальный размер фотонных эле- жает закрученный в одну сторону поля- присутствуют два разъёма М.2, опционально ментов ограничен длиной волны проходя- ризованный свет и пропускает свет, за- можно установить в них накопители, но по щего света. Для создания нанометровых крученный в другую. Зеркало поможет умолчанию там есть модуль Wi-Fi и Bluetooth, устройств необходимо использовать мате- отличать биомолекулы, имеющие оди- а также модем 5G. риалы, пропускающие ультрафиолетовые наковый состав и строение, но несимме- волны, длина которых менее 300 наноме- тричные. Например, такой прибор нужен в В качестве ОС заявлен дистрибутив Linux тров. Более того, материал должен обла- фармакологии, поскольку описанные хи- из числа отечественных – самым подходя- дать высоким показателем преломления, ральные молекулы могут обладать раз- щим считают «Альт», но есть поддержка и чтобы ещё больше сжать волну, и быть до- личными свойствами. других решений. ступным: недорогим и простым в производ- стве. Физики из МФТИ ищут соединения, Низкие оптические потери, высокий по- Пока не сообщается, сколько стоит такой которые удовлетворяют всем указанным казатель анизотропии и рекордный пока- ПК, ведь производство буксует из-за отсут- условиям. затель преломления в ультрафиолетовом ствия процессоров. свете делают нитрид бора перспективным – Научный сотрудник Центра фотоники и материалом для создания нанофотонных industry-hunter.com двумерных материалов МФТИ Георгий Ер- устройств. молаев рассказывает: Георгий Ермолаев комментирует: Показатель преломления очень важен в – Ультрафиолетовая нанофотоника толь- фотонике. Чем он выше у материала, тем ко зарождается: нужно уменьшать длину выше эффективность устройств, сделанных волны света, чтобы уменьшать размеры из него, тем проще управлять светом. Бла- фотонных устройств. Мы показали, что ни- годаря этому сейчас активно развивается трид бора – отличная платформа для этого, целое направление исследований – высо- так как, помимо высокого показателя пре- корефрактивные материалы. ломления, у него еще и гигантская оптиче- ская анизотропия, которая также увеличива- В последней работе учёные Физтеха ис- ет его эффективность. А низкие оптические следовали оптические свойства гексаго- потери позволяют передавать информацию нального нитрида бора hBN и обнаружили, на большие расстояния практически без за- что он обладает рекордным показателем тухания. Мы нашли наконец-то мостик, ко- преломления в ультрафиолетовой обла- торый бы позволил перейти от электроники сти. Также физики разработали на основе к фотонике, то есть использовать преиму- нитрида бора оптические элементы: нано- щества фотона по сравнению с электроном. метровый волновод и хиральное зеркало. Сейчас работаем над тем, чтобы уже в ре- альной фотонной интегральной схеме по- Несмотря на применение материала в казать это превосходство. двумерной нанофотонике и оптоэлектро- нике, его оптические свойства изучались industry-hunter.com в достаточно узком диапазоне длин волн. Отчасти это связано с небольшим разме- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 13

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Летать? Легко! Датчики KTPдля беспилотников Александр Бекмачев МЭМС-акселерометры представля- ют собой ИМС с заключённым вну- Эта статья об инерциальных датчиках КТР адресована не только три чувствительным элементом. энтузиастам полётов и разработчикам систем управления БПЛА. Вместе со схемами нормирования Но и тем, чья задача – создавать и модернизировать блоки контроля сигнала и формирования одного из и управления перемещением безэкипажных морских и речных судов, интерфейсов промышленного стан- автономных сухопутных транспортных средств – колёсных, гусеничных, дарта МЭМС-акселерометры могут шагающих, а также обеспечивать стабилизацию полезной нагрузки. помещаться в прочный корпус со Обзор характеристик МЭМС датчиков движения и готовых модулей встроенным электрическим соеди- на их основе призван облегчить выбор и сократить путь до внедрения нителем, стойкий к внешним воз- в изделия. действиям. Беспилотная техника стала привыч- но приложить большинство техниче- Гироскоп ным явлением современной жизни. ских решений с БПЛА. В наше время отпадает необходимость Предназначен для измерения угла в визуальной инспекции и контроль- Основой функционирования беспи- наклона/поворота, а с системой обра- ной фотосъемке трассы магистраль- лотной техники и источником инфор- ботки сигнала – для измерения угло- ной газовой трубы с борта самолёта мации для неё служат датчики: ско- вого ускорения и угловой скорости. или вертолёта. Обзорную панораму рости, ускорения, наклона/поворота, Отсюда происходит и отечественный городских новостроек или рекламное давления, магнитного поля, элек- термин «датчик угловой скорости» – фото курортного побережья с высо- тромагнитного излучения, включая ДУС. Конструктивное разнообра- ты птичьего полёта можно сделать, УФ-видимый и ИК-спектры, электри- зие современных гироскопов вели- не вставая со скамейки. Даже для ческой ёмкости, химического состава ко – волоконно-оптические (ВОГ), доставки посылки в труднодоступ- окружающей среды, наличия пыли, кольцевые лазерные (КЛГ), твердо- ную местность по воздуху больше не уровня влажности, акустические и дру- тельные волновые (ТВГ). Мы рассмо- нужен волшебник в голубом верто- гие, более специфические. трим наиболее бюджетный, выпол- лёте. Всё это дешевле, безопаснее и ненный по технологии МЭМС. Как экологичнее делают теперь машины, Для выполнения поставленных задач и чувствительный элемент МЭМС- которые мы привычно называем «бес- беспилотник, в первую очередь, как и акселерометра, кристалл МЭМС- пилотники». человек, которого он заменяет, должен гироскопа помещается в один из надёжно ориентироваться в простран- стандартных корпусов ИМС, а тот, Беспилотные летательные аппа- стве: различать положения «влево- при необходимости, вместе с сопут- раты (БПЛА), беспилотные воз- вправо», «вперёд-назад», «вверх-вниз», ствующими схемами предваритель- душные суда (БВС), дроны, а также определять направление дви- ной обработки закрывается внешней коптеры – всё, что может быть объ- жения – курс и скорость. оболочкой с разъёмом или кабельным единено англоязычной аббревиату- жгутом. рой UAV – unmanned aerial vehicle – Этой цели – навигации – как раз и уже не вызывают у нас того благого- служат инерциальные датчики, допол- Инерциальный вейного восхищения, которое сопрово- няемые электронными компасами измерительный модуль ждало первые паровозы 200 лет назад. и сигналами глобальных навигаци- БПЛА стал привычным инструментом, онных спутниковых систем (ГНСС). Когда ставится задача одновремен- который отправляется в автономный Вторая задача, выполняемая инерци- ного измерения поступательного или полёт по назначенной траектории или альными датчиками на борту беспи- вращательного движения в двух-трёх удалённо управляется оператором на лотного средства, – это управление плоскостях, становится технически и избранных участках маршрута. полезной нагрузкой: манипулятора- экономически целесообразно объеди- ми, камерами, другими исполнитель- нять в один кластер от 2 до 6 чувстви- Для наглядности рассмотрим имен- ными устройствами. тельных элементов акселерометров но воздушные суда. Они в наибольшей и гироскопов. Такой инерциаль- степени находятся «на виду» и наибо- Инерциальные датчики ный измерительный модуль может лее массовы в отличие, например, от иметь вид интегральной микросхемы подводных беспилотников, которые Базовые инерциальные датчики – для монтажа на печатную плату или также перемещаются в трёх простран- это акселерометры и гироскопы. выглядеть как функционально закон- ственных измерениях. Безэкипажные Путём их комплексирования созда- ченное изделие в ударостойком пла- надводные суда (USV), беспилотные ются средства измерения параметров стиковом или металлическом корпусе наземные колёсные, гусеничные, шага- движения с расширенной функцио- с отверстиями, пазами для крепления ющие и прочие аппараты (UGV) порой нальностью. и встроенным электрическим соеди- незаменимы в своих областях приме- нителем для сигнальных и силовых нения, и к ним в равной степени мож- Акселерометр цепей. Служит для измерения линейной скорости и ускорения. Современные 14 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Инерциальная аб навигационная система (ИНС) Рис. 1. ИМС акселерометров: а) габаритные размеры; б) внешний вид Как следует из названия, ИНС при- звана решать навигационные задачи. ИНС+ГНСС, кроме интерфейса обмена утверждённые Инфраструктурные цен- В дополнение к 6 осям инерциальных данными и разъёма для подключения тры реализуются программы «Авто- датчиков (акселерометров и гироско- источника питания, предусмотрено и нет» и «Аэронет», которые, среди про- пов) ИНС содержат до 3 осей магни- гнездо для антенного кабеля. Благода- чих задач, интегрируют беспилотные тометров – электронных компасов для ря такому комплексированию данных технологии в экономику страны. Воз- надёжного определения курса. Модуль от различных источников и внесению душные беспилотные системы ожидае- ИНС также может иметь встроенный взаимных поправок достигается точ- мо демонстрируют более интенсивный барометрический датчик для опреде- ность позиционирования ±10 см. Ещё рост как по объёму выпуска на терри- ления собственной высоты над уров- более высокая точность реализуется при тории РФ, так и по спектру решаемых нем моря и расширенный набор интер- взаимодействии модуля ИНС+ГНСС по задач. Очевидно, что высокий спрос на фейсов для приёма информации от радиомодему с наземной сетью транс- БПЛА – это тренд ближайшего време- внешних устройств, таких как датчик ляции навигационных данных. ни. Такой взрывной рост потребности воздушной скорости или одометр. вскрыл неизбежную проблему. Отече- Наилучшее качество навигационного Время ставит задачи – ственная МЭМС-индустрия сейчас, решения достигается при комбиниро- больше беспилотников к сожалению, не успевает за потребно- вании информации от перечисленных стями рынка и не в состоянии быстро выше датчиков с данными от ГНСС. В рамках российской Национальной обеспечить заказчиков датчиками и технологической инициативы через Инерциально-спутниковая навигационная система (ИНС+ГНСС) Может конструктивно состоять из двух отдельных устройств – модуля ИНС и модуля приёмника ГНСС с 1 или 2 разнесёнными антеннами, либо приёмник ГНСС может встраиваться в модуль ИНС. В этом случае на модуле Реклама СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 15

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ б вг а а Рис. 2. Внешний вид гироскопов: а) H111-300; б) H301; в) H302; г) H303 Таблица 1. Сравнительные характеристики ИМС акселерометров Параметр Единица Название Тип корпуса, кол-во осей измерения A106 A309 A310 A311 – LCC20, 1 ось LCC20, 3 оси ±5; 10; 15; 30; 50; LCC20, 3 оси LCC20, 3 оси б ±50 Диапазон измерений g 100; 200 ±50 ±50 2,5 мg в Разрешающая способность %, макс 0,3 … 10 % макс 2,5 мg 2,5 мg SPI г или мg Аналоговый: 100 д Интерфейс – 0,5 … 4,5 В при Аналоговый Аналоговый ≤2 Uпит. = 5,0 В Рис. 3. Внешний вид модулей: а) M301 Дрейф нуля на мg < 250 2,5±0,05 В ≤ ччч150 (лицевая сторона); б) M302 (сторона температурном диапазоне мg/°С < 50 … < 1000 <1 <1 ≤ 0,3 основания); в) M303; г) M304; д) M305 – системами на их основе в требуемые Температурный ppm/°С < 0,75 … 10 100 100 сроки по объёму и номенклатуре. коэффициент смещения % от МК 100 < 0,5 < 0,5 Тому есть объективные причины, рас- Температурная стабильность мВ/g 40±1 40±1 смотрение которых не является предме- масштабного коэффициента < 0,3 … 0,5 том настоящей публикации. Но у нашей (МК) 400±5 … 10±1 страны есть исторический опыт реше- ния задачи «Догнать и перегнать!». Нелинейность Показательна, например, история соз- дания Горьковского автозавода в начале Масштабный коэффициент 1930-х гг. Стране в период ускоренной индустриализации и освоения новых Полоса пропускания (-3 дБ) Гц 0...250 / 0…500 0…500 0…1500 400 регионов требовался массовый, простой и дешёвый в эксплуатации грузовик, Резонансная частота кГц 1,7 … 9,8 X/Y: 8,1; Z: 5,0 X/Y: 8,1; Z: 5,0 X/Y: 8,0; Z: 5,5 а также автобус и шасси для спецтех- Диапазон рабочих ники. Купленный за рубежом завод температур °С -40 ... +85 -55 ... +125 -55 ... +125 -45 ... +85 позволил быстро освоить то лучшее и (-55 … +125) Стойкость к ударам 20 000 (полусинус, 10 000 (полусинус, 10 000 (полусинус, 10 000 (полусинус, Стойкость к вибрации g 3 раза в каждом 0,15 мс, 3 раза в 0,15 мс, 3 раза в 0,15 мс, 3 раза в Напряжение питания Потребляемая мощность напр.) каждом напр.) каждом напр.) каждом напр.) 20 СКЗ, 20 СКЗ, 20 СКЗ, 20 СКЗ, g (20 … 2000 Гц (20 … 2000 Гц (20 … 2000 Гц (20 … 2000 Гц случайн., 30 минут случайн., 30 минут случайн., 30 минут случайн., 30 минут в каждом напр.) в каждом напр.) в каждом напр.) в каждом напр.) В 5,0 (3,0 …7,0) 5,0 ± 0,1 5,0 ± 0,1 5,0 ± 0,1 мВт 3 – – 125 Таблица 2. Сравнительные характеристики гироскопов Параметр Единица Название измерения H111-300 (1 ось) Размеры корпуса H301 H302 H303 Диапазон измерений Разрешающая способность мм 24×20×10,2 44,8×38,6×20 25,6×23×10 22,4×22,4×8 Интерфейс Дрейф нуля °/c ±300 ±450 ±450 (расш. до ±3600) ±450 Нелинейность МК °/с 0,005 0,005 0,005 – Полоса пропускания (-3 дБ) – SPI RS-422 RS-422 RS-422 Диапазон рабочих температур Стойкость к ударам °/ч 10 (1σ) ≤8 ≤10 20 (1σ, 10 с ) Напряжение питания Потребляемая мощность ppm или ≤ 0,1 % от МК ≤ 20 ppm ≤ 50 ppm ≤ 50 ppm % от МК Гц 120 150 (10 … 250) 150 (10 … 250) 150 (10 … 250) °С –40 ... +85 –45 ... +85 –45 ... +85 –45 ... +85 g 2000 ≥ 2000 ≥ 2000 ≥ 2000 В 5,0 ± 0,1 5,0 ± 0,3 5,0 ± 0,3 5,0 ± 0,3 мВт ≤ 150 < 1500 – 150 16 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Рис. 4. Комплект поставки модулей а бв M301/M302 Рис. 5. Примеры монтажа модулей с виброопорами: а) M301/M302; б) M303; в) M304 вать положительный опыт предшествен- ников: приобрести за рубежом те ком- поненты и решения, которые позволят в краткосрочной перспективе закрыть дефицит, дать собственной полупрово- дниковой и электронной промышленно- сти передышку для освоения собствен- ных компонентов требуемого качества в необходимом количестве и обеспечить в итоге технологическую безопасность страны. Наиболее реалистичным пред- ставляется сценарий заимствования у производителей КНР, чей уровень техни- ки, её качество уже подтверждены мно- голетней историей применения в РФ. Рис. 6. Пример экрана демонстрационного ПО Новое имя, привычная надёжность эффективное, что есть у других, усовер- страну к новым испытаниям и вызовам шенствовать и умножить, подготовить времени. Логичным выглядит использо- Одним из таких брендов МЭМС инерциальных датчиков является KTP. Таблица 3. Сравнительные характеристики инерциальных измерительных модулей Параметр Единица M301 M302 Название M304 M305 измерения 44,8×38,6×20 44,8×38,6 x 21,5 M303 22,4×22,4×8 24×22,4×9 Размеры корпуса Алюминиевый сплав Алюминиевый сплав Нерж. сталь Нерж. сталь Материал корпуса мм 25,6×23×10 UART (TTL) Интерфейс – RS-422 RS-422 Нерж. сталь RS-422 Частота дискретизации – 1000 1000 1000 200 Полоса пропускания (-3 дБ) отсчётов/с 150 (10 … 250) 150 (10 … 250) RS-422 150 ≥ 100 Напряжение питания Гц 5,0±0,3 5,0±0,3 1000 5,0±0,3 5,0±0,3 Потребляемая мощность В ≤ 1,5 ≤ 1,5 150 (10 … 250) 0,15 ≤ 0,25 Диапазон рабочих температур Вт –45 ... +85 –45 ... +85 5,0±0,3 –45 ... +85 –40 ... +85 Стойкость к ударам °C ≥ 2000 ≥ 2000 ≥ 2000 g – – –45 ... +85 3 12 (макс. ошибка ≥ 2000 ±450 (до ±3600) установки) ≤ 12 Несоосность чувствительных элементов мрад 3 3 ≤3 – ±250 ≤ 50 ≤ 15 (1σ, 10 с) Диапазон измерений °/с ±450 Гироскопы ±450 (до ±3600) Дрейф нуля °/ч ≤8 ±450 (до ±4000) ≤ 10 0,005 (1σ) – Разрешающая способность °/с 0,005 ≤ 10 (1σ, 10 с) 0,005 ≤ 100 Нелинейность МК ppm ≤ 20 ≤ 50 ±10 Погрешность от линейного ускорения °/с / g 0,005 0,005 0,01 ≤ 0,3 (1σ, 10 с) – ≤ 50 Диапазон измерений g ±15 0,005 ±15 – ±4 Дрейф нуля мg ≤ 0,2 (1σ, 10 с) ≤ 0,2 (1σ, 10 с) ≤ 200 ≤ 0,3 (1σ, 10 с) Разрешающая способность мg Акселерометры Нелинейность МК ppm 1 ±50 (до ±150) ≤0,1 3 – ≤ 100 ≤ 1 (1σ, 10 с) ≤ 200 ≤ 300 12 (макс. ошибка 1 установки) ≤ 3000 Несоосность чувствительных элементов мрад 3 3 3 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 17

