ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Рис. 5. Скриншот управляющей программы в среде OWEN Рис. 6. Скриншот менеджера экранов управляющей программы Logic для ПР200 в среде OWEN Logic для ПР200 Рис. 7. Скриншот управляющей программы в среде OWEN Рис. 8. Скриншот менеджера экранов управляющей программы Logiс для ИПП120 для ИПП120 вход «Мигающий жёлтый» макроса Таблица 4. Функциональное назначение отображаемых параметров на дисплее «Свет101». ПР200 Выходные сигналы с вышеуказанных № Параметр Принимаемые Исходное Функциональное назначение, описание макросов через элементы ИЛИ посту- значения состояние пают на выходы Q1…Q6 ПР200 и на вхо- ды макроса «6ИЛИ1». Выходы Q1…Q6 Параметры управления ПР200 управляют световыми сигна- лами в излучателях светофора. Выход 0 – резерв; макроса «6ИЛИ1» подключён к выходу Q7 ПР200. Он управляет индикатором 1 – задаётся режим работы № 1; Н1 «Работа». При работе устройства в режимах № 1…№ 4 данный индикатор 2 – режим работы № 2; включён. А при работе в режиме № 5 – периодически мигает с периодом и 1 РЕЖИМ 0…6 0 3 – режим работы № 3; скважностью сигнала ЖЕЛ. 4 – режим работы № 4; При нажатии на кнопку «СТОП» 5 – режим работы № 5; лог.1 поступает на вход детектора переднего фронта RTRIG2. С выхода 6 – режим работы № 6 (описание режимов работы устройства приведено в данного блока единичный импульс лог.1 поступает на входы «Стоп» табл. 1) макросов «Свет101», «Свет201», «Свет301», «Свет401». При этом завер- 2 УПР ПР200 1 (0) 0 1 – задание управления с интерфейса ПР200 шается выполнение выбранной про- Информационные параметры граммы. Световые сигналы в излуча- телях светофора и индикатор «Работа» 3 RS-485 1 (0) 0 1 – управление устройства с выносного пульта (с ИПП120); гаснут. 0 – управление с ПР-200 На элементах RS1, TON1, SR1 SEL 4Р 1 (0) 1 – работа устройства в заданном режиме № 1…№ 4; выполнен блок управления, кото- 0 0 – излучатели выключены; периодическое включение 1 – работа в режиме №5 5 К10З20 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 1 6 К15З15 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 2 7 К20З10 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 3 8 К25З10 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 4 9 МИГ Ж 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 5 рый осуществляет функции выбо- новлении на дисплее ПР200 пара- ра управления либо с интерфейса метра «УПР ПР200» в 1 устанавли- ИПП120, либо с ПР200. При уста- вается в лог.1 переменная «Уп с СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023 WWW.SOEL.RU 49
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Таблица 5. Функциональное назначение отображаемых параметров на дисплее На элементах RTRIG3, TOF1 собран ИПП120 блок, контролирующий обрыв связи по каналу RS-485. Через 6 с с момен- № Параметр Принимаемые Исходное Функциональное назначение, описание та отсутствия изменения значений в значения состояние сетевой переменной Sek (отсутствие связи по RS-485) включится инди- Параметры управления катор F1 в ПР200. При работающем интерфейсе RS-485 между ИПП120 и 0 – резерв; ПР200 индикатор F1 в ПР200 выклю- чен. 1 – задаётся режим работы № 1; Рассмотрим управление устрой- 2 – режим работы № 2; ства с выносного пульта (с ИПП120). Выбор режима работы задаётся изме- 1 РЕЖИМ 0…6 0 3 – режим работы № 3; нением параметра «РЕЖИМ» на дис- 4 – режим работы № 4; плее ИПП120. При этом cетевая пере- менная Regim_ (рис. 7) принимает 5 – режим работы № 5; значения от 0 до 5 в соответствии с табл. 1. После установки параметра 6 – режим работы № 6 (описание режимов работы устройства приведено «ВКЛ» в 1 начинается выполнение заданного режима работы, что под- в табл. 1) тверждается установкой