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ аб в Рис. 7. Внешний вид модулей: а) M701; б) M702; в) M703 Таблица 4. Эксплуатационные характеристики модулей ИНС, ИНС+ГНСС Характеристика Параметр Единица Название измерения M702 M701 M703 Крен/тангаж (1σ) °– ≤ 0,2 < 0,05 / ≤ 0,2 (базовая линия 2 м) Курс (1σ) Комбинированный ° – ≤ 0,2 / 0,3 < 0,1 / ≤ 0,08 ...0,2 (базовая линия 1/2 м) режим ИНС+ГНСС Положение (1σ) (точность Скорость (1σ) – – ≤ 1,5 м по горизонтали, ≤ 1,5 м (SPP), определения) ≤ 2 м по вертикали 2 cм + 1 ppm (RTK) м/с – 0,05 0,03 Автономное Погрешность определения положения при потере сигнала – ≤ 0,2° ≤ 3 м (с одометром, 0,2% (с одометром, пробег 1 км / навигационное ГНСС 1 мин.) продолж. 2 мин.) решение, только 0,15 (1 мин) ИНС Погрешность определения курса при потере сигнала ГНСС ° ≤ 0,3 (динамич.) / ≤ 0,08 (статич.) ≤ 0,2 (1 мин) Диапазон измерений °/с ±450 ±450 ±450 Гироскоп Дрейф нуля °/ч 10 10 10 Нелинейность масштабного коэффициента ppm 50 50 50 Диапазон измерений g ±10 ±10 ±10 Акселерометр Дрейф нуля мg 5 5 0,2 (стаб., 1σ) Нелинейность масштабного коэффициента ppm ≤ 150 ≤ 150 200 Напряжение питания В 5±0,2 5±0,2 9 … 24 Потребляемая мощность Вт ≤ 2 ≤2 ≤6 Габаритные размеры мм 44,8×45,95×28 44,8×48,1×28 155×81×35 (без соед.) Общие Вес г < 75 > 75 < 415 Тип интерфейса – RS-422, 115 200 бит/с RS-422, 115 200 бит/с RS-422, 230 400 бит/с; CAN, 500 кбит/с Частота обновления данных Гц 200 (до 500) ≤ 200 100 / 200 Диапазон рабочих температур °С –45 … +85 –45 … +85 –45 … +85 Дружественное отношение к потреби- корпусе LCC20 содержат один или три ных стальных или алюминиевых кор- телям, поддержка ОКР на самых ран- чувствительных элемента (рис. 1). Диа- пусах (рис. 2). У потребителя есть воз- них этапах инженерными образцами, пазон измеряемых ускорений: от ±5g до можность выбора по критерию цена/ адаптация характеристик продукции ±200g для разных моделей. Интерфейс – габарит/характеристики. Стандартные к специфическим условиям приме- аналоговый однополярный (напряже- модели регистрируют угловые скоро- нения, техническая поддержка, высо- ние) или SPI. Модели отличаются так- сти в диапазонах ±300°/с или ±450°/с. кий уровень качества – все эти факто- же полосой пропускания, что позволяет По заказу диапазон измерений может ры способствуют широкому внедрению использовать акселерометры не только быть расширен до ±3600°/с. Интерфейс: продукции KTP в изделия российских в навигационных задачах, но и в вибро- SPI или RS-422. Показатели точности, производителей. измерительных системах (табл. 1). стабильности, значение полосы пропу- скания и прочие приведены в табл. 2. Рассмотрим подробнее доступную в Гироскопы РФ номенклатуру компонентов КТР и Инерциальные технические характеристики. Линейка ДУС представлена одноком- измерительные модули понентной моделью H111-300 с высоки- Акселерометры ми показателями точности и стабиль- Конструктивно корпуса и параме- ности и группой трёхкомпонентных тры гироскопов в модулях M301, M302, ИМС акселерометров A106, A309, моделей H301, H302, H303 в компакт- M303, M304, M305 соответствуют «базо- A310, A311 в металлокерамическом 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ вым моделям» из линейки 3-осевых страционное программное обеспечение. Очевидно, что продукция КТР созда- гироскопов (рис. 3). Грамотная цено- Получаемые данные также отображают- на не только для беспилотной техники, вая политика производителя позволя- ся графически в режиме реального вре- она востребована везде, где требуется ет потребителю не переплачивать за мени. Среди них – крен, тангаж, рыска- точно контролировать параметры дви- избыточные эксплуатационные харак- ние, измеренные значения линейных жения и управлять положением объ- теристики и получить идеально настро- ускорений по трём осям (рис. 6). Харак- екта, в таких отраслях, как: енный под задачу стандартный модуль. теристики модулей приведены в табл. 3. ● промышленная автоматика и робо- Если этого недостаточно, то существует возможность приобрести модуль M302 ИНС и ИНС+ГНСС тотехника, станки с ЧПУ; в заказном исполнении – с диапазоном ● геофизические работы, управление измерений по каналам акселерометров Этот класс приборов в настоящий до ±150g и по каналам гироскопов – до момент представлен тремя моделя- бурением и диагностика скважин и ±4000°/с. Большинство модулей постав- ми. Модуль ИНС M701 выдаёт нави- трубопроводов; ляется в комплекте с крепежными вин- гационное решение с учётом данных, ● контроль вибраций и подвижек пло- тами и кабельной сборкой, это суще- поступающих от внешнего приёмни- тин, мостов, высотных зданий и со- ственно облегчает работу снабженцам ка спутниковой навигации. Модули оружений; (рис. 4). Кроме того, производитель ком- M702 и M703 являются полноценны- ● системы диагностики транспортной плектует некоторые модели разборными ми ИНС+ГНСС устройствами со встро- инфраструктуры и подвижного со- полимерными виброопорами-втулка- енными мультисистемными приёмни- става железных дорог; ми. Примеры монтажа модулей с таки- ками сигналов Beidou/GPS/ГЛОНАСС. ● системы помощи при вождении ав- ми основаниями приведены на рис. 5. У M703 этот приёмник многочастот- тотранспорта; В линейке модулей только одна модель – ный, рассчитанный на работу с двумя ● трекинг дорогостоящего оборудо- M305 – имеет интерфейс UART (TTL), антеннами. Дополнительно M703 спо- вания, грузового и пассажирского остальные оснащены RS-422 со скоро- собен через внешний радиомодем при- транспорта, контейнеров; стью обмена 115 200 или 921 600 бод. нимать сигналы поправок для режима ● стабилизация антенн, камер, прочей На выходе устройств – «сырые данные» – RTK, а также, в дополнение к RS-422, полезной нагрузки; отсчёты с АЦП от каждого из датчиков. оснащён интерфейсом CAN, что суще- ● управление техникой на строитель- Для первичного знакомства с оборудо- ственно расширяет область его при- ной площадке, в карьерах, подзем- ванием KTP, пробной записи данных менения (рис. 7). Эксплуатационные ных горных выработках и т.п. предоставляется бесплатное демон- характеристики модулей приведены Этот список может быть продолжен, но в табл. 4. мы оставим рассказ о реализованных про- ектах для следующих публикаций. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 19

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ Установки плазменной НЧ-обработки GN tech MPC с повышенной мощностью Максим Богачёв, Денис Васильев, требуемый процессный газ и зажигает- Константин Моисеев, Мария Назаренко, Иван Воробьёв ся газовый разряд. Плазменная обра- ботка изделий происходит за счёт Плазменная обработка является часто используемой технологической физического взаимодействия ионов с операцией при изготовлении многих изделий микро- и поверхностью объекта обработки. От наноэлектроники, фотоники, оптики, биомедицины и др. При рода процессного газа, энергии ионов различных режимах возможна очистка, активация, травление и их количества (плотности) зависит и модификация поверхности обрабатываемых материалов и тип воздействия, длительность обра- изделий. В установках с повышенной мощностью (более 500 Вт) ботки и температура образца [5]. электроды должны быть водоохлаждаемыми, при этом для отработки технологических режимов желательно обеспечить стабильную Особое место среди оборудования температуру охлаждающей воды с помощью чиллера. В статье плазменной обработки занимают уста- приведена информация о линейке установок плазменной обработки новки низкочастотной плазменной MPC от российской компании GN tech. На примере модели MPC-F1-18 обработки. Такие установки надёжны с мощностью разряда 1000 Вт продемонстрирован технологический и универсальны по применению [6]. диапазон, позволяющий технологам назначать базовые режимы Низкочастотная плазма в основном плазменной обработки. используется для «жёсткой» быстрой очистки образцов (пластины, подлож- Введение структур или модифицировать при- ки, детали и т.д.) от загрязнений перед поверхностный слой. Операции последующими операциями. Плазменная обработка применяет- предварительной подготовки поверх- ся во многих отраслях промышлен- ности являются обязательными прак- Оборудование ности: в производстве полупроводни- тически в любом технологическом про- для плазменной обработки ковых приборов (очистка подложек цессе производства изделий микро- и перед нанесением функциональных наноэлектроники, оптики, фотоники Российская компания GN tech тонкоплёночных слоёв; травление и др. Требуемая чистота поверхности совместно со специалистами МГТУ поверхности в процессе изготовления в ряде случаев достигается жидкост- им. Н.Э. Баумана разработала линей- микросхем) [1]; в оптических приборах ной химической очисткой [1]. Преи- ку установок MPC с базовыми харак- (очистка поверхности линз телескопов муществом плазменной очистки над теристиками и функционалом, ана- и зеркал) [2]; в медицине (активация жидкостной является отсутствие про- логичным зарубежным. Установки поверхности скальпеля для нанесе- дукта реакции, который зачастую ток- представлены в настольном (рис. 1) ния антикоррозийного слоя метал- сичен и вреден для окружающей сре- и напольном (рис. 2) исполнениях. ла; очистка катетеров и дыхательных ды и здоровья человека. масок) [3] и в других областях, напри- В зависимости от требований уста- мер, при производстве резинотехни- Для реализации указанных выше новка может быть оснащена метал- ческих и пластиковых изделий [4], применений используются установки лической или стеклянной вакуумной где требуется удалить загрязнения с плазменной обработки. Изделия поме- камерой с объёмом от 2 до 150 литров, поверхности, активировать поверх- щаются в вакуумную камеру, произво- а для питания может использоваться ность, произвести травление микро- дится откачка воздуха, затем подаётся НЧ (низкочастотный) или ВЧ (высо- кочастотный) генератор. Основные Рис. 1. Линейка настольных установок плазменной Рис. 2. Линейка напольных установок плазменной обработки обработки MPC производства компании GN tech MPC производства компании GN tech 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ характеристики моделей установок Таблица 1. Характеристики моделей установок MPC представлены в табл. 1. Управление осуществляется с помощью цветного Модель MPC-D1 MPC-D2 MPC-F1 MPC-F2 сенсорного дисплея, программное обе- Тип корпуса спечение позволяет проводить процес- Объём камеры Настольный Настольный Напольный Напольный сы в ручном или полностью автомати- Тип плазмы ческом режимах, создавать и сохранять Частота генератора 2–12 л 5–24 л 5–48 л 48–150 л до 50 рецептов обработки. Мощность генератора Материал камеры Низкочастотная (НЧ) / Высокочастотная (ВЧ) Установки с повышенной мощно- Количество газов стью (> 500 Вт) вне зависимости от раз- 40 / 80 кГц / 13,56 мГц меров рабочей камеры выполнены в напольном типе корпуса. Это обуслов- До 200 Вт До 500 Вт До 1000 Вт лено не только большими габаритны- ми размерами блоков питания, но и Кварцевое стекло / нерж. сталь Нерж. сталь наличием систем водяного охлажде- ния для предотвращения перегрева 1-3 обрабатываемых изделий и электро- дов [7]. Установка плазменной Рис. 3. ВАХ установки MPC-F1-18 Рис. 4. Плазма НЧ-разряда в среде НЧ-обработки GN tech аргона при мощности 1000 Вт MPC-F1-18 с повышенной никает большое количество заряжен- мощностью ных ионов, в связи с этим срабатыва- ки поверхности перед последующей ет защитный механизм блока питания, обработкой, позволяющим очищать, Одной из установок НЧ плазменной и ограничивается величина прикла- активировать и травить поверхность обработки с повышенной мощностью дываемого напряжения. В результате изделия без вреда для окружающей является установка MPC-F1-18. Уста- невозможно получить требуемое зна- среды и здоровья человека. Серийно новка имеет цилиндрическую ваку- чение мощности. По мере уменьше- выпускаемые российской компанией умную камеру объёмом 18  литров, ния давления значение максималь- GN tech установки плазменной обра- выполненную из кварцевого стекла. ной достигаемой мощности возрастает: ботки MPC полностью удовлетворяют Внутри камеры расположены два пло- при давлении 0,67 мбар мощность всем требованиям, предъявляемым к ских электрода, на которые подаётся разряда достигает 800  Вт, а при дав- оборудованию подобного класса. При НЧ-напряжение (80  кГц). Электроды лении 0,29 мбар – 1000 Вт. При даль- выборе установок с повышенной мощ- имеют систему водяного охлаждения. нейшем снижении давления наблю- ностью более 500 Вт, например, модели дается нестабильное горение разряда MPC-F1-18, следует учитывать необхо- Газовый тлеющий разряд (плазма) из-за малой концентрации рабоче- димость водяного охлаждения электро- пониженного давления может суще- го газа и, как следствие, числа ионов. дов. Для стабильности процесса обра- ствовать в определённом соотношении На рис. 4 представлено изображение ботки крайне желательно обеспечить трёх параметров: давления рабочего плазмы НЧ газового разряда в среде стабильность параметров охлаждаю- газа, напряжения, подаваемого блоком аргона при мощности 1000 Вт. щей воды (температуру и поток), для питания на электроды, и расстояния между электродами. Последний пара- На основании полученных данных метр для установок плазменной обра- составлена зависимость мощности от ботки, как правило, фиксирован, поэ- давления (рис. 5). При давлении боль- тому стабильность горения тлеющего ше 1,5 мбар наблюдается переход тле- разряда и технологические возможно- ющего разряда в дуговой, поэтому не сти установки определяются давлени- рекомендуется выходить за границу ем рабочего газа и мощностью, вкла- этого значения. Стабильный тлеющий дываемой в разряд. разряд горит в диапазоне давлений от 9·10–2 до 1,5 мбар. Для оценки стабильности горения НЧ газового разряда MPC-F1-18 и опре- Заключение деления технологического диапазона проведено измерение вольтампер- Плазменная обработка является ной характеристики (ВАХ) установ- востребованным методом подготов- ки (рис. 3). В качестве рабочего газа использован инертный газ – аргон, а измерения осуществлены при фикси- рованных значениях давления. Из полученных графиков видно, что при большом давлении невозмож- но достичь больших значений мощ- ности разряда. Это связано с тем, что из-за большого давления рабочего газа в межэлектродном пространстве воз- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 21

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ чего рекомендуется использовать чил- 1000 5,9⋅10–1 1,5⋅100 леры (системы замкнутого водяного 900 охлаждения). 800 700 Измерение ВАХ установки показы- 600 вает, что стабильные технологические 500 режимы реализуются в широком диа- 400 пазоне давлений от 9·10–2 до 1,5 мбар. 300 Эти рекомендации предназначены для 200 технологов при отработке параметров 100 технологического процесса и состав- 9,0⋅10–2 1,8⋅10–1 2,0⋅10–1 лении рецептов обработки, а также позволяют сократить количество пред- Рис. 5. Зависимость мощности разряда от давления рабочего газа варительных экспериментов. 4. Širvaitienė A., Bekampienė P., Jankauskaitė мышленности. 2021. № 6 (130). Литература V. et al. The Effect of Low-Pressure Plasma С. 60–61. Treatment Parameters on the Tensile 6. Генерация плазмы. Выбор «правиль- 1. Лучкин А.Г., Лучкин Г.С. Очистка поверх- Properties of Vegetable Fiber Reinforced ного» решения // URL: https://industry- ности подложек для нанесения покры- PLA Composites // WULFENIA Journal, hunter.com/baza-znaniy/generacia- тий вакуумно-плазменными методами Klagenfurt, Austria. Vol 22, No. 5. plazmy-vybor-pravilnogo-resenia (дата // Вестник Казанского технологического May 2015. обращения: 10.10.2022). университета. 2012. С. 208–210. 7. Марусин В.В., Щукин В.Г. Влияние часто- 5. Васильев Д., Моисеев К. Исследование ты поля на особенности плазменной 2. Черезова Л.А. Ионно-лучевые мето- скорости травления различных плё- обработки полимеров // Прикладная ды в оптической технологии: учебное нок в установке плазменной обработки физика. 2015. № 4. С. 33–38. пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2007. MPC // Технологии в электронной про- 151 с. 3. Palmers J. Surface modification using low- pressure plasma technology // Medical Device & Diagnostic Industry Magazine MDDI. – January 2000 SPECIAL SECTION // URL: www.mddionline.com/surface- modification-using-low-pressure-plasma- technology (дата обращения: 06.03.2022). НОВОСТИ МИРА В России готовят производство Потенциальными потребителями матери- тиям и получено заключение по уровню па- литографических алов в документе указаны АО «Микрон» и раметров и применяемости», – отмечается материалов для выпуска ООО «НМ-Тех». Работы должны быть вы- в документах. микроэлектроники полнены до 12 декабря 2025 г. Фоторезисты в России Минпромторг заказал разработку и ос- Тендер в формате открытого конкурса Фоторезисты представляют собой разно- воение производства литографических ма- был опубликован 14 февраля 2023 г. За- видность светочувствительных полимеров, териалов для микроэлектронного произ- явки принимаются до 3 марта 2023 г. Ито- которые в процессе изготовления микросхем водства, в частности фоторезистов. За эту ги будут подведены 9 марта. наносятся на кремниевую пластину. Далее работу ведомство заплатит 1,1 млрд руб. производится экспонирование фоторезиста В числе потребителей этих материалов ми- Какие материалы требуются литографической системой через окна фо- нистерство указывает «Микрон» и «НМ-Тех». В рамках НИР, заказанной Минпром- тошаблонов, с последующим «вытравлива- торгом, предполагается создание фоторе- нием» дорожек на кремниевом кристалле. Научно-исследовательская работа зистов для использования в процессе фо- В техпроцессах используются лазер- Как выяснил CNews, Министерство про- толитографии с длиной волны актинично- ные установки с длиной волны 248 нм или мышленности заказало научно-исследова- го лазерного излучения 248 нм. 193 нм. В сочетании со специальными фа- тельскую работу «Разработка и освоение В рамках работ предусмотрена разра- зосдвигающими фотошаблонами и иммер- производства литографических материалов ботка и освоение производства фоторези- сионной технологией (погружение в жид- для микроэлектронного производства». На стов, а именно марки ФР248-01, ФР248-02, кость) такие фоторезисты позволяют фор- эти цели из бюджета выделено 1,1 млрд ФР248-03, ФР248-04, ФР248-05 и двух ан- мировать узлы чипов до 14 нм. руб., следует из ЕИС «Закупки». тиотражающих покрытий, а именно марки Для работы с фоторезистами необходи- Работе присвоен шифр «Фотолиз». Ак- ПА248-01 и ПА248-02. мо специальное оборудование. Так, в ноя- туальность её обусловлена прекращением Исполнитель должен проделать не только бре 2021 г. CNews писал о том, что в России поставок фоторезистов и антиотражающих теоретические и эскпериментальные рабо- за 5,7 миллиарда создадут фотолитографи- покрытий иностранного производства для ты, но и провести испытания опытных пар- ческое оборудование для печати процессо- изготовления интегральных схем при отсут- тий фоторезистов, а также подготовить и ров. Работы должны быть выполнены до ствии российских разработок и производ- освоить их производство. «В процессе вы- ноября 2026 г. ства аналогичных материалов, отмечается полнения НИР образцы разработанных ма- в техническом задании. териалов должны быть переданы предприя- cnews.ru 22 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ НОВОСТИ МИРА В КНР разработан До 2020 года в Китае использовали 189 сравнению с конкурентом – 1,97 миллиона дол- аналог американского помощников Da Vinci, они занимали 100% ларов против 3,5 миллиона у Da Vinci. роботизированного местного рынка. хирургического комплекса Напомним, в 2018 году в Национальном Da Vinci Китайский разработчик утверждает, что при медико-хирургическом центре им. Н.И. Пи- использовании его продукта применяется не мо- рогова впервые в России с успехом была вы- Китайская компания Weigao Group разра- нитор, как у американской системы, а 3D-очки. полнена робот-ассистированная операция с ботала и провела успешные испытания ана- В результате хирург меньше устаёт. Среди дру- использованием Da Vinci на грудном отделе лога американского роботизированного хи- гих преимуществ – высокоскоростной стандарт позвоночника по поводу грыжи межпозвон- рургического комплекса Da Vinci, сообща- 5G-связи, что позволяет проводить операции кового диска с компрессией спинного мозга. ет в понедельник asia.nikkei.com. дистанционно, а также более низкая цена по industry-hunter.com Разработка выполнена благодаря старани- ям китайских властей заместить иностранные технологии в медицине, отмечает издание. По словам представителя Weigao Group, система компании появится в продаже для использования в общей хирургии в июне. В настоящий момент в больницах КНР идут испытания 20 хирургических помощников. Их используют в урологических операциях, в операциях на органах грудной клетки и печени. Роботы-помощники Weigao Group применя- ют при лапароскопических операциях (выпол- няются через небольшие разрезы на теле па- циента. – Ред.). Степени свободы инструмен- тов в «руках» аппарата превышают таковые у человеческой кисти. Это значительно повы- шает точность хирургических манипуляций. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 23

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ «Тройник» для интерфейса 1-WIRE Андрей Шабронов рования напряжения питания «трой- ника» +5 В. Конденсаторы С1, С2 В статье подробно рассматривается интерфейс 1-WIRE – выполняют фильтрацию помех по его преимущества и недостатки. Особое внимание уделяется одному питанию. из главных недостатков – ограничение длины линии. Информация по одному проводу передаётся в двух направлениях, и, следовательно, Элемент U1(SR485) – специальная нельзя простыми способами, например, с помощью усилителя сигнала, микросхема преобразования бипо- компенсировать потери в кабеле. Также в статье предлагается и метод лярных сигналов интерфейса RS-485 решения – разделение одной линии 1-WIRE на 3 независимые. в уровни ТТЛ логики и положитель- ной полярности. Выходной сигнал U1 Интерфейс 1-WIRE, имея множе- ра приводится схема, реализованная объединяется через схему «монтажно- ство преимуществ, обладает при этом на элеваторе в Новосибирской области. го ИЛИ» с тестовой кнопкой и посту- и недостатком – ограничение длины пает на RA3 U2, что позволяет исполь- линии. Информация по одному прово- 1. Принципиальная схема зовать один вывод для двух вариантов ду передаётся в двух направлениях, и, «тройника» 1-WIRE функционирования. следовательно, нельзя простыми спо- собами, например, усилителем сигна- Схема и вид основных компонен- Передача выполняется от выво- ла, компенсировать потери в кабеле. тов представлены на рис. 1. Она содер- да RA0 меньшим количеством байт, жит узел преобразования интерфейса поскольку сигнал для передачи DI зам- Автором предлагается вариант раз- RS-485 на микросхеме U1 sr485 и преоб- кнут на 0 вольт. деления одной линии 1-WIRE на три разователь интерфейса 1-WIRE, кото- независимые. Это продолжение метода рый выполнен на микроконтроллере Вывод RA3 в МК U2(16F676) может «ветвителя» линии 1-WIRE на микро- (МК) U2 PIC16F676 [1]. работать только для приёма. На пере- схеме DS2409, разделяющей интер- дачу в шину RS-485 используется вывод фейс на два независимых направле- Назначение элементов RA0, который и формирует требуемые ния. Однако данная микросхема уже Сформировано три входные линии длительности сигнала. давно снята с производства. В данной конструкции вместо неё использован подключения – разъёмы XP1…XP6. Это Такой метод позволяет принимать микроконтроллер 16F676 с АЦП, что обеспечивает возможность формиро- любые байты от 0 до FF, а передаются позволяет дополнительно проводить вания разной структуры раскладки только байты с постоянным нулём: FF, диагностику линии по уровню напря- линии RS-485: шинную и «древовид- FE, FC, F8, F0, E0, C0, 80, 00. Вид дан- жения. Входной интерфейс «тройни- ную». Однако программная структура ных сигналов представлен на рис. 3. ка» работает по интерфейсу RS-485 обращения остаётся шинной [2]. с открытым протоколом доступа на Подробное описание передачи мень- AT-командах. Скорость обмена в 1200 bod позволя- шим количеством байт представлено ет сформировать длину линии не менее в источнике [6]. Кроме того, данная схема «трой- одного километра для кабелей типа UTF5 ника» имеет низкую потребляемую или КСПП, что в большинстве случаев Данное распределение выво- мощность, что позволяет использо- достаточно. Вариант раскладки линии дов позволяет на других выводах вать питание, передаваемое по соеди- для объекта представлен на рис. 2. МК создать три независимых кана- нительной линии. В качестве приме- ла интерфейса 1-WIRE c инди- На вход шины RS-485 подключены кацией и диагностикой состо- элементы Q1(78L05), C1 для форми- яния шин питания и данных, и каждый имеет схему «импульс- ной подтяжки» шины 1-WIRE [3]. Рис. 1. Схема «тройника» 1-WIRE WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 24

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Условными значками «треугольни- Рис. 2. Структурная схема подключения «тройника» ков» показано направление передачи на выводах МК. Входы в режиме АЦП по шине питания. Эти резисторы соот- Рис. 3. Используемые байты выделены другим цветом. ветственно подключены и к выводам для передачи в RS-485 «тройника» МК, которые работают в режиме АЦП Уменьшение количества доступ- RC0, RA2, RA4. Поскольку потребляе- емых датчиков с помощью сигнализа- ных байт на передачу компенсирует- мый ток для датчиков DS18B20 в рабо- ции исправности в предлагаемой схе- ся увеличением числа их передачи, чем режиме составляет доли милли- ме. В случае наличия на шине 1-WIRE что равносильно меньшей скорости ампера и в режиме ожидания – сотые датчиков они отвечают на сигнал RST передачи. Однако шина 1-WIRE так- доли миллиампера, то падение напря- (cброс), что и фиксируется с помощью же относительно медленная, и, кроме жения на этих резисторах не превыша- трёх светодиодов. Применено следую- того, используемые датчики темпера- ет 0,1…0,2 В. В случае аварии ток будет щее правило – загорелся один свето- туры DS18B20 имеют время минималь- ограничен и не приведёт к аварийным диод и затем второй или третий – это ного получения данных в 50 миллисе- ситуациям. В этом случае АЦП сооб- означает, что тест прошел. Если горит кунд. Эксплуатация данной схемы не щит об аварии на соответствующей в режиме теста только один светоди- создала заметных задержек в работе шине. од, это означает, что на линии датчи- системы сбора данных [6]. ков нет, так как нет ответа. Индикация выполняется светодио- «Импульсная подтяжка» шины дами D2,3,5 индивидуально для каж- В связи с использованием двуна- 1-WIRE компенсирует потери сигна- дой выходной шины. Если программа правленной передачи по одному про- ла на ёмкость линии, что позволяет обнаружит замыкание или по питанию воду 1-WIRE большое значение имеет увеличить длину линии и количество +5 В, или по шине 1-WIRE, включит- стабильность напряжения и отсут- подключаемых датчиков без заме- ся соответствующий светодиод, кото- ны кабеля с лучшими характеристи- рый на плате расположен рядом с соот- ками. Используется метод, приведён- ветствующей шиной. Таким образом, ный в источнике [5]. поиск неисправности для персонала заключается в поиске постоянно горя- Для выполнения «импульсной под- щих светодиодов. Если светодиод кра- тяжки» используются транзисторы тковременно вспыхивает, это означает, Q2…4(2N7000), которые в «откры- что всё исправно, и возможная неис- том состоянии» имеют сопротивле- правность находится в другом месте. ние – десятые доли Ома. Управление их открытием выполняется програм- Кнопкой S1 тест проверки позволя- мой через вывод RC1 МК. Транзисто- ет определить наличие подключённых ры открываются одновременно все, но датчиков без использования програм- «подтягивает» сигнал только работаю- мы верхнего уровня. Предусматривает- щая шина 1-WIRE. ся ситуация монтажа по шине 1-WIRE с одновременной проверкой монтиру- Режим работы «импульсной под- тяжки» задаётся программой. Если не предусматриваются «длинные линии», то допускается не паять эти транзисто- ры и не использовать «импульсную подтяжку». Примерная оценка опре- деляется из погонной ёмкости линии. Получаем, что без «импульсной под- тяжки» возможна работа для ёмкости линии до 35…40 нанофарад, с подтяж- кой – работа до 60…70 нанофарад. Примерно погонная ёмкость кабеля типа UTF-5 составляет 100 пикофарад (пф) на один метр. Соответственно 35 000…40 000 пф / 100 пф = 350…400 метров составит доступная длина линии 1-WIRE. Однако надо помнить и о помехах, вызванных индуктивно- стью, для длинных линий, что сокра- щает примерно на 20…30% общую дли- ну линии. Поскольку схема имеет три незави- симых выхода, то и подключить мож- но 350…400 метров к каждому выходу и тем самым значительно увеличить количество датчиков. Резисторы R10, R11, R12 выполняют роль защиты при коротком замыкании СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 25

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Рис. 4. Печатная плата с креплением Принципиальная схема (файл Программа содержит пояснения на DIN-рейку rs_485_1w_16f676_berds_v1.dch) и комментарии по каждому разделу и печатная плата (файл функционирования. ствие импульсных помех. В схеме на rs_485_1w_16f676_berds_v1.dip) подго- все выходные шины 1-WIRE по пита- товлены в редакторе DIP-TRACE и Выводы нию +5 В установлены фильтрующие могут извлекаться из тела програм- конденсаторы с большой ёмкостью и мы [7]. Способ извлечения пред- Предложенная схема «тройника» для защитные диоды для исключения воз- ставлен в описании аналогичной 1-WIRE датчиков позволяет исполь- можных импульсных помех. авторской программы [6]. На плате зовать стандартные преобразователи предусмотрена установка элементов RS-485, что увеличивает надёжность Элементы схемы допускается заме- в DIP или SOIP исполнении. МК под- при эксплуатации системы термоме- нить на любые отечественные или ключается через переходную колод- трии. Переход на старт-стопный интер- зарубежные аналоги. ку, что позволяет редактировать про- фейс с низкой скоростью позволяет граммное обеспечение. U1(SR485) значительно увеличить длину линии и 2. Конструкция «тройника» также подключается через переход- использовать распространённые кабе- ную колодку, что обеспечивает в слу- ли для сетевого подключения компью- Все элементы расположены на печат- чае скачков напряжения на линии теров. ной плате, которая имеет специальные быструю замену при электрическом пазы для установки на DIN-рейку. повреждении. Программное обеспечение построено по принципу «всё в исполняемом фай- На рис. 4 представлена фотография 3. Программное обеспечение ле», что позволяет извлекать, модерни- крепления плат на DIN-рейку. «тройника» 1-WIRE зировать и улучшать работу системы, добавлять новые устройства или вво- Подготовлено программное обе- дить новые возможности. спечение на языке программи- рования FORTH [4]. Использует- Литература ся авторский FORTH-ACСEМБЛЕР для семейства PIC 12/16, который 1. Описание 16F676 // URL: https:// находится также в теле програм- cyberpedia.su/12x6c08.html. мы [7]. Извлекается аналогично варианту, приведённому в источ- 2. Интерфейс RS-485 // URL: http:// нике [6]. Файл assmb_pik12f_v1.f composs.ru/chto-takoe-rs-485/. содержит мнемоники всех команд МК и структуры компиляции. Файл 3. Интерфейс 1-WIRE // URL: https:// 1wire_16f676_asupport_v1.f – это aterlux.ru/article/1wire. непосредственно текст программы, которая компилируется в hex-код. 4. Описание языка Форт spf4.exe / авт. версии А. Черезов // URL: http://www.forth.org.ru/. При выполнении «извлечения» hex- код формируется в отдельном каталоге 5. Патент «Одновибраторный компенсатор 1wire_16f676_asupport_v1 и может искажений импульсных сигналов, созда- быть сразу же использован для про- ваемых погонной ёмкостью линии интер- граммирования МК. фейса 1-WIRE» № 2771776 от 24 мая 2021 г. // URL: http://90.189.213.191:4422/ Опрос данных для датчиков темпе- temp/dp5_regen2_pt/. ратур 1-WIRE DS18B20 и соответству- ющие АТ-команды приведены в тек- 6. Шабронов А. Термометрия элеватора по сте программы silos_v3_berdsk_k4.f системе «Power over Ethernet» // Совре- и повторяют по структуре опрос менная электроника. 2022. № 8. С. 50. в источнике [6]. URL: https://www.soel.ru/rubrikator/ inzhenernye-resheniya/. 7. Программа, схема и печат- ные платы «тройника» // URL: http://90.189.213.191:4422/doc_sh/nsb_ berdsk_2022_elivator/test/. НОВОСТИ МИРА Процессоры «Байкал» за формирование ценников полностью от- Также сообщается, что на «Байкалы» и и «Эльбрус» подорожали вечают партнёры. «Эльбрусы» поднялись не только рознич- практически в два раза ные цены, а само повышение коснулось Как утверждают отраслевые аналитики, фактически всех моделей чипов, разра- К примеру, известный маркет «Чип и Дип» сложившаяся ситуация связана с кратно ботанных в «МЦСТ» и «Байкал Электро- предлагает процессоры модели BE-T1000, возросшим спросом на процессоры отече- никс». Судя по всему, в основном на си- также известные как Baikal-T1, по цене 8900 ственной разработки со стороны компаний- туацию повлияла сложность производства рублей – это на 55 % выше недавнего ценни- производителей серверного оборудования, полупроводниковой продукции за рубе- ка. При этом представители «Байкал Элек- СХД и персональных компьютеров, а также жом, а также удлинение логистических троникс» заметили, что это достаточно дав- с переносом выпуска «Байкалов» и «Эль- цепочек. но выпущенные чипы, лежащие на складах, брусов» от тайваньского чипмейкера TSMC а на отпускные цены они повлиять не могут – на другие зарубежные предприятия. techcult.ru 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023



ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Генератор гармонических колебаний звукового диапазона на базе синтезатора частоты AD9837B, микроконтроллера EFM8SB10 и LCD Nokia-5110 с батарейным питанием Алексей Кузьминов ние по горизонтали составляет от 11–12 до 14 бит (на частотах в единицы Гц). В статье описан генератор синусоидальных сигналов на основе Таким образом, вся синусоида пред- DDS AD9837B, МК EFM8SB10, ИУ AD8231, ОУ OPA333, стабилизаторов ставляет собой поле приблизительно TPS78230, STLQ15M15R и дисплея Nokia-5110 с питанием от аккумулятора 11×12 бит, что и определяет высокую 18650-HG2 ёмкостью 3 А⋅ч, обеспечивающего непрерывную работу разрешающую способность и низкие прибора до 200 часов без подзарядки. Диапазон частот генератора искажения выходного сигнала подоб- от 1 Гц до 100 кГц с амплитудой до 0,3 В и до 50 кГц с амплитудой ных DDS. Однако использование до 1,4 В с дискретностью выбора частоты 1 Гц. Приведены AD9833/AD9837 наталкивается на ряд принципиальные схемы, разводка платы и конструкция прибора, его проблем (правда, к счастью, решаемых), программные средства, порядок работы с ним и результаты его работы. которые заключаются в следующем. Введение Второй тип подобных устройств Во-первых, выходной сигнал DDS основан на использовании микросхем изменяется в диапазоне от 0,37 мВ до При разработке и тестировании зву- прямого цифрового синтеза (Direct 0,645 В (типовое значение), т.е. «сдви- ковой радиоаппаратуры необходимым Digital Synthes – DDS), одной из кото- нут» вверх относительно «земли» на атрибутом является генератор синусо- рых является наиболее популярная постоянную составляющую, прибли- идальных колебаний звуковых частот, микросхема DDS AD9833 и его мало- зительно равную чуть более 0,3 В, кото- имеющий достаточно низкие иска- потребляющий аналог AD9837. Высо- рая несколько больше самой амплиту- жения выходного сигнала. Подобные кое качество выходного синусоидаль- ды синусоидального сигнала. А для генераторы, выпускаемые промыш- ного сигнала и его достаточно малые настройки звуковой аппаратуры тре- ленностью, достаточно дороги и, кро- искажения обеспечиваются следующи- буется синусоидальный сигнал, изме- ме того, они, как правило, имеют боль- ми причинами. У этих микросхем есть няющийся относительно «земли» как шие габариты и вес, так как оснащены встроенный блок памяти (lookup table), в положительную, так и в отрицатель- встроенным источником питания, под- где хранится 4096 значений, которые ную сторону. В связи с этим в подавля- ключаемым к сетевому напряжению представляют собой 1/4 периода сину- ющем большинстве случаев для полу- 220 В. В связи с этим многие разработ- соидальной волны (т.е. от 0 до π/2). Бла- чения такого сигнала из сигнала DDS чики конструируют свои собственные годаря симметрии выходных сигна- применяют разделительные (проход- генераторы, которые, судя по публи- лов можно считать объём этого блока ные) конденсаторы достаточно боль- кациям в журналах или в Интерне- памяти равным 4×4096 (16 384) значе- шой ёмкости, иногда даже электро- те, также имеют много недостатков, ний. То есть когда AD9833 генерирует литические, способные пропускать основным из которых является низ- синусоидальный сигнал определённой сигналы очень низких частот (единицы кое качество выходного синусоидаль- частоты, то сначала проходит данную Гц), чтобы не препятствовать прохож- ного сигнала, или, другими словами, таблицу в прямом направлении, потом дению самых низкочастотных сигналов этот сигнал имеет достаточно большие в обратном и т.д. Здесь, однако, следу- звукового диапазона (как правило, это искажения. ет заметить, что встроенный 10-раз- 20 Гц). Однако, как известно, раздели- рядный ЦАП существенно усекает эти тельные конденсаторы (особенно элек- Конструкции подобных генераторов значения до 10 бит (т.е. до 1024 отсче- тролитические) сами по себе являются условно можно разделить на два типа. тов). Таким образом, положительная источником достаточно больших иска- и отрицательная полуволны синусо- жений сигнала, особенно на относи- Первый основан на применении ОУ иды имеют по 1024 значений, в свя- тельно высоких частотах (десятки кГц). совместно с электронными компонен- зи с чем по вертикали вся синусоида Давняя разработка автора [1] показала, тами, включаемыми в его обратную представляется уже 2048 значениями что вместо разделительных конденса- связь для получения синусоидально- (т.е. 11 бит). Разрешение же по горизон- торов с успехом можно использовать го сигнала (диоды, миниатюрные лам- тали составляет от 10 до 14 бит и суще- инструментальный усилитель (ИУ), пы накаливания и т.п.). Как правило, ственно зависит от частоты выходного сдвигающий уровень сигнала DDS в подобные конструкции имеют доста- сигнала. В звуковом диапазоне и даже «отрицательную» область относитель- точно большие искажения синусо- несколько выше (до 100 кГц) разреше- но «земли», что позволяет отказаться от идального сигнала на низких (еди- разделительных конденсаторов, так как ницы и десятки Гц) и повышенных (десятки кГц) частотах. 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ выходной сигнал, снятый с ИУ, может тирования DDS AD9837B – 16 МГц, малопотребляющий дисплей, напри- изменяться не только с самой низкой мер LCD, микропотребляющие стаби- частотой (например, 1 Гц), но и вооб- а AD9837А – 5 МГц, то имеет смысл лизаторы, малопотребляющие ОУ и ИУ ще без искажений воспроизводить даже и, наконец, микропотребляющий МК, постоянную составляющую (0 Гц). В то для AD9837B использовать кварце- например EFM8SB10 (SB – сокращение же время любой ИУ, даже самый низко- от Sleepy Bee), то для питания генера- частотный, легко и без искажений про- вый резонатор на частоту 16 777 216 Гц тора вполне достаточно применения пускает относительно высокие частоты небольшого аккумулятора, напри- звукового диапазона (20 кГц и выше). (16,777216 МГц), а для AD9837А – мер, 18650 размером (d/h) 18×65 мм, напряжением 3,6 В и ёмкостью более Во-вторых, практически все без 4 194 304 Гц (4,194304 МГц). Кварце- 3 А⋅ч. В этом случае никаких внешних исключения разработки, связанные источников питания не потребуется с получением сигналов звукового вые резонаторы на такие частоты выпу- (и, естественно, все вышеперечислен- частотного диапазона от DDS, исполь- ные наводки и шумы будут полностью зуют кварцевые резонаторы, как пра- скаются, довольно распространены, исключены). Как будет видно из даль- вило, частотой 25 МГц (обычно для нейшего изложения, такой аккумуля- DDS AD9833). Выпускаются даже гото- а потому легкодоступны и недороги. тор способен обеспечивать непрерыв- вые модули, в составе которых исполь- ную работу генератора в течение, как зуется AD9833 и кварцевый резонатор В настоящей статье применен AD9837B, минимум, 200 часов. А если на дисплей частотой 25 МГц. Однако, как следует вывести состояние заряженности акку- из описания (datasheet) DDS (AD9833/ поэтому для него и используется такто- мулятора, то за ним можно легко сле- AD9837), их выходная частота опреде- дить и вовремя подзаряжать аккумуля- ляется следующим выражением: 2в2а4яГцч.аВстэоттоамFсMлCуLчKа=е 16 777 216 Гц, или тор внешним ИП от того же телефона. из формулы (2) сле- FOUT = FMCLK/228 × FREQREG, (1) Дальнейшее изложение построено где FOUT – частота [Гц] на выходе DDS, дует, что FREQREG = (FOUT ×228)/224 = следующим образом. Вначале приведе- FMCLK – частота [Гц] тактирования DDS, = FOUT×16, а сама формула (2) суще- ны принципиальные схемы печатной FREQREG – число, загружаемое в спе- ственно упрощается и принимает вид: платы и дополнительных устройств циальный регистр частоты DDS. прибора, затем – программные средства FREQREG = FOUT×16. (3) для него, далее рассмотрены разводка Из формулы (1) можно найти значе- Таким образом, для загрузки и внешний вид его платы. После этого ние FREQREG в зависимости от часто- рассказано о настройке и конструкции ты тактирования FMCLK и требуемой FREQREG нужно просто умножить прибора, порядке работе с ним и, нако- частоты FOUT: нец, показаны результаты его работы. необходимую частоту в Гц на 16, FREQREG = (FOUT ×228)/ FMCLK. (2) Принципиальные схемы Из формулы (2) следует, что если и никаких библиотек с ПЗ не потребу- FMCLK = 25 МГц, или 25×106 Гц, и требу- Основой схемы платы генерато- емая частота FOUT должна быть выраже- ется. Как будет видно из дальнейше- ра (рис. 1) является МК EFM8SB10- на точным числом Гц, например, 500 Гц, QFN20 (DD1) в корпусе для поверх- а 500×228на 25×106нацело не делится, то го изложения, программная загрузка ностного монтажа QFN20 размером для получения относительно приемле- 3×3 мм. Конденсатор C8 блокировоч- мой точности следует использовать деле- FREQREG в AD9837B и его запуск зани- ный и положен по штату работы МК. ние с плавающей запятой (ПЗ), которое, Сопряжение МК с DDS и дисплеем в свою очередь, требует применения мает всего несколько строчек кода на С. Nokia-5110 организовано по однона- в программе соответствующей библиоте- правленному интерфейсу SPI, или, ки с ПЗ, а такая библиотека отнимает до В-третьих, для ручного ввода необходи- другими словами, в эти устройства 3–4 кбайт оперативной памяти МК (RAM). только передаётся (но не принимает- Для плат Arduino, Raspberry Pi и им мой частоты в DDS, как правило, исполь- ся) информация с помощью сигналов подобных (на базе которых в подавля- SCK и MOSI, а также сигналов выбо- ющем большинстве случаев и констру- зуется какой-либо дисплей и несколько ра кристалла (CS). Для DDS AD9837B ируются генераторы на основе DDS) (DD3) используется сигнал CSAD, а с достаточно большим по меркам МК кнопок или энкодер, для управления для дисплея CSD. Для тактирования объёмом RAM это не представляет ника- DD3 используется системный такто- кой проблемы. Но если использовать которыми в подавляющем большин- вый сигнал МК SYS_CLK частотой обычный 8-разрядный МК с объёмом 16 777 216 Гц, который также подает- программной памяти 8 Кбайт и RAM все- стве случаев также используются пла- ся на разъём X5, предназначенный для го в сотни байт, то использование библи- подключения к частотомеру и служа- отеки с ПЗ становится неприемлемым. ты Arduino и им подобные. Однако, как щий для точной настройки частоты. Конденсаторы C4–C7 положены по Однако эта проблема решается будет видно из дальнейшего изложения, штату работы DD3. Помимо сигналов относительно просто, если исполь- интерфейса SPI, в дисплей передают- зовать кварцевый резонатор с часто- для ввода частоты достаточно дисплея и ся сигналы D/C и RES. Все дисплейные той, равной двойке в какой-либо сте- сигналы вместе с питанием и «землёй» пени, например, 224 = 16 777 216, всего двух кнопок, как, например, в элек- 223 = 8 388 608 или 222 = 4 194 304. Поскольку максимальная частота так- тронных часах. Для этого вполне подой- дёт простейший 8-разрядный МК. Здесь следует заметить, что исполь- зование плат Arduino и им подобных, имеющих довольно большие габа- риты, потребляющих значительную энергию, а потому требующих внеш- него источника питания (ИП), натал- кивается на ещё одну проблему. Если ИП построен на базе сетевого транс- форматора, выпрямителя и стабили- затора, то такой ИП является источ- ником сетевых наводок, и в выходном сигнале DDS неизбежно появляется 50-герцовый шум, лежащий в звуко- вом частотном диапазоне, и избавить- ся от этого шума достаточно проблема- тично. Если же ИП построен на основе ВЧ-преобразователя, как, например, ИП для зарядки телефонов, то такой ИП также является источником шума на частотах в несколько кГц, также лежащих в звуковом диапазоне частот, и полностью избавиться от этого шума также не представляется возможным. Если используется малопотребля- ющий DDS, как, например, AD9837B, СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 29

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ +3,6 DD2 Частотомер X5 +3 C4 DD3 выходное напряжение 1,5 В, которое используется как опорное (VREF) для DA1 C1 X3 КН2 1 In1 Out1 6 K2 PLL-02 1 0,01 1 COMP Vout 10 VoutAD ИУ AD8231 (DA2). Блокировочные кон- 0,1 1 2 In2 V+ 5 K1 +3 2 C5 C6 C7 2 Vdd AGND денсаторы C15–C18 положены по шта- R1 1 V+ 5 R3 +3 2 3 4 5 161,0 1,0 0,13 CAP/2.5V Fsync 9 ту работы стабилизаторов DA3 и DA4. 20K 4 ADC_IN 3 КН1 Out2 SYS_CLK 6 1516777216 Гц4DGND SCLK 8 CSAD К разъёму X2 ответным разъёмом (X2′, 0,1% 2 C3 7 14 5 7 SCK рис. 2а) подключается кабель, второй 3 V- PLL-03 MAX6817 0,1 X4 8 13 6 MOSI конец которого через тумблер sMTS102 R2 GND 8 (П1, рис. 2а) и ножевые клеммы 6.3F 20K 24 C2 MCLK SDATA (KL1 и KL2) подключается к аккумуля- 0,1% 7 тору 18650-HG2 (BAT1), оборудованно- OPA333 470 AD9837BCPZ му двумя приваренными пластинами шириной 6 мм, на которые надевают- XT1 C9' Vcc 6 +3 ся клеммы. К этим же клеммам под- XT2 DA2 C13 ключается разъём A-543 – аудиогнездо K1 2,2* 2,5 моно (Xзар), к которому ответным K2 C9 разъёмом (штекер 2,5 моно) подклю- чается кабель, второй конец которо- DD1 PPPP000023//54//XXKKTT122121110879 P06/ 16 CSAD 43 XT1 SCK 5 1 A2 A1 A0 CS +V12 0,1 X6 го подключается к плате зарядного ADC_IN 1 P01/ CSAD R4 MOSI 4 2 NC Ku 11 VoutИУ3 устройства на базе специализирован- 10М (~0,212В) 2 ной микросхемы TC4056A (см. далее). ADC_IN D/C 3 VoutAD+0,3 3 -V 10 C10 C11 Для определения степени разряжен- 2 15 SCK 0,4/2 43 Z1 CSD 2 (~0,212+0,3)В 4 Vref 9 1 ности аккумулятора входное напряже- 3 14 MOSI XT2 RES 1 NC () ние питания, условно обозначенное как +3 4 P00 P07/SCK 13 C12 SDN IN+ PLL-03 «+3,6», подаётся на делитель напряже- C8 5 20 X7 ния (в 2 раза), построенный на двух пре- GND P10/MISO 16777216 Гц PBS-08 цизионных (0,1%) и равных резисторах Vdd P11/MOSI +0,3 Vout 2 R1 и R2. С точки соединения этих рези- RST P17 GND 12 C11' сторов уменьшенное в 2 раза входное RST P16/RES AD8231 напряжение подаётся на вход повто- P15/CSD 2,2* +1,5 рителя напряжения, построенного на 0,1 C2D 6 C2D P13/D/C 1 микропотребляющем ОУ OPA333 (DA1), P12/ 11 SYS_CLK R5 R6 R7 R10 а с его выхода через RC-цепочку R3, C2 – X1 20K ( ) PLL-02 на один из входов АЦП МК (сигнал 1 SYS_CLK 2,4K 1К 11K +1,5 1% ADC_IN). МК с помощью встроенного 2 C2D X8 высокоскоростного АЦП измеряет это 7 EFM8SB10-QFN20 1% 1% In- 4 напряжение, сравнивает его с тремя RES 8 Vout 3 порогами (3,2 В, 3,5 В и 3,8 В) и, в зави- CSD 9 +3,6 DA3 +3 +3 DA4 +1,5 симости от этого напряжения, выводит D/C 10 на дисплей рисунок аккумулятора с тре- мя сегментами, о степени заряженно- 3 RST R8 R9 RST X2 1 In Out 5 1 In Out 5 R11 5,6K 2 сти которого можно судить по количе- PLL-03 +3 1 C15 2 2 1 ству включённых сегментов (см. далее). 1K +3,6 2 C16 C17 C18 5,6K +1,5 Блокировочный конденсатор C1 поло- 1K 3 En NC 4 1,0 1,0 3 En NC 4 1,0 1% ( ) PLL-04 жен по штату работы ОУ DA1. C14 1,0 WB-02R Выходное напряжение DDS D3 (сиг- 1,0 TPS78230 STLQ015M15R нал VoutAD) с действующим значе- нием ~0,212 В и постоянной составля- Рис. 1. Принципиальная схема платы генератора ющей чуть более +0,3 В подаётся на неинвертирующий вход ИУ AD8231 П1 X2' KН2 Кр. X3' X8' П2 1 Гр.1 X4' (3-й вывод DA2), к которому подклю- DS-612 GND 1 8 GND чён конденсатор C12, сглаживающий KL1 BAT1 KL2 +3,6 2 (TS-008) КН2 2 2 7 BL дискретность представления выходно- GND 1 КН1 3 6 Vcc го напряжения ЦАП DDS (как указы- 2 4 In- 5 CLK валось выше, эта дискретность пред- 1+ 4 DIN ставляется как 2048 точек по вертикали 6.3F 6.3F PHR-02P 3 Vout 3 3 DC и 2048–4096 точек по горизонтали), 2 CE в результате чего выходной синусо- Xзар П1- sMTS102 KН1 PBS1.27-03 2 5,6K 1 RST идальный сигнал с DDS становится AJ-543 BAT1-18650-HG2 1 +1,5 3 Гр.2 практически гладкой функцией. PLS-08 DS-612 (TS-008) PBS1.27-04 2 1 г На инвертирующий вход ИУ (2-й вывод DA2) подаётся напряжение чуть аб sMTS203 в X7' X1 П3 X2 X6' 2 2 2 3 2 11 1 1 RП 22K PBS1.27-02 Кр. sMTS103 Зел. PBS1.27-03 RS-104 GNDA RS-104 е (Гн. RCA) д Рис. 2. Принципиальные схемы дополнительных устройств генератора: а – подключение аккумулятора, б – подключение кнопок, в – подключение тумблера для изменения коэффициента усиления, г – подключение LCD Nokia-5110, д – подключение тумблера для дополнительного разъёма RCA, е – подключение потенциометра для изменения амплитуды выходного сигнала генератора выведены на разъём X4, к которому RC-цепочка R8, R9, C14 предназна- подключается плата дисплея ответным чена как для штатной работы МК (она разъёмом X4′ (рис. 2г). Кварцевый резо- затягивает низкое состояние сигнала натор Z1 частотой 16 777 216 Гц вме- RST на время заряда конденсатора C14, сте с резистором R4 и конденсаторами требующееся при включении питания C9–C11 и C9′, C11′, подбираемыми при и формирующее сброс (RESET) МК – настройке (см. далее), подключается к Power On Reset – POR), так и для про- выводам XT1 и XT2 МК. граммирования МК по интерфейсу C2 (резистор R9 позволяет легко управлять Для устранения дребезга контактов сигналом RST от этого интерфейса). кнопок используется специализиро- Сигналы интерфейса C2 (C2D, RST) ванная микросхема MAX6817 (DD2). и «земля» выведены на разъём X1, Сигналы (с дребезгом) непосредствен- к которому ответным разъёмом под- но от кнопок КН1 и КН2 подключаются ключается кабель, второй конец кото- к его входам, а очищенные от дребезга рого соединён с соответствующим разъ- выходные сигналы К1 и К2 подключа- ёмом USB DEBUG адаптера, который, ются к соответствующим выводам МК. в свою очередь, подключается к одно- Блокировочный конденсатор C3 поло- му из разъёмов USB компьютера. Схема жен по штату работы DD2. Сами сиг- подключения подробно описана в [2]. налы от кнопок (и «земля») поступа- ют на плату с разъёма X3, к которому Напряжение питания поступает на ответным разъёмом X3′ (рис. 2б) под- плату с разъёма X2. Это напряжение ключается кабель, второй конец кото- подаётся на вход микромощного ста- рого соединён непосредственно с кноп- билизатора TPS78230 (DA3), выходное ками DS-612 (TS-008) – КН1 и КН2. При стабилизированное напряжение кото- нажатии и отпускании кнопок слышен рого (3 В) используется для питания характерный щелчок, а также присут- всех микросхем платы. Микромощный ствует тактильная обратная связь. стабилизатор STLQ15M15R (DA4) из входного напряжения 3 В формирует 30 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ более +0,3 В, полученное с движка под- которого подключён к переменному Гр.2 Гр.1 резистору RП (СП4-1). Выход этого 21 12 строечного резистора R6, входящего в дополнительного ОУ (8-й вывод DA2, сигнал Vout) подключён ко 2-му контак- 3 R11 R10 3 состав делителя напряжения R5, R6, R7. ту разъёма X7, а его 1-й контакт соеди- нён с аналоговой «землёй». Кроме того, 5,6K 6 20K Как известно, выходное напряжение ИУ сигнал Vout подключён к 3-му контак- VoutИУ ту разъёма X8, сигнал с инвертирую- 8 Vout определяется следующей формулой: щего входа дополнительного ОУ (7-й вывод DA2, сигнал In-) подключён к RП In+ 7 VoutИУ = (Vin+ – Vin–)×Ку + Vref, (4) 4-му контакту X8, нижний конец рези- где VoutИУ – выходное напряжение стора R11 подключён ко 2-му контакту 22K ОУ ИУ, Vin+ – напряжение на неинверти- X8, a аналоговая «земля» – к 1-му кон- рующем входе, Vin– – напряжение на такту. К разъёму X8 ответным разъё- Рис. 3. Условная схема переключения инвертирующем входе, Vref – опорное мом (X8′, рис. 2в) подключается кабель, коэффициента усиления ОУ напряжение, Ку – коэффициент усиле- второй конец которого подключается к тумблеру sMTS203 (П2, рис. 2в) с дву- сигнала являются типовые аудиоу- ния ИУ. Если Ку = 1, формула (4) упро- мя группами контактов. стройства (проигрыватели CD, винило- вых пластинок, аудиовыход телефона щается и принимает вид: Назначение разъёмов X6 и X8 – регу- и т.п.) со стандартным для аудиосигна- лировка амплитуды выходного сигнала ла выходным напряжением с ампли- VoutИУ = Vin+ – Vin– + Vref. (5) Vout и изменение коэффициента усиле- тудным значением 0,3 В. Пусть постоянная составляющая ния дополнительного ОУ DA2. Во втором положении тумблера, ког- выходного напряжения DDS равна, Более подробно этот процесс схе- да Ку = 4,57, получаем, что выходное матично показан на рис. 3. С движка напряжение ОУ может регулировать- например, 0,35 В, тогда напряжение переменного резистора RП сигнал In+ ся резистором RП от Vout = 0 В до Vout = попадает на неинвертирующий вход = ~0,212 В × 4,57 = ~0,97 В (действую- Vin+ = ~0,212 В + 0,35 В. Если выход- ОУ. Резисторы R10 и R11 совместно с щее значение) с амплитудным значе- ное напряжение с движка R6 делите- группами контактов Гр.1 и Гр.2 тум- нием VoutAMP = 0,97 В × ≈ 1,37 В. Этот блера включены так, что в одном поло- режим работы генератора обычно ля R5, R6, R7 настроить также на 0,35 В, жении групп контактов (как на рис. 3) используют для настройки различных выводы ОУ 6 и 8 замыкаются накорот- усилителей мощности звуковой часто- то Vin– = 0,35 В. И, наконец, если ко, а левый по схеме конец резистора ты (УМЗЧ), источником сигнала для Vref = 1,5 В, то формула (5) ещё более R11 оказывается свободным. В этом которых, как правило, является сину- упрощается: VoutИУ = ~0,212 В + 0,35 В– случае ОУ представляет собой обыч- соидальный сигнал с максимальной – 0,35 В + 1,5 В и приобретает вид: ный повторитель напряжения, подан- амплитудой около 1 В. ного на его неинвертирующий вход с VoutИУ = ~0,212 В + 1,5 В. (6) движка резистора RП. В ином положе- Здесь может возникнуть вопрос: Смысл формулы (6) состоит в том, что нии групп контактов, когда тумблер а зачем использован дополнитель- переключён в противоположную сто- ный ОУ, входящий в состав AD8231, теперь выходное напряжение ОУ VoutИУ рону, выводы 6 и 8 ОУ размыкаются, коэффициент усиления которого пере- изменяется относительно +1,5 В как в и резистор R10 включается в обрат- ключается аппаратным способом – ную связь ОУ (между его выходом и тумблером (рис. 3)? Ведь ИУ AD8231 положительную, так и в отрицательную инвертирующим входом), а резистор оборудован встроенным средством R11 подключается к аналоговой «зем- переключения коэффициента усиле- сторону с амплитудой 0,3 В. Если при- ле». В этом состоянии ОУ становится ния с помощью логических входов A0, неинвертирующим усилителем с коэф- A1 и A2 (рис. 1), позволяющих уста- нять напряжение Vref = +1,5 В за, напри- фициентом усиления, равным Ку = 1 + новить коэффициент усиления от 1 до мер, аналогoвую «землю» (переверну- + R10/R11 = 1+ 20К/5,6К = 4,57. 128 (в том числе и, например, 4), состо- яние которых можно менять, напри- тая ёлочка на рис. 1 рядом с ИУ DA2), Теперь, резюмируя вышесказанное, мер, программным способом, если их имеем следующее. В первом положе- подключить к МК. И почему эти входы то VoutИУ также будет изменяться как в нии тумблера П2 (рис. 2в), когда ОУ заземлены, в связи с чем коэффициент положительную, так и в отрицательную является повторителем с Ку = 1, усиления ИУ постоянно установлен и получаем, что выходное напряжение равен 1? Здесь дело в том, что в фор- сторону относительно этой аналоговой ОУ может регулироваться перемен- муле (4), в которой присутствует этот ным резистором RП от Vout = 0 В до коэффициент усиления (Ку), скрыто «земли» с амплитудой 0,3 В. Другими Vout = ~0,212 В (действующее значение) некоторое лукавство. Оно заключает- с амплитудным значением VoutAMP = ся в том, что если Ку больше единицы словами, мы получили чистый синусои- = 0,212 В × ≈ 0,2998 ≈ 0,3 В ( ≈ (например, 2 и больше), то эта форму- ≈ 1,414). Этот режим работы генера- ла работает неадекватно. Эта неадек- дальный сигнал без постоянной состав- тора целесообразно использовать для ватность проявляется в том, что если настройки различного рода предвари- (Vin+ – Vin–) × Ку (см. формулу (4)) боль- ляющей с амплитудным значением 0,3 тельных усилителей, когда источником ше 0,3 В, или, другими словами, если В относительно аналоговой «земли». Здесь следует заметить, что если DDS находится в состоянии сброса (такая команда на DDS относительно часто подаётся в программе на МК – см. далее), то его выходное напряже- ние принимает среднее значение, в связи с чем выходное напряжение VoutИУ относительно аналоговой «зем- ли» будет равно нулю (VoutИУ = 0). Это свойство DDS полезно использовать для точной настройки напряжения с движка R6 делителя R5, R6, R7 (см. далее). Как видно из рис. 1, сигнал VoutИУ подаётся на 3-й контакт разъёма X6, сигнал с неинвертирующего входа дополнительного ОУ, встроенного в DA2 (6-й вывод DA2), подаётся на его 2-й контакт, а аналоговая «земля» – на его 1-й контакт. К этому разъёму ответ- ным разъёмом X6′ (рис. 2е) подключён трёхпроводный кабель, второй конец СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 31