в 1 одного из параметров: «МИГ Ж», «К10З20», 2 ВКЛ 1 (0) 0 1 – включение устройства. Функционирование по заданному алгоритму «К15З15», «К20К10», «К25К10». После работы в соответствии с заданным параметром РЕЖ установки параметра «ВЫКЛ» в 1 завершается выполнение выбран- 3 ВЫКЛ 1(0) 0 1 – выключение излучателей устройства ной программы. Предусмотрено автоматическое включение режи- 1 – автоматическое включение режима работы № 5 «Мигающий жёлтый» ма «Мигающий жёлтый» с заранее заданным интервалом работы. Для 4 АВ Ж 1(0) 0 в интервале времени от 0 ч до 5 ч; этого необходимо установить пара- 0 – включение режима работы № 5 «Мигающий жёлтый» с клавиатуры метр «АВ Ж» в 1. Интервальный тай- мер CLOCK1 задаёт интервал рабо- ИПП120 или ПР-200 ты режима «Мигающий жёлтый» в 24-часовом формате при автомати- 5 ИПП120 1(0) 1 1 – задание управления с ИПП120 ческом включении. При отсутствии обмена по интерфейсу RS-485 между Информационные параметры ИПП120 и ПР200 на дисплее ИПП120 индицируется сообщение «ОБРЫВ по 6 RS-485 1 (0) 0 1 – управление устройств с ИПП120; RS-485». Сетевые переменные, задей- 0 – управление с ПР-200 ствованные в устройстве, приведены в табл. 6. 7Р 1 (0) 1 – работа устройства в заданном режиме № 1…№ 4; 0 0 – излучатели выключены; периодическое включение 1 – работа Изменяя в управляющей програм- ме для ПР200 количество макросов в режиме № 5 типа «Свет101» с заранее настроен- ными временны́ ми интервалами 8 К10З20 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 1 включения световых сигналов свето- фора, можно реализовать оптимальное 9 К15З15 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 2 регулирование движения автомобиль- ного транспорта и пешеходов на пере- 10 К20З10 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 3 крёстке в течение суток. Кроме того, в режиме Master ИПП120 в сети RS-485 11 К25З10 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 4 может управлять устройствами, то есть с выносного пульта можно организо- 12 МИГ Ж 1 (0) 0 1 – работа устройства в режиме № 5 вать управление 16 светофорами. Таблица 6. Сетевые переменные, задействованные в устройстве Литература № Сетевая Тип Адрес регистра Функциональное назначение в программе 1. Руководство по эксплуатации. Устрой- переменная Modbus (dec) ство управляющее многофункциональ- 1 Regim Целочисленное 512 Выбор режима работы устройства с ИПП120 513 Пуск (старт) устройства с ИПП120 ное ПР200. 2 Пуск_ Целочисленное 2. Руководство по эксплуатации. Панель опе- 3 Стоп_ Целочисленное 514 Стоп (остановка) выполнения заданной программы с ИПП120 ратора ИПП120. 4 Sek Целочисленное 515 Переменная задействована в организации контроля сети RS-485 5 Работа Целочисленное 516 для ПР200 3. URL: http://www.owen.ru. Подтверждение работы излучателей. Обратная связь от ПР200 к ИПП120 6 RS-485_ Целочисленное 517 Подтверждение работы устройства в режиме управления от ИПП120 7 Упр с ИПП120 Целочисленное 518 Включение управления с ИПП120 ПР200» и выход триггера RS1. Выход входе SEL управление устройства осу- триггера SR1 при этом устанавлива- ществляется с интерфейса ИПП120 ется в лог.0. Запускается таймер с (сетевая переменная Regim на блок- задержкой включения TON1. Через схеме, параметр РЕЖИМ на дисплее 2 с на выходе TON1 устанавливается ИПП120). Далее целочисленное зна- лог.1. Переменная поступает на вход чение переменной Regim1 (либо с R RS1, выход RS1 устанавливается в Regim) поступает на блоки сравне- лог.0. Лог.1 с выхода SR1 поступает ния EQ, и при совпадении значения на управляющий вход SEL. При лог.0 переменной с константой устанав- на данном входе управление устрой- ливается лог.1 на входе «Разреш» ства осуществляется с интерфейса одного из макросов «Свет101», ПР200 (переменная Regim1 на блок- «Свет201», «Свет301», «Свет401». схеме, параметр РЕЖИМ на дисплее Тем самым задаётся режим работы ПР200). При лог.1 на управляющем устройства. 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ НОВОСТИ МИРА Россия легализует частоты командной линии БАС и полосы радиоча- В конце 2021 г. ГКРЧ выделила частоты для беспилотников и глушит стот 5...5,2 ГГц и 5,85...6,425 ГГц для орга- для организации связи с беспилотными их «Серпом-ВС» низации канала передачи полезной на- воздушными судами, но только одну по- грузки в БАС. лосу – 5,85...6,425 ГГц – и только для одно- Госкомиссия по радиочастотам намере- го применения – проведение воздушного на выделить несколько полос частот для Также ГКРЧ планирует поручить Ро- наблюдения и патрулирования при обе- работы в России беспилотных летатель- савиации совместно с Роскомнадзором, спечении контроля состояния удалённых ных средств. В 2021 г. для беспилотников Минобороны, ФСО (Федеральная служба (труднодоступных) промышленных объек- уже была выделена одна полоса частот, охраны) и МЧС (Министерство по делам тов (нефте- и газопроводов, линий элек- но только для тех, которые предназначе- гражданской обороны, чрезвычайным си- тропередач и др.). ны для мониторинга промышленных объ- туациями и ликвидации последствий сти- ектов. Сейчас беспилотники используют хийных бедствий) разработать специаль- Предлагаемый проект решения комис- радиочастоты в отсутствие нормативной ный механизм внесения уточнений или сии направлен на решение проблемы те- базы. А «Росэлектроника» оснастила объ- дополнений в выданные разрешения на кущего радиочастотного обеспечения БВС екты ТЭК новой системой защиты от бес- использования радиочастот или радиоча- общегражданского назначения, эксплуа- пилотников. стотных каналов в случае необходимости тируемых как физическими, так и юриди- оперативного использования БАС. ческими лицами в других диапазонах ра- Государственная комиссия по радиоча- диочастот. стотам (ГКРЧ) на своем ближайшем засе- Кроме того, Росавиации будет рекомен- дании намерена рассмотреть вопрос о вы- довано, совместно с другими органами Предложения по выделению ча- делении новых частот для беспилотных власти, провести исследования возмож- стот основаны на отчёте ECC (Electronic летательных аппаратов (БПЛА). В России ности обеспечения электромагнитной Communication Committee, Комитет по происходит расширение рынка беспилот- совместимости между РЭС БАС и други- электронным коммуникациям, подразде- ных воздушных судов (БВС) и беспилотных ми видами РЭС, работающими в полосах ление Европейской ассоциации нефроло- авиационных систем (БАС). В том числе в радиочастот 960...1200 МГц, 5...5,2 ГГц и гов), рекомендовавшего минимальную 2021 г. правительство утвердило Концеп- 5,85...6,425 ГГц. ширину радиочастотных каналов, выде- цию интеграции беспилотных воздушных ляемых для линий связи и управления БП- судов в единое воздушное пространство Также Росавиации будет рекомен- ЛА и для каналов передачи полезной ин- России, кроме того, происходит реализа- довано, совместно с другими органа- формации с БПЛА на землю. ция инициативы «Беспилотная аэродо- ми власти, провести исследования воз- ставка грузов». можности пересмотра установленных Согласно отчёту ECC, для БПЛА пред- технических характеристик РЭС, обеспе- полагается выделение двух радиочастот- ГКРЧ планирует определить, что ради- чивающих функционирование БАС, в ди- ных полос, причём как из разных диапа- оэлектронные средства (РЭС), обеспечи- апазонах 118...137 МГц, 390...399,9 МГц, зонов радиочастот, так и из одного и того вающие функционирование БАС, относят- 860...876 МГц, 902...915 МГц, 921...925 МГц, же