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Рис. 4. Основное меню настройки устройств МК частотой 24,5 МГц (рис. 5а), так как при включении питания он включа- мгновенное значение синусоидаль- частоты и амплитуды, после чего тум- ется по умолчанию, и системная так- ного сигнала опускается ниже –0,3 В блером П3 уже подключается к разъёму товая частота определяется именно им, (относительно «земли»), а такое воз- X2, к которому подключён кабель для а МК должен начать работать и выпол- можно, если Ку > 1, то нижняя часть тестируемого аудиоустройства. нять команды программы, в том чис- синусоиды обрезается на уровне при- ле и те, которые переключают МК на мерно –0,3 В, и сигнал становится уже Как видно из рис. 1, плата генерато- внешний кварцевый резонатор часто- несинусоидальным. Но ведь в форму- ра не отличается особой сложностью, той 16 777 216 Гц (рис. 5б) и устанав- ле (4) есть ещё член «+Vref», который поэтому легко разводится и имеет раз- ливают системную тактовую частоту равен +1,5 В, и по формуле (4) он дол- мер всего 22×40 мм (см. далее). SYSCLK, источником которой являет- жен поднимать выходное напряжение ся внешний генератор (Clock Control, на эти 1,5 В, что намного больше, чем Программные средства рис. 5в). Поэтому, если не разрешить 0,3 В. Хотя чисто математически это внутренний генератор, то до этих и верно, однако на практике, к сожа- Программа в уже готовом загру- команд МК просто «не дойдет», так лению, это не работает. Вот в этом и зочном формате EFM8SB10F8G_A_ как ему нечем будет выполнять коман- состоит лукавство формулы (4), кото- QFN20_8.hex приведена в дополни- ды программы, поскольку он не будет рая (в данном случае) работает только тельных материалах к статье на сайте тактироваться. Также следует устано- тогда, когда Ку = 1. журнала. Её можно запрограммиро- вить опцию Flash Control для работы с вать в МК с помощью USB DEBUG flash-памятью, т.е. определить, что для Сигнал Vout и аналоговая «земля» адаптера (см. выше). Однако для тех, её чтения системная тактовая частота также подаются на разъём X7 (рис. 1), кто хочет написать свою программу, SYSCLK > 14 МГц (рис. 5г). к которому ответным разъёмом X7′ под- автор хотел бы поделиться некоторыми ключён двухпроводный кабель, второй наиболее критическими её моментами. В настройках интерфейса SPI конец которого подключается к разъёму (рис. 5д) необходимо выбрать часто- RCA красного цвета – RS-104 (X1, рис. 2д) Прежде всего, о настройках перифе- ту импульсов SCK (2,796 МГц) почти и через тумблер sMTS103 (П3, рис. 2д) – рийных устройств МК. в 2 раза ниже максимальной частоты к разъёму RCA зелёного цвета – RS-104 (4 МГц), на которой работает дисплей (X2, рис. 2д). Разъём X1 служит для под- В среде программирования Simplisity LCD5110 (для надёжности), посколь- ключения выходного сигнала генерато- Studio v.4 в основном меню настрой- ку DDS может работать на более высо- ра к осциллографу для настройки, т.е. ки периферийных устройств (рис. 4) кой частоте, т.е. выбрать коэффициент для получения сигнала необходимой галочками отмечены те устройства, деления SYSCLK Divider Coefficient, которые необходимо настроить. равный 2. Здесь необходимо отме- тить, что, хотя обмен информацией Вначале разрешаем встроенный МК с DDS и дисплеем идёт по одно- внутренний ВЧ генератор (HFOSC) му и тому же интерфейсу SPI, у этих устройств настройка этого интерфейса разная. В частности, если фаза (Clock Phase) у них одинаковая, т.е. дан- ные тактируются первым же импуль- сом SCK (Data sample on first edge), то полярность разная. У дисплея состоя- ние импульса SCK в отсутствие обме- на (Clock Polarity) находится в низком уровне (Low in idle state), а у DDS – в высоком. Но поскольку обмен инфор- мацией МК с дисплеем происходит на порядок чаще, выбираем правильную полярность для дисплея (Low in idle state), а перед началом обмена с DDS уже программным способом придётся переключить полярность на обратную, а после окончания обмена – восстано- вить прежнюю (см. далее). Далее необходимо разрешить в матри- це соединений (CROSSBAR0) подключе- ние сигналов SPI и системной тактовой частоты SYSCLK_OUT (для тактирования DDS) к портам МК, поставив галочки в квадратах Clock/Data и Clock (рис. 5е). Для работы АЦП (при измерении напряжения аккумулятора) выбираем внутренний источник опорного напря- 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ ав б г жд е и к л м з н о Рис. 5. Настройка устройств МК: (а–г) – генераторов, (д–е) – SPI, (ж–з) – АЦП, (и–н) – портов, о – матрицы соединений жения (Voltage Reference, рис. 5ж) 1,65 В и – enable), начало преобразования опре- подключаем к порту P1.0, устанавливаем настраиваем работу АЦП (рис. 5з). Здесь деляем с помощью записи 1 в регистр коэффициент усиления входного усили- основными опциями являются следую- ADBUSY (Start of Conversion – Write to 1 теля (см. далее) на 0,5 (0.5x gain). Осталь- щие. Разрешаем работу АЦП (Enable ADC of ADBUSY), входной сигнал для АЦП ные опции АЦП – согласно рис. 5з. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 33

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Далее переключаемся в опцию но, написать такую программу своими RES = 0; настройки портов, где на экран выво- силами, но на это придётся потратить DEL3MS(); дится корпус МК со всеми портами несколько дней достаточно кропотли- RES = 1; ввода/вывода (рис. 5и). Порты с сиг- вой работы, так как самостоятельное DEL3MS(); налами ADC_IN (P0.1), XTAL1 (P0.2) и написание такой программы достаточ- outcmd(0x21); // XTAL2(P0.3) определяем как аналого- но сложно и не гарантировано от оши- Режим внешних команд. вые входы/выходы (Analog I/O). Пример бок. Автоматическая генерация такой outcmd(0x04); // temperature для порта P0.1 – рис. 5к. Порты, к кото- программы средой Simplisity Studio про- coefficient 0 - высокая рым подключаются сигналы от кнопок изойдёт всего за пару-тройку секунд, контрастность (P0.4, P0.5), и порт для SPI0_MISO (P1.0) и, что главное, если вышеуказанные outcmd(0xC0); // Set LCD определяем как цифровые входы (Digital настройки сделаны верно, такая про- Vop(Contrast = 80h + 40h). OpenDraine I/O). Пример для порта P0.4 – грамма гарантирована от ошибок. Вот outcmd(0x13); // рис. 5л. Остальные порты, кроме неис- поэтому на рис. 4 и рис. 5 так подробно LCD bias mode 1:48 пользованных P0.0 и P1.7 (которые так- и описаны все настройки устройств МК. outcmd(0x20); // же настраиваем как цифровые входы), Режим cтандартных (внутр.) определяем как цифровые слаботоко- Теперь по поводу критически важ- команд, горизонт. адресация вые (Low drive) выходы (Digital Push- ных особенностей некоторых подпро- outcmd(0x0C); // Pull Output). Пример для порта P1.2 – грамм. Нормальный режим отображения рис. 5м. Здесь необходимо отметить, (черным по белому) что при настройке системной тактовой Основой всех подпрограмм вывода outcmd(0x80); // x=0; частоты, сигнал которой (SYSCLK_OUT) информации по интерфейсу SPI слу- outcmd(0x40); // y=0; выходит с порта P1.2, тактирует DDS и жит простейшая подпрограмма выво- for (i = 0; i < 504; i++) { подключается к частотомеру относитель- да байта по этому интерфейсу: outdat(0x00); //Очистить lcd но длинным кабелем, во время настрой- } ки частоты можно установить «сильно- // Вывод байта по SPI outcmd(0x22); // Стандартные токовым» (High drive – рис. 5н), так как в void outspi(uint8_t byte) команды, вертикальная адресация этом случае его фронты будут существен- {SPI0DAT = byte; // } но круче, и поэтому частота будет более Вывод байта по SPI точно измеряться частотомером. После О выводе символов в дисплей настройки этот порт необходимо пере- while (!SPI0CN0_SPIF); // Nokia-5110 подробно написано в ста- ключить обратно на слаботоковый (Low Ожидание окончания вывода байта тье автора [3], и, чтобы не повторять- drive), так как DDS расположен близко ся, на взгляд автора, описывать этот к МК, и для его тактирования вполне SPI0CN0_SPIF = 0; // вывод здесь не имеет смысла. Для достаточен слаботоковый выход. Сброс флага окончания передачи цифр использован шрифт Clarendon } жирный, размер символов 14×16 точек. На порты с P0.0 по P0.6 необходимо обязательно установить опцию пропу- На базе этой подпрограммы Теперь по поводу вывода информа- ска (Skip), отмеченную красными кре- основаны подпрограммы выво- ции в DDS. стиками на рис. 5и. да команд и данных в дисплей: Цифровое значение частоты выво- В конце настройки устройств необходи- // Вывод команды по SPI дится в DDS по SPI двумя двухбайт- мо разрешить работу матрицы соедине- для дисплея ными (16-разрядными) словами. Но ний (Enable Crossbar – enabled) – рис. 5о. void outcmd(uint8_t byte) { поскольку интерфейс SPI однобайт- ный, имеет смысл сделать следующее Остальные опции меню рис. 4, отме- DC = 0; совмещение (объединение) одного ченные галочками, в связи с простотой CSD = 0; двухбайтного числа и массива из двух подробно не описаны, но их необходи- outspi(byte); однобайтных: мо также установить следующим обра- CSD = 1; зом. В Interrupt – запретить все пре- } //---------- рывания, Supply Monitor – разрешить, union { Voltage Regulators – разрешить, в PCA – // Вывод данных по SPI запретить Watchdog Timer. для дисплея uint16_t US; // U.UB[0]- Ст.б. void outdat(uint8_t byte) { uint8_t UB[1]; // U.UB[1]- После проделанной описанной выше Мл.б. настройки устройств МК созданную DC = 1; } U; // U.US - 2-байтное конфигурацию необходимо записать CSD = 0; uint16_t число. на диск, нажав в левом верхнем углу outspi(byte); //---------- экрана кнопку с двумя дискетами. CSD = 1; В этом случае средой Simplisity Studio } В этом совмещении 2-байтное чис- сгенерируется программа инициали- ло U.US и два элемента двухбайтного зации устройств на C51 с названием Эти подпрограммы используются массива UB[1]: U.UB[0] (старший байт) InitDevice.c, которая автоматически для инициализации и очистки дисплея и U.UB[1] (младший байт) перераспре- подключится к основной программе. с максимальной контрастностью, кото- деляют одно и то же место в памяти Текст этой программы, если её распе- рая зависит не только от самой коман- МК. Это означает, что два однобайт- чатать, займет 7 страниц формата А4 ды, определяющей контрастность, но ных числа U.UB[0] и U.UB[1] полно- шрифтом размера 10. Можно, конеч- и от команды, определяющей темпе- стью определяют двухбайтное число ратурный коэффициент (и, как ни U.US, и наоборот, число U.US полно- странно, в большей степени), о чём стью определяет два числа U.UB[0] и часто забывают, а для некоторых этот U.UB[1]. Другими словами, если зада- факт вообще неизвестен. Подпрограм- но двухбайтное (uint16_t) число U.US, ма инициализации и очистки дисплея то однобайтные (uint8_t) числа U.UB[0] приведена ниже. и U.UB[1] автоматически определяются как его старший и младший байты соот- // Подпрограмма инициализации ветственно. Верно также и обратное. и очистки ЖКИ void CLS(void) { Здесь необходимо напомнить (см. выше), что перед тем как выводить uint16_t i; информацию по SPI в DDS, необходимо RES = 1; DEL3MS(); 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ в регистре SPI0CFG переключить бит В этом совмещении 4-байтное outspi16(FR.FRS[0]); // полярности с «дисплейного» (задан- (uint32_t) число FR.FRL и два двух- вывод ст. слова частоты в FREG_0 ного в начальной конфигурации – байтных (uint16_t) числа FR.FRS[0] и рис. 5д) на «DDS-й», а после оконча- FR.FRS[1] двухэлементного массива outspi16(0xC000); // ния вывода восстановить первоначаль- FRS[1] также перераспределяют одно WRITE_TO_PHASE0_REG 0xC000 ное его (бита) значение, иначе дисплей и то же место в памяти МК и являют- работать не будет. ся соответственно старшим и младшим outspi16(0x2008); // словами числа FR.FRL. Выход из сброса (запуск) Подпрограмма вывода двухбайтно- го числа в DDS по SPI с учётом выше- Теперь, как указывалось выше (см. Таким образом, программирование указанного совмещения, переключе- формулу (3)), заданное число F умно- DDS примитивно просто, а приведённая ния бита полярности и вышеописан- жим на 16, а результат запишем в выше подпрограмма занимает ничтож- ной подпрограммы вывода байта по 4-байтное число FR.FRL вышеуказан- ное место в программной памяти МК. SPI outspi() приведена ниже. ного совмещения, т.е. FR.FRL = F×16. Если теперь сдвинуть 32-разрядное чис- Подпрограмма для измерения напря- //Вывод 16-разрядного слова ло FR.FRL влево на 2 бита, то в млад- жения аккумулятора и вывода на в DDS шем слове FR.FRS[1] получим 14 млад- дисплей состояния его разряженности void outspi16(uint16_t wor) { ших бит 28-разрядного кода, только также проста. Она десятикратно изме- сдвинутых влево на 2 бита, а в стар- ряет напряжение, поступающее на вход U.US = wor; шем слове FR.FRS[0] – полностью 14 ADC0.1 (P0.1) МК, осредняет его, срав- SPI0CFG = SPI0CFG | 0x10; // старших бит этого кода. Если сдвинуть нивает с порогами (3,2 В; 3,5 В и 3,8 В) IDLE_HIGN для AD9837 младшее слово FR.FRS[1] вправо на 2 и в зависимости от этого напряжения CSAD = 0; // CSAD=0. бита (т.е. восстановить сдвинутое вле- выводит на дисплей рисунок аккумуля- outspi(U.UB[0]); // Ст.б. во значение), то в его 14 младших битах тора с тем или иным количеством сег- outspi(U.UB[1]); // Мл.б. как раз и будет содержаться 14 младших ментов. С необходимыми комментари- CSAD = 1; // CSAD=1. бит 28-разрядного кода. Таким образом, ями эта подпрограмма приведена ниже. SPI0CFG = SPI0CFG & 0xef; // оба слова FR.FRS[0] и FR.FRS[1] для Поскольку подпрограмма взята из одно- IDLE_LOW - Для дисплея вывода теперь подготовлены и оста- го из примеров работы АЦП, приведён- } ётся только добавить к ним 2 старших ных в среде Simplicity Studio, и адаптиро- управляющих бита 01b (или 0x4000). вана под настоящую задачу, некоторые Теперь о том, как вывести в DDS само Эту «добавку» можно, например, про- комментарии оставлены в оригинальном значение частоты. Как указано в спра- сто прибавить, но проще каждое из слов виде. Вывод на дисплей опущен, посколь- вочном листке (datasheet) на AD9837, логически сложить ( | ) с числом 0x4000. ку, как указывалось выше, более подроб- численное значение частоты представ- но о таком выводе написано в [3]. Учиты- ляется 28-разрядным кодом и вводит- Для вывода нулевого значения фазы вая заданную конфигурацию (см. рис. 5ж ся в DDS двумя двухбайтными (16-раз- в нулевой регистр фазы (PHASE0) тре- и рис. 5з), её достаточно просто понять: рядными) словами. В первом слове в 14 буется подать команду 0xC000 (см. его младших битах содержится 14 млад- справочный листок AD9837). void BAT() { ших бит 28-разрядного кода, во втором, в uint32_t accumulator = 0; // его 14 младших битах, – 14 старших бит Но прежде чем выводить в регистр кода. А в двух старших битах обоих слов частоты (FREG0) эти два двухбайт- accumulator for averaging содержится управляющий код. Если, ных слова и нулевое значение фазы uint8_t measurements; // = 10; например, этот управляющий код равен в нулевой регистр фазы (PHASE0), 01b (012), то DDS будет воспринимать его DDS нужно сбросить (т.е. установить // measurement counter следующим образом. Во-первых, будет бит RESET’а, подав команду 0x2108 – uint32_t result = 0; выводиться синусоида, во-вторых, чис- см. справочный листок на AD9837), uint32_t mV; // measured ленное значение частоты будет вводить- а после вывода частоты и фазы – запу- ся в нулевой регистр частоты (FREG0), стить, т.е. обнулить бит сброса, подав voltage in mV а численное значение фазы (как пра- команду 0x2008. for (measurements = вило, нулевое значение) – в нулевой регистр фазы (PHASE0). Есть ещё FREG1 Несмотря на такое пространное 0; measurements < 10; и PHASE1, но их использования не тре- объяснение, подпрограмма вывода в measurements++) { буется. DDS заданной частоты занимает все- го 9 строчек кода на C51: // clear ADC0 conv. complete Пусть задано 32-разрядное (uint32_t) flag значение частоты F. Каким образом //Вывод частоты в DDS сформировать из этого числа два двух- FR.FRL = F * 16; ADC0CN0_ADINT = 0; байтных слова с указанным управляю- FR.FRL = FR.FRL << 2; // // Start a conversion by щим кодом для ввода в DDS? Сделать setting ADBUSY это достаточно просто. Сдвиг всего числа uint32_t влево ADC0CN0_ADBUSY = 1; на 2 бита while (!ADC0CN0_ADINT); //wait Во-первых, определим это число F conversionComplete как 32-разрядное: FR.FRS[0] = (FR.FRS[0]) | accumulator += ADC0; // ADC0 0x4000; //Добавка 2-х ст.бит 01b } uint32_t F; // частота в Гц к ст. слову для Freq 0 result = accumulator / 10; Во-вторых, сделаем ещё одно совме- FR.FRS[1] = ((FR.FRS[1]) >> 2) // Vref (mV) щение: | 0x4000;//Сдвиг мл. слова // measurement (mV) = --------- вправо на 2 бита (восст.) ------ * result (bits) union { // (2^10)-1 (bits) uint32_t FRL; // FR.FRS[0]- Ст. //и добавка 2-х ст.бит 01b к mV = result * 6600 / 1023; мл. слову //2*1650=3300 и *2 = 6600, так uint16_t слово. как 2 резистора uint16_t FRS[1]; // FR.FRS[1]- outspi16(0x2108); // Сброс DDS // и повторитель на OPA333;0.5x (стоп) gain => 2*1650 Мл. uint16_t слово. if (mV < 3200) { } FR; // FR.FRL - 4-байтное outspi16(FR.FRS[1]); // //вывод пустого аккумулятора uint32_t число. вывод мл. слова частоты в FREG_0 } if ((mV >= 3200) & (mV <= 3500)) { //вывод одного сегмента } if ((mV > 3500) & (mV <= 3800)) { //вывод двух сегментов } if (mV > 3800) { //вывод трех сегментов } } СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 35