диапазона: одна для радиочастотно- ся к воздушной подвижной службе. Пред- 1427...1535 МГц, 2214...2226 МГц, го канала управления БПЛА (скорость полагается выделить неопределенному 2328...2340 МГц, 2,4...2,5 ГГц и передачи данных в канале 0,3-1 Мбит/ кругу лиц на территории России следую- 2,58...2,592 ГГц при соблюдений условий сек, примерная рабочая ширина поло- щие полосы радиочастот: 118...137 МГц, ЭМС между этими РЭС и другими видами сы 0,3...3 МГц) и вторая – для передачи 390...399,9 МГц, 860...876 МГц, 902...915 МГц РЭС, работающими в этих и смежных с ни- полезной информации (скорость пере- и 921...925 МГц для организации команд- ми диапазонах радиочастот. дачи данных в канале 5 Мбит/сек, ши- ной линии (управление, контроль и обмен рина полосы – 5...10 МГц). сообщениями). Как отмечается в материалах ГРКЧ, в на- стоящее время на учёта Росавиации со- Что касается отнесения РЭС, отнесённых Для организации каналов передачи по- стоит свыше 60 тыс. БВС. Сложившаяся на БВС, к воздушной подвижной службе, лезной нагрузки в БАС планируется вы- ситуация характеризуется функциониро- то такой подход согласован с Минобороны делить полосы частот 1427...1535 МГц, ванием радиоэлектронных средств, уста- и Росавиацией. Соответственно, все пред- 2214...2226 МГц, 2328...2340 МГц, новленных на БВС, различных диапазонов ложенные диапазоны радиочастот будут 2400...2500 МГц и 2580...2592 МГц. радиочастот в условиях отсутствия норма- выделены подвижной службе на первич- тивных документов, регулирующих усло- ной основе. Кроме того, планируется признать воз- вия их использования. можным использование полос радиоча- russianelectronics.ru стот 1710...1785 МГц и 1805...1880 МГц РЭС, установленными на БАС, в рамках действу- ющих решений ГКРЧ об использовании полос радиочастот для применения РЭС стандарта LTE (четвёртое поколение сото- вой связи) и действующих разрешений на использование радиочастот для РЭС стан- дарта LTE. Также планируется признать перспек- тивными для проведения исследований о возможности использования полосы ра- диочастот 960...1200 МГц для организации СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023 WWW.SOEL.RU 51
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Применение дисплея DES E-ink в барометре-термометре-гигрометре с гистограммой изменения давления за неделю Алексей Кузьминов (г. Москва) вый дисплей GDEW029M06 разме- ром 79×36,7×1,22 мм с разрешением В статье приведено описание аппаратной (схемы, разводка плат) и 128×296 пикселов, оснащённый встро- программной реализации барометра-термометра-гигрометра на базе енным контроллером UC8151. Помимо МЭМС-датчика BME280, микроконтроллера (МК) EFM8SB20F16 и DES очень высокой контрастности, сохра- E-ink-дисплея GDEW029M06 (2,9 дюйма, разрешение 128×296 пикселов) няемой даже при отрицательных тем- с питанием от литиевой батарейки ER14505 (3,6 В, 2,7 А⋅ч, размер пературах (по сравнению, например, AA), обеспечивающей непрерывную работу прибора в течение как с дисплеем, описанном в [1]), этот минимум 10 лет. Помимо цифровых значений давления, температуры и дисплей отличается сниженным до влажности, отражающихся на дисплее раз в 10 минут, на нём построена двух секунд временем обновления гистограмма суточного изменения давления за 8 дней. Рассказано о изображения (до 5 секунд в [1]). Этот конструкции и результатах работы прибора. дисплей и был выбран в данной раз- работке. Введение пературном диапазоне, да и цена их существенно снизилась. А вот что каса- Дальнейшее изложение построено Пару лет назад (в конце 2020 года) ется контрастности изображения, то следующим образом. Вначале приве- компания Good Display начала про- здесь действительно DES-дисплеи не дены принципиальные схемы устрой- изводство матриц по технологии соб- имеют равных. Это объясняется сле- ства и кратко описаны его программ- ственной разработки DES – Display дующей причиной. Если посмотреть ные средства (в основном касающиеся Electronic Slurry (slurry – жидкая гли- через лупу на обычный E-ink-дисплей, вывода информации из МК в дисплей), на, суспензия, взвесь). Преимущества то можно обнаружить, что он состоит далее показана разводка платы прибо- дисплеев на базе матрицы DES (по дан- из своеобразных сот, расположенных ра. Затем рассмотрены конструкция ным Good Display): под небольшим углом, и каждый его прибора и результаты его работы. ● расширенный рабочий температур- пиксел является как бы конгломератом из нескольких таких сот и поэтому не Принципиальные схемы ный диапазон; имеет четких границ (рис. 1а). У DES- ● наличие УФ-фильтра; дисплея каждый пиксел представля- В схеме (рис. 2) объединены сразу 3 ● более высокий контраст; ет собой квадрат с чёткими граница- устройства: микропотребляющий (с ● более низкая цена. ми (рис. 1б), за счёт чего и достигается током потребления не более 1 мкА) очень высокий контраст. стабилизатор STLQ015M30R (DA1) Что касается расширенного темпера- с выходным напряжением 3 В, МК турного диапазона и низкой цены, то Одним из представителей таких EFM8SB20F16-QFN24 (DD1) и устрой- некоторые (хотя далеко не все) совре- DES-дисплеев является 2,9-дюймо- ство для прямого подключения дис- менные стандартные E-ink-дисплеи плея: DC/DC-конвертор на базе тран- также уже работают в широком тем- зистора SI1308EDL (VT1), диодов PMEG3010 (VD1–VD3), катушки индук- аб тивности SH3018 (L1), конденсаторов (C6–C17), резисторов R3, R4 и разъё- Рис. 1. Сравнение матриц двух типов E-ink дисплеев: а) Micro-cup (микро-чашка) ма FPC24/0.5mm (X2), к которому под- pixel display; б) DES pixel display ключается шлейф дисплея. В [1] эти три устройства были на трёх отдель- ных платах. Конденсаторы C4 и C5 положены для штатной работы стабилизатора DA1, конденсаторы C2 и C3 – для штатной работы МК DD1. RC-цепочка R1R2C1 предназначена как для штатной рабо- ты МК при включении питания (она затягивает низкое состояние сигнала RST, требующееся по штату работы, на время заряда конденсатора C1), так и в режиме программирования по интер- 52 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ DA1 VD1 VD2 PREVGL X2 X2' 1 +3,6 C4 1 In Out 5 +3 GDR 1 NC 2 Батарейка Модуль BME280 1,0 2 RESE 2 GDR 3 C5 PMEG3010 PMEG3010 3 RESE 4 X1' X4' R2 3 En NC 4 C9 4 VGL 5 BAT1 1 1 Vcc 1,0 C6 L1 C7 4,7/50 C8 5 VGH 6 +3,6 2 GND 4,7/50 6 TSCL 7 3 SCL STLQ015M30R +3 SH3018 VD3 PREVGH 7 TSCA 8 +2 4 SDI RST BS 9 5 CSB R1 10 мкГн BUSY 10 PHR-02 6 SDO RST 11 +3 PMEG3010 D/C 12 PLS-06R CS 13 1K 1K SCK0 GDR VT1 (4-wire SPI) 8 SCLK 14 ER14505H-LD/PHR-02P CSB SI1308EDL BUSY 9 SDI 15 C1 MISO0 VDDIO 16 X1 1,0 MOSI0 RESE RES 10 VCI GDEW029M06 17 BUSY GND 18 1 RES VDD Шлейф 24/0.5mm 19 2 VPP 20 +3,6 24 DD1 R3 R4 D/C 11 VSH 21 23 PREVGH 22 22 VSL 23 21 PREVGL 24 20 VCOM 19 P00/SCK0 1,0M 0,47 CSD 12 P01/CSB WB-02R 1 P02/MISO0 D/C C8-C17 - 1,0/50 SCK 13 P03/MOSI0 NC P04/BUSY P06/D/C 18 MOSI 14 GND P05/RES 17 2 Vdd P07/CSD 16 CSD C10 15 Рис. 3. Дополнительные компоненты NC P10/SCK1 15 прибора C2 C3 3 NC 14 SCK1 PREVGH +3 16 4 P11/MISO1 13 (BME280) X4 17 1,0 0,1 5 RST/C2CK +3 RST6 P12/MOSI1 MOSI1 +3 1 C11 18 P13 2 C12 19 C2D (SCL) SCK 3 C13 20 XT4 X3 XT3 (SDA) MOSI 4 C14 21 1 P16 2 P15 (CSB) CSB 5 C15 22 3 P14 C2D C2D 7 (SDO) MISO 6 C16 23 RST 8 C17 24 9 PBS-06 10 11 12 PLL-03 EFM8SB20F16-QFN24 PREVGL PFC24/0.5mm Рис. 2. Принципиальная схема платы прибора фейсу C2 с помощью сигналов RST и выходы, а сигналы MISO – как циф- а C2D (резистор R2 даёт возможность ровые