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Теперь по поводу того, как работает подпрограмма, определяющая состо- яние кнопок. Во-первых, как можно увидеть из схем рис. 1 и рис. 2, сигналы от кнопок, очи- щенные от дребезга, поступают на порты P0.4 и P0.5 МК, для чего в основной про- грамме сделаны следующие назначения: sbit KN1 = P0 ^ 4; // аб Правая кнопка sbit KN2 = P0 ^ 5; // вг Левая кнопка Рис. 6. Разводка и внешний вид платы прибора: а, в – вид со стороны расположения Отсутствие дребезга позволяет в под- компонентов для поверхностного монтажа; б, г – вид с обратной стороны программе, связанной с кнопками, лег- ко определять их состояние всего дву- мя простыми командами, которые выполняются в бесконечном цикле (while (1)), выход из которого (break) осуществляется при нажатии и отпу- скании соответствующей кнопки: while (1) { в памяти с прямой адресацией (data), ответный разъём платы дисплея, а с дру- if (!KN1) { // Ждем нажатия и которая работает наиболее быстро. гой – приклеена к ней пористой лентой с двусторонним липким слоем. Такой же кнопки КН1 Разводка и внешний вид лентой к внутренней поверхности кор- while (!KN1);// Ждем отпускания платы генератора пуса приклеен аккумулятор. В верхней части корпуса просверлены отверстия, кнопки КН1 Разводка платы устройства сдела- через которые тумблеры, переменный ... // Вывод на дисплей цифр и на автором с помощью программы резистор и кнопки укреплены соответ- SprintLayOut v.6. Файл разводки в фор- ствующими гайками, а ручки управле- запуск/стоп мате *.lay6 приведён в дополнительных ния выведены на лицевую поверхность break; материалах к статье на сайте журнала. Из корпуса (рис. 7в, рис. 7г). Два разъёма } рисунков разведённой платы и её внеш- RCA красного и зелёного цвета и гнез- if (!KN2) { // Ждем нажатия него вида (рис. 6) можно заключить, что до 2,5 моно через отверстия на боковых её разводка достаточно проста, а сама стенках корпуса прикручены к нему кнопки КН2 плата имеет размер всего 22×40 мм. соответствующими гайками (рис. 7а, while (!KN2);// Ждем отпускания рис. 7в). К внутренней поверхности сте- Все отверстия на разводке (кроме нок корпуса дихлорметаном приклеены кнопки КН2 отверстий для подстроечного конден- Г-образные пластиковые уголки, в кото- ... // Вывод на дисплей режима сатора и подстроечного резистора) – рых просверлены отверстия и нарезана break; это переходные отверстия со слоя на резьба М2. К этим уголкам винтами М2 } слой. Если через них проходят штыри с головками впотай прикручена крыш- } разъёмов и выводы кварцевого резо- ка корпуса, в которой в соответствую- натора, то их следует пропаять с двух щих местах просверлены и раззенкова- Вывод на дисплей, как указывалось сторон платы. Во все остальные пере- ны отверстия диаметром 2 мм (рис. 7б). ходные отверстия следует вставить тон- Чтобы корпус не скользил, к внешней выше, опущен. кий лужёный медный провод и также поверхности крышки пористой лентой пропаять его с двух сторон платы. Эта с двусторонним липким слоем прикле- После трансляции всей програм- процедура позволяет не использовать ены 4 резиновые самоклеящиеся нож- металлизацию отверстий, технология ки. Под две передние ножки подложе- мы в среде Simplisity Studio внизу которой в домашних условиях весьма ны пластиковые шайбы (они красного проблематична, а потому неприемлема. цвета на рис. 7б, рис. 7в). Это сдела- экрана появляется следующее сооб- но для того, чтобы плоскость дисплея Конструкция прибора отклонить на небольшой угол в сторо- щение: ну пользователя, поскольку в этом слу- Генератор расположен в корпусе от чае контраст изображения на дисплее Program Size: data=38.0 xdata=0 распределительной коробки для элек- максимален, а потому само изображе- трики размером 75×75×30 мм (рис. 7). ние наиболее читабельно. const=672 code=1727 В верхней части корпуса (рис. 7г) для дисплея прорезано окно, а сама пла- Левый верхний тумблер (рис. 7г) LX51 RUN COMPLETE. 0 та дисплея приклеена к внутренней предназначен для включения пита- поверхности корпуса пористой лентой ния. В его верхнем положении пита- WARNING(S), 0 ERROR(S) с двусторонним липким слоем. Плата прибора с одной стороны вставлена в Finished building target: EFM8SB10F8G-A-QFN20_8.omf Из этого сообщения следует, что программа использует менее тре- ти (всего 38 байт) внутренней опера- тивной памяти с прямой адресацией (data=38.0), размер которой 128 байт, внешняя дополнительная опера- тивная память с косвенной адреса- цией размером 512 байт не исполь- зуется вообще (xdata=0), размер кодовой части программы составля- ет 1727 байт (code=1727) плюс кон- станты 672 байта (const=672) в сумме составляют 1727 + 672 = 2399 байт ≈ ≈ 2,34 КБ, т.е. менее 30% от максималь- ного размера программной памяти для этого МК, равного 8 КБ. Програм- ма использует так называемую small – model, где все данные располагаются 36 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ ние включено, в нижнем выключено. аб Положение левого нижнего тумбле- ра определяет коэффициент усиления в усилителя и соответственно макси- мально возможное напряжение сину- г соидального сигнала генератора, зави- сящее от положения ручки управления Рис. 7. Конструкция и внешний вид прибора: а – вид в открытом корпусе переменным резистором. В нижнем без крышки, б – вид снизу, в – вид сбоку, г – вид сверху положении этого тумблера коэффи- циент усиления равен 1, а максималь- блер в верхнее положение (коэффици- ечного конденсатора C10 варьируется ная амплитуда выходного напряжения в пределах 0,4–2 пФ. генератора равна чуть более 0,3 В. В верх- ент усиления 4,57). Подстроить ноль, нем положении коэффициент усиле- Возвращаемся к прерванной после- ния, как указывалось выше, равен 4,57, вращая шлиц подстроечного резистора довательности изложения. а максимальная амплитуда около 1,4 В. Правый тумблер подключает выходное до показания тестера, равного 000,0 мВ. Подключить частотомер к прибо- напряжение генератора к зелёному разъ- ру кабелем, один конец которого под- ёму RCA (рис. 7в). В верхнем положе- Если после этого переключить тумблер ключить ответным разъёмом к разъ- нии тумблера напряжение подключено, ёму X5 на рис. 1, а второй, с разъёмом в нижнем отключено. Ручка потенцио- в нижнее положение, и ноль в показа- BNC, – к частотному входу частотомера. метра (RП) регулирует выходное напря- Автор использовал достаточно преци- жение генератора от нуля до максиму- ниях тестера останется, то настройка зионный частотомер Ч3-57. Включить ма. При повороте ручки против часовой прибор и, вращая шлиц подстроечно- стрелки до упора выходное напряже- нуля считается законченной. го конденсатора C10 отвёрткой, жела- ние нулевое, при повороте по часовой тельно с керамическим наконечником, стрелке до упора – оно максимальное. Теперь о настройке тактовой часто- добиться показания частоты часто- Левая кнопка предназначена для ввода томера, равной 16 777 216 Гц (рис. 8). цифр числа частоты генератора и для ты МК, а точнее – о настройке часто- В частотомере Ч3-57 имеются несколь- его запуска и остановки. Правая опре- ко диапазонов времени Т, при кото- деляет режим работы: набор числа или ты кварцевого резонатора. рых измеряется частота. В частности, запуск/стоп генератора (см. далее в раз- есть 3 диапазона Т: T = 0,1 с, Т = 1 с и деле о порядке работы с генератором). Здесь следует сделать некоторое Т = 10 с. На диапазоне Т = 0,1 с пока- зание частотомера должно равняться Настройка генератора отступление относительно ёмкости «16777,22» кГц (рис. 8а). На диапазоне Т = 1 с, в связи с ограниченным количе- Настройка генератора состоит из конденсаторов C9 и C11 на рис. 1. Как ством цифр числа частоты индикатора в двух пунктов: настройки нуля выход- данном частотомере, левая цифра (едини- ного напряжения генератора в режиме правило, если обозначить эти ёмко- ца) исчезает (она неинтересна, поскольку сброса с помощью подстроечного рези- её значение уже известно), зато появляет- стора R6 на рис. 1 и настройки такто- сти как Cg, нагрузочную ёмкость квар- ся 3-я цифра после запятой, и показания вой частоты 16 777 216 Гц подстроеч- цевого резонатора, указанную в его частотомера становятся «6777,216» кГц ным конденсатором C10, рис. 1. справочном листке (datasheet), как CL, Вначале о настройке нуля выходно- а паразитную ёмкость как CS (это обыч- го напряжения. но 3–5 пФ), то для расчёта Cg исполь- зуется следующая эмпирическая фор- К выходному разъёму RCA X1 на рис. 2д (разъём красного цвета на рис. 7в) необ- мула: ходимо подключить цифровой воль- тметр или цифровой тестер. Переклю- Cg = 2 × (CL – CS). (7) чить диапазон измерения постоянного Если, например, CL = 25 пФ (как в напряжения (DC) в тестере на мини- кварцевом резонаторе, применён- мальное значение в милливольтах. Включить прибор, переключить левый ном автором), то по формуле (7) нижний тумблер в нижнее положение (единичный коэффициент усиления) и, Cg = 2 × (25 – 3) = 44 пФ. В связи с этим вращая шлиц подстроечного резистора на рис. 1 ёмкости C9 и C11 по 43 пФ, отвёрткой, желательно с керамическим наконечником, в ту или иную сторону, а добавочные ёмкости C9′ и C11′ – добиваются нулевого показания тесте- ра. Автор использовал тестер на мил- по 2 пФ. Кроме того, ёмкость подстро- ливольтовом диапазоне с одним разря- дом после запятой. Показания тестера при правильной настройке состави- ли 000,0 мВ. Далее переключить тум- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 37