входы. Порты P0.1 (CSB), P0.5 легко управлять сигналом RST от это- (RES), P0.6 (D/C) и P0.7(CSD) настраи- б го интерфейса). Эти два сигнала (RST ваются как цифровые выходы, а порт и C2D) и «земля» выведены на штыре- P0.4 (BUSY) – как цифровой вход. Рис. 4. Конфигурация портов МК (а) и вой разъём X3; к нему ответным гнез- настройка RTC (б) дом подключается кабель сопряжения Таймер RTC настраивается в соответ- ла соответственно. Это позволяет выво- с USB DEBUG адаптером, который, в ствии с рис. 4б, что даёт погрешность дить символы без горизонтальных про- свою очередь, сопрягается с компьюте- по времени около ±1 минута в сутки. белов с расстоянием между ними по ром по интерфейсу USB (схему сопря- вертикали в 4 пиксела. жения можно найти в [2]). Питание на В программе установлены следую- плату подаётся с углового штыревого щие назначения портов для соответ- Второй тип вывода – это своеобраз- разъёма WB-02R (X1). К нему ответным ствующих сигналов. ная «картинка», в которой отражаются гнездом PHR-02 (X1' на рис. 3) подклю- вертикальные координаты гистограм- чается двухпроводный кабель от бата- sbit CSB = P0^1; // - для BME мы с минимальными (710) и макси- рейки ER14505-LD/PHR-02P (BAT1 на sbit CSD = P0^7; // - для EPD мальными (780) значениями давле- рис. 3), которым она оборудована. К sbit D_C = P0^6; // - для EPD ния в мм рт. ст. Эти значения были штыревому разъёму PBS-06 (X4) ответ- sbit RSTD = P0^5;// - для EPD выбраны в связи с тем, что по данным ным гнездом PLS-06R (X4' на рис. 3) sbit BUSY = P0^4;// - для EPD многолетних наблюдений минималь- подключается модуль с BME280. ное давление в Москве (709 мм рт. ст.) Остальные настройки аналогичны было зафиксировано 25 ноября 1973 Как видно из рис. 2, схема платы не сделанным в [1]. отличается особой сложностью, поэто- му она легко разводится и имеет раз- Теперь по поводу вывода информа- мер всего 22×26 мм (см. далее). ции в дисплей. Этот вывод условно можно разделить на три типа. Программные средства Первый тип – вывод цифровых зна- Программа для МК в уже гото- чений и их размерностей для давле- вом загрузочном формате (файл ния, температуры и влажности. Эта EFM8SB20F16G-A-QFN24_4.hex) при- информация выводится в две строки. ведена в дополнительных материалах В первой (верхней) строке выводится к статье на сайте журнала. Её можно давление и его размерность. Напри- запрограммировать в МК вышепри- мер, «751 мм рт. ст.». Во второй (ниж- ведённым способом с помощью USB- ней) строке выводятся температура (со DEBUG адаптера. Однако для тех, кто знаком) и влажность с их размерностя- хочет самостоятельно написать свою ми. Например, «+25°C 43% “капля”», программу, автор хотел бы поделить- где «капля» – рисунок капли с деле- ся некоторыми её моментами, в основ- ниями. Все символы двух строк рас- ном связанными с изменёнными по положены строго один над другим и сравнению с [1] портами МК и выво- выводятся так же, как это описано в [1], дом информации на дисплей. поэтому, чтобы не повторяться, объяс- нение подобного вывода не приводит- Конфигурация портов для SPI0 и SPI1 ся. Для символов выбран шрифт Onyx (рис. 4а) соответствует МК DD1 на схе- жирный размером 61, где каждый сим- ме рис. 2. Для обоих SPI сигналы SCK вол выводится в поле 22×64 пиксела, и MOSI настраиваются как цифровые причём реальные высота и ширина символа не превышают 60 и 22 пиксе- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023 WWW.SOEL.RU 53
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ а в б Рис. 5. Получение кодовой последовательности «картинки»: a) «картинка»; б) формат вывода кодов; в) получение файла с кодами аб рт. ст., т.е. каждый пиксел соответству- ет 1 мм рт. ст. Рис. 6. Разводка платы прибора: а) вид со стороны расположения компонентов; б) вид с обратной стороны Третий тип вывода – это вывод гисто- граммы, столбцы которой представля- года, а максимальное (782 мм рт. ст.) (рис. 5б), а опцией кодировки картин- ют собой значения давления, снятые – 14 декабря 1944 года. Реальный диа- ки (красная стрелка рис. 5а) получены равно в полночь, за сегодняшний день пазон давлений, который показывал её коды (рис. 5в). Далее, нажав кноп- и за всю предыдущую неделю. Эти зна- прибор, существенно уж́ е: от 725 до ку “Export” (красная стрелка, рис. 5в) и чения давления сформированы в виде 774 мм рт. ст. Для получения «кар- назвав нужный файл, можно получить массива с восемью элементами (AP[8]). тинки» использована хорошо извест- все коды картинки, которые затем уже Поскольку измерение параметров про- ная программа LCD Font Maker V3.92. вставить в программу в виде массива. изводится раз в 10 минут, то в час про- В этой программе подобная картин- Если этот массив выводить подряд, то исходит 6 измерений, а в сутки – 144, ка была буквально нарисована, а для за счёт встроенного в контроллер дис- что нетрудно подсчитать. В полночь, цифровых значений использован тот плея инкрементирования и декремен- когда произведены все 144 измерения, же шрифт Onyx жирный, но меньше- тирования счётчиков строк и столбцов эти значения просто переписываются го размера. Далее специальной опцией все пикселы картинки выведутся туда, одно в другое, т.е. сегодняшнее давле- поворота эта картинка была повёрну- куда нужно. Размер картинки 128×25 ние переписывается во вчерашнее, вче- та на 90° (рис. 5а). После этого опци- пикселов, т.е. она строго вписывается рашнее – в позавчерашнее и т.п. до кон- ей настройки формата вывода (сире- в дисплей по вертикали (128), а рас- ца недели. В программе это выглядит невая стрелка, рис. 5а) был выбран стояния между делениями в пиксе- следующим образом: формат слева направо и сверху вниз лах (10) как раз соответствуют 10 мм AP[7]=AP[6]; AP[6]=AP[5]; AP[5]=AP[4]; AP[4]=AP[3]; AP[3]=AP[2]; AP[2]=AP[1]; AP[1]=AP[0]; Здесь никаких особенных трудно- стей, на взгляд автора, не возникает. Построение самих столбцов гисто- граммы давления также не отличает- ся особой сложностью. Идея заключается в следующем. В программном смысле каждый стол- 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ бец дисплея шириной в 1 пиксел void OUTSTOLB(uint8_t N, представляет собой 16-байтный мас- сив (MP[16]), поскольку по вертикали uint16_t P) дисплей имеет разрешение 128 (128/8 = 16), а вывод осуществляется побайтно. { Пусть, например, измеренное дав- uint8_t xdata ление равно 753 мм рт. ст. Во-первых, от этого давления необходимо отнять MP[16],i,CP,OSTP,BYTEOST,k,b; минимальное его значение (710 – см. рис. 5а), чтобы столбец строго вписы- CP=(P-710)/8;//целая вался в картинку: 753 – 710 = 43. Далее, поскольку столбец выводится побайт- часть но, необходимо выяснить, сколько целых байт содержится в числе 43. Для OSTP=(P-710)%8;//оста- этого 43 надо просто нацело разделить на 8: 43/8 = 5, т.е. в данном случае полу- ток чим 5 нижних байт столбца, которые должны быть нулевыми, чтобы стол- if (OSTP != 0) бец выводился чёрными пикселами. А остаток от деления (в данном случае { Рис.7.Общ ий вид приборавоткры том это 3) определяет, что 3 младших бита корпусе(безкры шки) верхнего байта столбца должны так- b=1; же быть нулевыми, чтобы они также Finished building target: выводились чёрными пикселами (байт BYTEOST=0xff << EFM8SB20F16G-A-QFN24_4.omf в столбец дисплея выводится сверху вниз старшим битом вперёд). Как сфор- OSTP;//сдвиг 0xff влево на Из этого сообщения можно заклю- мировать байт, у которого количество чить, что в программе использована младших бит в точности соответству- OSTP бит почти вся внутренняя оперативная ет остатку (в данном случае – 3)? Один память с прямой адресацией объё- из вариантов – взять число 0xff и сдви- } мом 128 байт (data = 118,1), а внеш- нуть его влево на число остатка (т.