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ аб наиболее энергопотребляющим, поэто- му состояние заряженности аккумулято- вг ра проверяется именно в этом режиме. Если ещё раз нажать и отпустить левую Рис. 8. Настройка кварцевого резонатора на частоту 16 777 216 Гц, а – Т = 0,1 с; кнопку, то генератор остановится, и на б – Т = 1 с; в, г – Т = 10 с экране опять появится длинная черта (как на рис. 9д). Таким образом, нажимая и (рис. 8б). В принципе, на этом можно и сор передвигается на следующую циф- отпуская левую кнопку, можно запускать закончить настройку, однако, потратив ру. Нажимаем и отпускаем левую кнопку и останавливать генератор с набранным еще немного времени и переключив диа- 2 раза, и на второй позиции появляется числовым значением частоты сколь- пазон на Т = 10 с, можно добиться пока- цифра «2» с курсором под ней (рис. 9в). ко угодно раз. Но если в этом режиме заний «777,2161» кГц (рис. 8в). Потратив Таким же способом набираем остальные нажать и отпустить правую кнопку, то ещё немного времени на этом диапазо- цифры «12345» (рис. 9г). После того как генератор, во-первых, остановится, а не, можно вообще частоту настроить набрана последняя цифра «5», нажима- во-вторых, переключится в режим набора «в ноль», т.е. получить «777,2160» кГц ем правую кнопку. Радиокнопка у цифр новой частоты (как на рис. 9а). При этом (рис. 8г), хотя, конечно, такая точность становится неактивной (чёрный кружок рисунок аккумулятора в правом верхнем совсем не обязательна. На этом настройка пропадает), и справа внизу появляется углу останется. Как видно из вышеопи- тактовой частоты заканчивается. новая радиокнопка в активном состоя- санного, управление генератором доста- нии, сигнализирующая, что генератор точно просто. Порядок работы переключён в режим запуска/стопа. В данном конкретном случае он в режи- Зарядка аккумулятора При включении прибора на дисплее ме стопа, о чём сигнализирует длинная появляется изображение, показанное черта слева от радиокнопки (рис. 9д). Как уже упоминалось выше, для на рис. 9а. Курсор устанавливается под Нажимаем и отпускаем левую кнопку. В зарядки аккумулятора использует- первой цифрой, в данном случае это «0», этом случае генератор запускается, о чём ся специальная плата на базе микро- а справа от цифр появляется так назы- свидетельствует значок синусоиды, появ- схемы TP4056, оборудованная разъ- ваемая радиокнопка, которая в актив- ляющийся вместо длинной черты, а в ёмом MicroUSB для подключения ном состоянии индицируется чёрным верхнем правом углу дисплея появляется к ней устройства для зарядки теле- кружком внутри. Предположим, требу- рисунок аккумулятора с тремя сегмента- фона с выходным напряжением 5 В. ется набрать частоту 12 345 Гц. Нажима- ми, сигнализирующими о том, что акку- К выходным контактам платы припа- ем и отпускаем левую кнопку, и левая мулятор полностью заряжен (рис. 9е). ян двухпроводный кабель, а на другой цифра становится равной «1» (рис. 9б). Этот режим работы генератора является его конец – аудиоразъём – штекер моно Далее нажимаем правую кнопку, и кур- 2,5 мм (рис. 10). Провода в месте пайки кабеля к плате укреплены каплей термо- абв клея. Иначе от частого изгибания кабеля провода в месте пайки могут отломить- гд е ся. Этот штекер вставляется в ответный разъём – розетку (Xзар, рис. 2а), располо- Рис. 9. Ввод частоты и запуск прибора женную на боковой поверхности прибо- ра (рис. 7в), а разъём microUSB от устрой- ства зарядки телефона – к плате. При зарядке аккумулятора питание прибора должно быть выключено, а зарядка для телефона подключена к сети. При пра- вильном подключении на плате вклю- чится красный светодиод, и начнется зарядка аккумулятора. По завершении (когда аккумулятор зарядится до напря- жения 4,2 В) красный светодиод погас- нет, и включится синий, сигнализируя о конце зарядки (рис. 10). Здесь следует заметить, что на плате с TP4056 по умол- чанию установлено максимальное зна- чение зарядного тока в 1 А. Такой ток обеспечивают далеко не все зарядные устройства для телефона. Кроме того, при токе 1 А плата с TP4056 достаточно силь- но нагревается и может выйти из строя от перегрева. Поэтому, если использовать зарядку для телефона (или, например, для зарядки аккумуляторов IQOS), обе- спечивающую ток 1 А (или более), то пла- ту необходимо установить на радиатор. 38 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Автор использовал игольчатый радиатор с площадью поверхности около 70 см2. Плата приклеена к радиатору гибкой термопрокладкой с двусторонним лип- ким слоем (она белого цвета на рис. 10). Если же зарядка для телефона обеспе- чивает ток не более 0,5 А, то радиатор не нужен, так как в этом случае нагрев платы небольшой; правда, время зарядки аккумулятора будет существенно больше. Результаты работы Рис. 10. Процесс зарядки аккумулятора генератора генератора а О результатах работы генератора в свидетельствует рис. 11, где приведе- гб ны показания дисплея с набранной частотой и показания частотомера – с измеренной. На рис. 11б дополни- тельно показана осциллограмма сигна- ла аналогового осциллографа, к кото- рому подключён сигнал от прибора параллельно частотомеру. О степени синусоидальности сигнала генератора также можно судить по спектрам, сня- тым вместе с осциллограммами цифро- вым осциллографом и опубликованным в [1] (поэтому, чтобы не повторять- ся, они не приводятся). Как следует из анализа спектров, все они представля- ют собой единственный пик на соот- ветствующей частоте. Никаких допол- нительных лепестков рядом с основным пиком, которые свидетельствуют о неси- нусоидальности сигнала, а также ника- ких дополнительных пиков на других частотах, кроме основной, на спектрах не обнаружено. Это свидетельствует о том, что все сигналы генератора, незави- симо от частоты, строго синусоидальны. Заключение дж и Применение малопотребляющих (с ез к током потребления до единиц мА) DDS AD9837B, МК EFM8SB10, ИУ AD8231, дис- Рис. 11. Результаты работы генератора при выходных частотах: a, б – 24,576 кГц; плея Nikia-5110 и микропотребляющих (с в, г – 12,345 кГц; д, е – 1000 Гц; ж, з – 200 Гц; и, к – 20 Гц током до 20 мкА) ОУ OPA333, стабилиза- торов TPS78230 (3 В), STLQ15M15R (1,5 В) ность брать его с собой для работы, как 2. Кузьминов А.Ю. Связь между компьюте- и подавителя дребезга контактов кнопок говорят, «в полевых условиях». ром и микроконтроллером. Современ- MAX6817 позволило сконструировать недо- ные аппаратные и программные сред- рогой генератор синусоидальных сигналов Литература ства. М.: Перо, 2018. с питанием от аккумулятора 18650-HG2 с напряжением 3,6 В, ёмкостью 3 А⋅ч, обе- 1. Кузьминов А. Низкочастотный генератор 3. Кузьминов А. Миллиомметр с графиче- спечивающим непрерывную работу прибо- на основе синтезатора частоты AD9833 // ским LCD Nokia-5110 // Современная ра до 200 часов без подзарядки. Отсутствие Современная электроника. 2013. № 8, № 9. электроника. 2021. № 4. сетевого источника питания гарантирует чистоту выходных сигналов генератора, свободных от сетевых или ВЧ-помех. Про- стота набора частоты с помощью всего двух кнопок, высокий контраст изображения на дисплее Nokia-5110 способствовали удоб- ству работы с прибором, а его небольшой корпус (75×75×30 мм) и вес дали возмож- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 39

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Что вас ждёт при переходе с Altium Designer на Delta Design. Часть 1. Импорт библиотек Егор Чириков (компания ЭРЕМЕКС) используется переключение в верхней части окна мастера (рис. 2). Сразу сто- В настоящее время в России одной из наиболее популярных САПР ит отметить, что если вы импортиру- печатных плат (ПП) является Altium Designer. Однако в связи с ете не интегрированные библиотеки, уходом всех иностранных компаний электронных САПР ПП из России а отдельные файлы SchLib c пропи- (последние поставляемые версии вышли в 2022 году) организации, санными в них посадочными места- проектирующие ПП, вынуждены искать замену. И логичный выбор ми PcbLib, то все связи в импортиро- падает в пользу отечественной САПР Delta Design. ванной библиотеке также сохраняются. В цикле данных статей мы рассмотрим возможности и особенности После указания нужных файлов «Схе- импорта проектов, выполненных в Altium Designer, в отечественную мотехнической библиотеки» и/или САПР Delta Design, и с какими ограничениями вы можете столкнуться. «Библиотеки посадочных мест» в ниж- ней части будет автоматически пропи- Безболезненного процесса перехода с библиотек. Для этого необходимо про- сано имя импортированной библио- одной САПР на другую не бывает, и это сто переместить интересующие файлы теки, которое при желании можно факт. Но с уходом иностранных компаний библиотек в панель «Библиотеки» или изменить. ряд специалистов, участвующих в разра- воспользоваться командой «Открыть ботке этих САПР, остался в России, что библиотеку Altium Designer» (рис. 1). К основным настройкам, которые позволяет отечественному САПР не толь- необходимо будет выполнить, можно ко осуществлять быстрый рост функцио- Данный метод не импортирует отнести второй шаг данного мастера нальности, но и реализовывать наиболее библиотеки, а просто открывает их для «Соответствие атрибутов». На этом безболезненный переход с других систем. просмотра, что позволяет находиться в шаге происходит два сопоставления: той или иной библиотеке с целью даль- Процесс импорта будет рассмотрен нейшего принятия решения о необхо- 1) сопоставляются семейства импор- по шагам проектирования ПП, и пер- димости её импортации. тируемых компонентов относительно вый шаг – это библиотеки компонен- их позиционных обозначений, кото- тов. В Delta Design поддерживается Импорт библиотек компонентов рые в Altium Designer называются импорт как отдельных файлов, услов- в Delta Design реализован на основе «Designator»; но «Графических Обозначений» (УГО) мастера пошаговой настройки (рис. 2), в формате «.SCHLIB» и «Посадочных который вызывается в основном меню 2) сопоставляются атрибуты, содер- Мест» (ПМ) в формате «.PCBLIB», так и (Файл > Импорт > Библиотека жащиеся внутри импортируемых ком- интегрированных библиотек в форма- Altium Designer) или аналогичной понентов. те «.INTLIB». Прежде чем приступить к командой в панели «Библиотеки». рассмотрению процесса импорта, сто- Описываемое сопоставление проис- ит отметить, что в Delta Design поддер- В данном мастере, как говорилось ходит автоматически, если в стандар- живается просмотр приведённых выше ранее, осуществляется импорт как тах найдено семейство с соответству- отдельно УГО и ПМ, так и в составе ющим позиционным обозначением и интегрированной библиотеки, для чего имеются атрибуты с такими же назва- ниями, как в импортируемой библи- Рис. 1. Открытие библиотек Altium Designer для просмотра Рис. 2. Мастер импорта библиотек Altium Designer 40 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 3. Сопоставление атрибутов компонентов Рис. 4. Импорт многосекционных УГО отеке (рис. 3). Если с позиционными уровне Altium Designer импортируют- Скрытые выводы обозначениями в большинстве случа- ся полноценно и с идентичными воз- ев всё работает без дополнительных можностями, с одним лишь отличи- Altium Designer включает в себя настроек, так как они уже по умол- ем, что переключение между секциями функции и параметры, которые под- чанию прописаны в стандартах Delta осуществляется на вкладке под отобра- держивают использование скрытых Design и совпадают с наиболее часто жением УГО (рис. 4). выводов схемных компонентов. Эта используемыми, то с параметрами функция полезна, когда в проекте одна необходимо всё проверить и переи- Электрический тип цепь питания и одна цепь земли, что меновать согласно параметрам, кото- выводов – Electrical Type позволяет автоматически подсоеди- рые используете именно вы. нить все выводы питания всех ком- Тип контакта регламентирует возмож- понентов к соответствующим цепям, На последующих шагах мастера про- ные электрические подключения, кото- скрыв эти выводы питания. Это было исходит автоматическое сопоставление рые могут осуществляться через данный наиболее распространено для много- слоёв для посадочных мест и запуска- вывод компонента. Этот тип использует- секционных компонентов, поскольку ется процедура трансляции, в которой ся при проверке проекта для отслежива- избавляет разработчиков от необходи- перечисляются все импортированные ния ошибок электрических соединений мости отображения выводов питания компоненты и нарушения, если они на листе схемы. Все электрические типы этих компонентов на схеме. присутствуют. Результатом импорта выводов, которые могут быть заданы на файлов библиотек является их ото- стороне Altium Designer, импортируют- Идентичная работа со скрытыми бражение в панели «Библиотеки», где ся с таким же типом (рис. 5). выводами поддерживается и в Delta в структуре отображаются все компо- Design. При импорте все скрытые выво- ненты, посадочные места и контактные Обозначение инверсии ды также сохраняют свои свойства и не площадки, из которых они созданы. выводов отображаются на УГО, а, в свою оче- редь, на схеме автоматически подклю- Далее рассмотрим, какие есть воз- Для обозначения инверсии выво- чаются к цепям, которые прописаны можности и ограничения на импорт дов используется верхнее подчёркива- в свойствах этих выводов. Но совре- библиотек компонентов, и начнём с ние над текстом названия конкретно- менные электронные устройства, как УГО. го вывода. Для этого в Altium Designer правило, содержат множество цепей применялся один из двух способов: это питания и земли. И эти цепи не про- Поддержка обратная косая черта «\\» в начале тек- сто трассируются к соответствующим многосекционных УГО ста – для подчёркивания всего текста – контактам питания: доставка питания или обратная косая черта после каждо- теперь является критически важным Примеры: резисторы в резисторной го символа для подчёркивания только аспектом успешного конструирова- матрице, катушка и набор контактов в конкретно того символа, после кото- ния платы. реле, банки входа/выхода в большой рого она написана. Для обозначения ПЛИС, выводы в соединителе, если вы, инверсии в Delta Design используется Поскольку природа проектирова- например, хотите разместить выводы аналогичный способ, но использует- ния цепей доставки питания измени- соединителя в различных местах листа ся символ тильда, «~», а не обратная лась, необходимость скрывать выводы вместо того, чтобы вести линии связи косая черта. При импорте эта замена компонентов и автоматически соеди- к единому символу. Такие компоненты происходит автоматически и учиты- нять их отпала – до такой степени, что называются многосекционными. Реа- ваются оба метода, описанных выше. большинство разработчиков высту- лизованные многосекционные УГО на пают против этой практики. Поэтому СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 41

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 5. Электрический тип выводов Рис. 6. Обозначение инверсии выводов Таблица 1. Указатель выводов компонентов Delta Design Altium Designer ГОСТ 2.743-91 задумайтесь о необходимости скрытия ются между Altium Designer и Delta в Delta Design таких форм одиннадцать выводов с предварительным назначе- Design. Но при этом сама логика при (Круг, Квадрат, Овал, Прямоугольник, нием имён цепей для них. импорте не теряется, и сопоставление Скруглённый прямоугольник, Прямоу- этих обозначений передаётся коррек- гольник с фаской, Правильный окта- Указатель выводов тно (табл. 1). гон, Неправильный октагон, Палец с компонентов фаской, Палец, Пользовательский). Если подвести итог по импорту УГО, Согласно ГОСТ 2.743-91 выводы ком- то можно смело сказать, что все необ- Из-за более гибкого подхода при понентов подразделяют на несущие и ходимые свойства и параметры пере- выборе формы контактных площадок не несущие логическую информацию. даются при импорте без каких-либо в Delta Design некоторые КП преобразу- Выводы, несущие логическую инфор- дальнейших доработок на стороне ют свою начальную форму при импор- мацию, подразделяют на статические Delta Design. Далее в статье будет рас- те (например: Rectangular с равными и динамические, а также на прямые и смотрено, какие есть возможности и сторонами при импорте определяется инверсные и т.д. В качестве указате- ограничения на импорт библиотек как Квадрат), при этом сохраняя все лей на выводах применяют специаль- посадочных мест. размеры (рис. 7) и свойства. ные символы. Эти символы являются чисто графическими. Истинное элек- Контактные площадки (КП) Аналогичная ситуация со сквозны- трическое свойство вывода определяет- ми контактными площадками. В Delta ся параметром типа вывода, о чём рас- В Altium Designer имеется шесть Design поддерживаются четыре фор- сказывалось ранее (см. электрический форм контактных площадок (Round, мы отверстий: Круг, Квадрат, Овал, тип выводов – Electrical Type). ГОСТ Rectangular, Octagonal, Rounded Прямоугольник. Также поддержива- предполагает несколько разных графи- Rectangle, Chamfered Rectangle), кото- ются сквозные площадки с разными ческих отображений для обозначения рые в сочетании с редактированием формами отдельно на верхней сто- одной и той же логической информа- параметров дают возможность созда- роне (Top), нижней стороне (Bottom) ции, и именно поэтому они различа- вать практически любую форму кон- и внутренних слоях (Middle). В поса- тактных площадок. В свою очередь, дочном месте поддерживается возмож- 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 9. Контактные площадки сложной формы Рис. 7. Импорт контактных площадок щую контактную площадку при импор- ных мест всё импортируется в таком различной формы те (рис. 8). же виде, как это было создано в Altium Designer. Но стоит отметить, что пер- Рис. 8. Параметры паяльной пасты Если же в свойствах импортируемо- вый вариант с реализацией треками не и маски го посадочного места в разделах пасты совсем корректный и зачастую созда- ность размещения переходных отвер- и маски будут выбран «Rule» (это озна- вался пользователями, которые не зна- стий. Вся дополнительная графика чает, что параметр будет браться из ли, как реализуются два других. Так- из механических слоёв импортирует- правил проектирования на плате), то же данная реализация не подходит для ся в документирующие слои. Други- подобные КП будут импортированы с дальнейшей работы на стороне Delta ми словами, все стандартные прими- пустыми значениями пасты и маски и Design из-за специфики алгоритмов тивы импортируются без каких-либо аналогично Altium Designer будут ука- работы, поэтому подобные посадоч- проблем. заны непосредственно на плате. ные места стоит переработать после импорта. Паяльная маска и паста Контактные площадки (КП) сложной формы Зона запрета – Keepout Что касается информации со слоёв пасты и маски, то алгоритм работы с В частных случаях для создания поса- В самом простом понимании область ними в Delta Design аналогичен Altium дочного места недостаточно тех форм, Keepout выступает в роли объекта, Designer. Если в контактных площад- которые предлагаются в стандартном который не позволяет проводящим ках параметры маски и пасты указа- наборе. И для создания таких кон- объектам (Переходные отверстия, Тре- ны как «Manual» и указано значение, тактных площадок на стороне Altium ки, Области металлизации, Контакт- то оно будет передано в соответствую- Designer применяется три основных ные площадки) размещаться в его гра- метода реализации (рис. 9). ницах. Данный объект может быть 1. Треки/Арки – создание нужной фор- разной формы и действовать как на отдельных слоях платы, так и одновре- мы, используя инструменты Track/ менно на все слои. Аналогичные мето- Arc; внутри полученной формы не- ды построения и определения запре- обходимо разместить маленькую та на размещения объектов имеются в контактную площадку, с помощью Delta Design у региона (рис. 10). Поэ- которой и происходит назначение тому импорт этого объекта и всех его цепи в полученной фигуре. Полу- свойств не составляет проблем. ченная фигура в составе посадоч- ного места передаётся на плату как Ограничения по импорту единое целое. библиотек посадочных 2. Регион – создание нужной формы мест аналогично предыдущему, но ис- пользуя инструменты Region. Вну- При импорте на момент написа- три полученной формы также уста- ния статьи есть и ограничения. Боль- навливается маленькая контактная шая часть из них связана с отсутстви- площадка. Этот метод более пра- ем определённых объектов на стороне вильный, но не все знают, как его Delta Design или с большим различием быстро создать, поэтому и создают в алгоритмах работы программ. Одним треками. из таких ограничений является импор- 3. Контактная площадка пользова- тирование 3D-моделей. На текущий тельской формы – это полноцен- момент компоненты не передают эту ная контактная площадка, в кото- информацию из-за различий в типе её рой выбрана форма Custom Shape и хранения. Также есть ограничения с стиль редактирования, как с объек- объектом, который на стороне Altium том Region. Designer называется «Solid». Стандарт- Каждый из описанных способов име- ное предназначение этого инструмен- ет свои плюсы и минусы, которые нет та (Copper), как металлизация, пере- смысла рассматривать в рамках данной даётся без проблем, но этот объект в статьи. При импорте таких посадоч- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 43

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 10. Зона запрета – Keepout Рис. 11. Вырез в плате (Board Cutout) Рис. 12. Встроенные компоненты (Cavity) Altium Designer можно использовать но из названия, на плате эта область проекты являются уникальными. Опи- для создания следующей информации. формирует вырез в полигоне. санные возможности импорта библи- отек – большой шаг при переходе на Вырез в плате (Board Cutout) – на уров- Встроенные компоненты (Cavity) – Delta Design, но при конвертировании не посадочного места создаётся область, этот тип объекта используется для соз- из Altium Designer могут возникнуть которая при размещении на плате фор- дания объёмного выреза внутри платы и другие трудности, не рассмотрен- мирует вырез, необходимый под уста- для монтажа встраиваемых компонен- ные в данной статье. Не стоит бездум- новку этого компонента (рис. 11). тов (рис. 12). но рассчитывать, что всё пройдёт без На уровне посадочного места такого объ- помарок. Однако в большинстве слу- екта нет в Delta Design, но, забегая впе- В заключение стоит отметить, чаев описанные моменты покрывают ред, на уровне платы такие компонен- что уровень владения САПР Altium большую часть работы. В следующей ты импортируются корректно. Designer у всех пользователей разный, статье будут рассмотрены возможно- один и тот же результат можно полу- сти импорта проектов Altium Designer Вырез в полигоне (Polygon Cutout) – чить разными способами, не всегда (Схема–Плата) в Delta Design. аналогичный принцип работы, как и с правильными. Каждое предприятие предыдущим объектом, но, как понят- имеет свою специфику работы, и все НОВОСТИ МИРА Страны, помогающие России при производстве современных вооруже- С начала года американские чинов- закупать электронику, ний, именно поэтому США пытаются огра- ники посетили несколько из указанных попали под прицел США ничить поставки. О’Брайеном стран, чтобы обсудить их по- мощь России. В частности, госсекретарь Импорт в Россию ключевых микрочипов Помощниками России в обходе санкций США Энтони Блинкен побывал в Турции, по- и электроники к началу 2023 года восста- в отношении импорта представитель Госде- сле чего Анкара изменила правила оформ- новился до уровня, который наблюдался до па назвал пять стран – Турцию, Казахстан, ления грузов в Россию. введения западных санкций. Грузию, Объединённые Арабские Эмира- ты и Армению. В конце апреля помощник министра фи- Об этом заявил координатор по санкци- нансов США Элизабет Розенберг в Астане ям в Госдепартаменте США Джим О’Брайен, Издание напоминает, что 11-й пакет заявила, что угроза применения вторичных пишет Politico. санкций, который в настоящее время го- санкций к компаниям и банкам Казахстана товит Евросоюз, в первую очередь направ- растёт. На этом фоне республика осложни- По его словам, такая ситуация возникла лен на пресечение маршрутов обхода пре- ла поставки по схеме параллельного импор- в связи с продажей европейскими компа- дыдущих мер. В том числе он позволит та, а банки начали отказываться проводить ниями чипов, процессоров и интегральных наказывать страны, помогающие Москве платежи в рублях. схем в третьи страны, потому что те позд- получать необходимые для вооружений нее перепродают их России. О’Брайен под- компоненты. russianelectronics.ru черкнул, что указанные компоненты важны 44 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НОВОСТИ МИРА Российский чипмейкер «Микрон» переходит на китайское оборудование На фоне практически полного отсутствия у России доступа к зарубежному оборудова- нию производитель полупроводников «Ми- крон» переходит на применение в своём производстве необходимого оборудования от китайских компаний, а также из некото- рых других стран, включая даже Беларусь. Как уточняет топ-менеджер «Микрона» по закупке передовых материалов, техно- что потребует инвестиций в объёме около Сергей Ранчин, предприятие старается уве- логий и сервисов, заводу приходится раз- 10 млрд рублей. личить свои производственные мощности вивать производство заменой «одной ло- в плане выпуска полупроводниковой про- шади на другую». Кроме того, с 2022-го на «Микроне» отме- дукции по 90-нм технологическим нормам, чается серьёзная перегруженность произ- однако в условиях установленных запретов Еще в прошедшем году представители водственных линий, а в будущем году завод «Микрона» открыто объявили о планах по должен приступить к созданию собственных увеличению к 2025 году объёмов по изготов- чипов, необходимых для выпуска SIM-карт лению кремниевых пластин под 90/180-на- с отечественной криптографией. нометровые чипы с 3000 до 6000 единиц, techcult.ru Реклама СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 45

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Новый шаг к сквозному проектированию в приборостроении Виктор Муругов, Лев Теверовский (компания АСКОН) ● уменьшение числа ошибок пользова- телей и связанных с ними издержек; Компании АСКОН и ЭРЕМЕКС, входящие в консорциум ИТ-разработчиков «РазвИТие», сделали новый шаг к сквозному проектированию ● организация работы только с акту- изделий приборостроения и единому информационному пространству альными справочными данными; инженерных данных на промышленном предприятии, обеспечив синхронизацию баз данных электрических компонентов системы ● оптимизация процессов управления проектирования Delta Design и системы управления нормативно- справочными данными; справочной информацией предприятия ПОЛИНОМ:MDM ● стандартизация данных и подходов Консорциум «РазвИТие» предостав- ● разработка узлов печатного монта- работы с ними. ляет для отечественного приборостро- жа (печатных плат) в Delta Design; Исходя из данных предпосылок, был ения PLM-комплекс, состоящий из сле- дующих решений: ● разработка моделей и чертежей предложен вариант, который обеспе- ● ЛОЦМАН:PLM – основа построения прибора и его составных частей в чивает синхронизацию баз данных КОМПАС-3D с использованием дан- электрических компонентов системы структуры изделия и управления ных справочников ПОЛИНОМ:MDM; НСИ ПОЛИНОМ:MDM и библиотек процессов конструкторско-техноло- EDA системы Delta Design. Поскольку гической подготовки производства; ● согласование и утверждение проект- у системы Delta Design нет возможно- ● КОМПАС-3D и специализирован- ных данных с помощью бизнес-про- сти использовать внешние базы дан- ные приложения – инструмента- цессов ЛОЦМАН:PLM; ных напрямую, было принято решение рий для разработки изделий в 2D- о создании модуля, позволяющего син- и 3D-представлениях, а также для ● передача конструкторских данных в хронизировать данные справочников оформления конструкторской до- технологическую подготовку про- ПОЛИНОМ:MDM и библиотек систе- кументации; изводства. мы Delta Design. ● ПОЛИНОМ:MDM – система управ- Если продукты АСКОН изначально ления нормативно-справочной ин- Классический подход к реализации формацией, необходимой для проек- интегрированы между собой, формируя интеграции между информационны- тирования и изготовления изделий единое информационное пространство, ми системами подразумевает следую- на предприятии; то система Delta Design до настоящего щие возможные стратегии реализации. ● EDA-система Delta Design – продукт времени имела ограниченную функцио- компании ЭРЕМЕКС – инструмент нальность в плане связи с ЛОЦМАН:PLM: Стратегия 1: Обмен файлами (File для проектирования узлов печатно- можно было управлять созданием проек- Exchange). Данные могут передавать- го монтажа (печатных плат) для раз- тов в Delta Design и получать состав ком- ся и синхронизироваться между систе- личных приборов, являющихся как понентов печатной платы в электронную мами в виде файлов. Этот метод обме- конечными изделиями, так и компо- структуру изделия в целом. При разработ- на проще и может использоваться для нентами более сложных изделий ма- ке печатных плат специалисты, работаю- передачи больших объёмов данных. шиностроения и приборостроения. щие в Delta Design, могли использовать Используемые форматы файлов могут Все эти программные инструменты только собственные справочные данные быть оговорены между системами и связаны единым бизнес-процессом (библиотеки), обслуживаемые исключи- включать в себя CSV, XML, JSON или проектирования изделий и охватыва- тельно в самой системе. Этот факт проти- любой другой формат, который заранее ют следующие этапы: воречил модели использования единых согласован между двумя системами. ● формирование планов и заданий справочных и прочих данных при сквоз- конструкторским подразделениям ном проектировании изделий. Требова- Стратегия 2: Использование специ- и исполнителям в ЛОЦМАН:PLM; лось обеспечить интеграцию решений альных программных интерфейсов и ● разработка в ЛОЦМАН:PLM струк- двух разработчиков. модулей. В сочетаемых системах могут туры изделия согласно плану работ быть разработаны для взаимодействия и функциональным требованиям; Основными задачами при разработ- друг с другом специальные программ- ке интеграции были: ные интерфейсы и модули. Для обеспе- ● повышение эффективности управле- чения определённой степени согласо- ванности и упорядоченности в общих ния инженерными данными в про- реализациях может быть предостав- изводственных процессах; лен доступ к базам данных через API (Application Programming Interface). Консорциум «РазвИТие» объединяет российских разработчиков инженерного программного Если системы предоставляют доступ обеспечения, компании АСКОН, ТЕСИС, ЭРЕМЕКС, ADEM, НТЦ «АПМ» и «Сигма Технология». Он был создан к приложениям и модулям через API, в 2015 году для разработки отечественного независимого PLM-комплекса тяжёлого класса. В основу обмен данными между ними может консорциума лёг принцип эволюционного развития существующих программных продуктов, лучших быть точнее и проще. в своём классе и подтверждённых опытом промышленного применения на тысячах предприятий. Стратегия 3: Использование спе- циализированных интеграционных платформ для обмена данными меж- ду системами. Эти инструменты обыч- 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ но предоставляются третьими сторона- «ЛОЦМАН:PLM Интеграционная шина предприятия» – универсальный модуль интеграции, ми и позволяют просто подключаться который предназначен для обмена данными между системами, построенными на базе сервера к множеству различных систем и адап- приложений ЛОЦМАН, а также любых смежных информационных систем классов PDM/PLM, тироваться к их требованиям. Интегра- ERP, MES, обладающих программными сервисами для работы с внешними данными. Одним из ционные платформы дают возмож- ключевых назначений технического решения является разработка стандартов обмена данны- ность настраивать различные типы ми и унификация методик интеграции, которые позволяют применять модуль как универсаль- подключений и трансформацию дан- ное решение в процессе слияния систем. Данное техническое решение в каждом конкретном ных, что делает их полезными инстру- случае интеграции систем на предприятии позволяет конфигурировать модель обмена данны- ментами для обмена данными между ми и выбирать подходящую методику синхронизации. системами, например, EDA и MDM. Рис. 1. Адаптер двусторонней синхронизации баз данных ЭРИ Из представленных стратегий инте- грации была принята третья кон- полностью соответствует наполнению нии Справочника ЭРИ может исходить цепция интеграции программных библиотеки Delta Design. также из заявок специалистов разра- продуктов с использованием специ- ботки, причём прохождение этих зая- ализированной платформы – продук- При необходимости администра- вок обеспечивается специальными та компании АСКОН «ЛОЦМАН:PLM торы ПОЛИНОМ:MDM могут допол- бизнес-процессами предприятия. Интеграционная шина предприятия». нить новый справочник необходи- мыми свойствами, которые нужны После наполнения Справочника Совместно ЭРЕМЕКС и АСКОН для других систем, использующих ЭРИ (ECAD) ПОЛИНОМ:MDM адми- разработали специализированный ПОЛИНОМ:MDM, в том числе и трёх- нистратор производит настройку модуль «Адаптер для ЛОЦМАН:PLM мерными представлениями. доступа к серверам баз данных, при Интеграционная шина предприя- необходимости редактирует правила тия», обеспечивающий двунаправ- Крайне важно, что каждая запись передачи компонентов и их свойств, ленную синхронизацию баз данных. в Справочнике ECAD автоматически после чего запускается Адаптер. В про- Адаптер использует функции API (про- получает уникальный идентифика- цессе работы Адаптера данные переда- граммного интерфейса) систем Delta тор ПОЛИНОМ:MDM. Этот идентифи- ются из баз данных ПОЛИНОМ:MDM Design и ПОЛИНОМ:MDM для обра- катор должен быть возвращён в базу в ИШП, а затем из ИШП – в библиоте- щения к базам данных обеих конечных данных Delta Design. Передача иден- ку Delta Design. В результате работы в систем, а также включает в себя функ- тификатора производится в «обрат- Delta Design появляется новая Библио- ции настройки правил синхронизации ном» процессе синхронизации, кото- тека, наполнение которой соответству- и времени запуска сценариев – по рас- рый описан во втором сценарии. ет Справочнику ЭРИ (ECAD) (группы, писанию или принудительно (рис. 1). подгруппы, записи) ПОЛИНОМ:MDM. Сценарий 2. Справочники Разработанное решение поддержи- ПОЛИНОМ:MDM – база При необходимости администра- вает несколько сценариев работы в данных Delta Design торы баз данных Delta Design могут зависимости от того, какие базы дан- дополнить компоненты библиоте- ных ЭРИ первоначально появились на Этот целевой сценарий предпо- ки необходимыми специфическими предприятии. лагается основным для установив- свойствами, которые нужны для про- шегося процесса управления НСИ. ектирования схем и печатных плат: Сценарий 1. Библиотека По этому сценарию все новые ЭРИ символами, посадочными местами, Delta Design – База данных первоначально вводятся в базу дан- электрическими параметрами, spice- ПОЛИНОМ:MDM ных ПОЛИНОМ:MDM. Их занесе- моделями и другими. нию предшествует согласование воз- Если предприятие уже работало с можности приобретать компоненты, Данный сценарий, как было описано Delta Design, но не применяло PLM- применять их для использования в ранее, также используется для отдель- комплекс АСКОН, то библиотека ЭРИ продукции предприятия и т.п. Иници- ного процесса передачи идентификато- Delta Design в процессе работы инже- атива о занесении ЭРИ в базу данных ра ПОЛИНОМ:MDM после выполнения неров-проектировщиков уже была ПОЛИНОМ:MDM и о структурирова- первого сценария. В этом случае струк- наполнена компонентами. Соответ- ственно, стоит задача унаследовать наработанные в Delta Design данные в ПОЛИНОМ:MDM. Для этого админи- стратор баз данных настраивает доступ к серверам баз данных, при необходи- мости редактирует правила передачи компонентов и их свойств, после чего запускает Адаптер. В процессе работы Адаптера происходит передача данных из базы данных Delta Design в «ЛОЦ- МАН Интеграционная шина пред- приятия» (ИШП), а затем из ИШП – в ПОЛИНОМ:MDM. В результате в ПОЛИНОМ:MDM появляется новый Справочник ЭРИ (ECAD), наполнение которого (группы, подгруппы, записи) СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 WWW.SOEL.RU 47

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 2. Передача идентификатора ПОЛИНОМ в данные проекта Delta Design ции, когда специалисты проектирова- ния печатных плат могли бы приме- Рис. 3. Формирование бизнес-объектов ПОЛИНОМ в электронной структуре изделия нить ЭРИ, которого уже нет в системе управления НСИ. Однако, если кто- туры и наполнения баз данных ЭРИ компонента из базы данных происхо- либо удалит радиодеталь из библио- уже соответствуют друг другу, поэтому дит по-разному при очередном сеан- теки Delta Design, она не будет удале- адаптер производит фактически только се синхронизации в зависимости от на из справочника ПОЛИНОМ:MDM, обновление данных – передаёт иденти- выбранного направления. Например, потому что это нарушило бы правила фикатор ПОЛИНОМ:MDM в соответ- если администратор ПОЛИНОМ:MDM первичного ведения баз данных ЭРИ ствующее незаполненное свойство запи- принял решение и удалил компонент в системе управления НСИ. Если же си «радиодеталей» в библиотеке (рис. 2). из справочника, то при синхрониза- компонент в библиотеке Delta Design ции компонент будет удалён и из Delta будет удалён случайно, то после оче- Ещё одной особенностью работы Design. Это позволяет избежать ситуа- редного сеанса синхронизации он адаптера является то, что удаление вновь появится – будет восстановлен из ПОЛИНОМ:MDM. Использование синхронизации систем позволит обеспечить более высокую эффективность управления инженерными данными и повысить качество инженерной документации за счёт единых, точных, актуальных справочных данных. Синхронизация систем должна наладить централизо- ванное управление данными, исклю- чить вторичный ввод (дублирование) и ошибочное наполнение справочни- ков. Вместе с этим повышается эффек- тивность создания и использования ограничительных перечней справоч- ной номенклатуры, например, ещё на этапе проектирования изделия мож- но будет рассчитать приблизительную стоимость компонентов, сформиро- вать необходимые запасы комплекту- ющих, заранее закупить их у постав- щиков. Точность, доступность и непроти- воречивость данных позволит инже- нерам-проектировщикам и менед- жерам принимать верные решения на основе данных, а также обеспе- чит более эффективную работу и быстрое реагирование на измене- ния (рис. 3). НОВОСТИ МИРА Российские производители ре воспользоваться предлагаемыми пра- тания и многого другого. В пресс-службе Мин- электроники жалуются вительством мерами поддержки и теряют промторга указали, что концептуально под- на ненужность своей продукции средства, вложенные в инвестиции. держивают подход, но он требует проработки. Об этом говорится в письме гендиректора По мнению Галустяна, требования по Источник в российском производителе элек- «Бештау Электроникс» (выпускает моноблоки, определению отечественности АРМ надо троники назвал предложение преждевремен- мониторы, клавиатуры и другую периферию) Вар- ужесточать, чтобы создать спрос на выпу- ным, потому что в настоящее время в реестре ктеса Галустяна замглавы Минпромторга Васи- щенную в России продукцию. Глава «Бештау почти нет российских мониторов, мышей, кла- лию Шпаку, на которое ссылается «Коммерсантъ». Электроникс» подчеркнул, что на проблему виатур и других частей АРМ. Другой собесед- активно жалуются в «отраслевых чатах». ник издания напомнил, что в последние три года Топ-менеджер указал, что в реестр оте- регулирование в сфере электроники радикаль- чественной электроники, который ведёт ми- Соучредитель компании Олег Осипов под- но меняли уже три раза. Из-за этого планиро- нистерство, попадают автоматизированные твердил, что предлагаемые изменения, на его вать бизнес становится всё труднее, а риско- рабочие места (АРМ), где российскими яв- взгляд, поспособствуют появлению в России ванность значительных инвестиций возрастает. ляются только моноблоки. Из-за этого мест- производств своей периферии, мониторов, ные производители не могут в полной ме- печатной техники бесперебойных блоков пи- russianelectronics.ru 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023