е. в няя оперативная память с косвенной данном случае на 3). Здесь необходи- else адресацией объёмом 2 кбайт почти мо напомнить, что при сдвиге байта не использована (xdata = 38). Кодо- влево освободившиеся от сдвига пра- b=0; вая часть программы использует чуть вые (младшие) биты устанавливают- более половины всей программной ся в ноль. Таким образом, если давле- for (i=0; i<(12-CP- памяти объёмом 16 кбайт или 16 384 ние равно 753, то столбец состоит из байта (code = 9621). Остаток программ- 5 полных нулевых байт и трёх млад- b);i++) ной памяти составляет: 16 384 – 9621 = ших нулевых бит 6-го (верхнего) бай- 6763 байт ≈ 6,6 кбайт. Кроме того, при та. Для того чтобы этот столбец шири- { MP[i]=0xff;//верх- трансляции применена так называе- ной в 1 пиксел вывелся на своё место, мая small-модель, в которой данные соответствующее картинке, необходи- ние пробелы располагаются в области памяти с пря- мо также вывести верхние и нижние мой адресацией (data). В этом случае, пробелы (равные 0xff). } во-первых, существенно экономится программная память, а во-вторых, про- Теперь по поводу ширины столб- if (b != 0) // есть грамма работает несколько быстрее. цов гистограммы. Здесь имеет смысл сегодняшний столбец сделать потолще, остаток Разводка платы, чтобы он выделялся на фоне осталь- конструкция прибора ных, которые сделать тоньше. Ширина MP[11-CP]=BYTEOST;// и результаты его работы сегодняшнего столбца была выбрана равной 6 пикселам, ширина остальных биты остатка Разводка платы сделана автором с – 3 пиксела, ширина пробелов между помощью программы SprintLayOut v.6. столбцами – 3 пиксела. for (i=12-CP; i<12;i++) Файл разводки в формате *.lay6 приве- дён в дополнительных материалах к Подпрограмма вывода столбца, соот- { MP[i]=0x00; //чер- статье на сайте журнала. Из рисунка ветствующего давлению (P) и ширине разведённой платы можно заключить, в пикселах (N), с необходимым коли- ные пикселы что разводка очень проста, а сама плата чеством верхних и нижних пробелов (рис. 6) небольшого размера (22×26 мм). приведена ниже. С учётом вышеска- } занного, на взгляд автора, понять её Прибор расположен в корпусе «20–22» достаточно просто. MP[12]=0x7f; //P=710 размером 90×58×23 мм с защёлкива- ющейся крышкой (рис. 7), в котором //--------------------- MP[13]=MP[14]=MP[15]=0xff; для дисплея прорезано окно по разме- ру видимой части его экрана. Для досту- //нижние пробелы па воздуха к внутреннему пространству прибора в крышке сверху и снизу сде- for (k=0;k<N;k++) лано по 5 отверстий диаметром 4 мм. Сам дисплей приклеен к текстолитовой { for (i=0;i<16;i++) пластине толщиной 2 мм тонким скот- чем с двусторонним липким слоем, а { EPD_WRITE_ пластина, в свою очередь, приклеена к внутренней поверхности корпуса пори- DAT(MP[i]);// вывод столбца } } } //--------------------- Обращение к этой подпрограм- ме, если, например, требуется вывести сегодняшний столбец, равный давле- нию (press) и имеющий ширину в 6 пикселов, очень простое: OUTSTOLB(6, press); После трансляции всей програм- мы в среде Simplisity Studio V.4 на экран в специальном окне, отражаю- щем результат трансляции, выведет- ся сообщение: Program Size: data=118.1 xdata=38 const=0 code=9621 LX51 RUN COMPLETE. 0 WARNING(S), 0 ERROR(S) СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023 WWW.SOEL.RU 55
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Рис. 8. Общий вид прибора, проработавшего неделю стой лентой с двусторонним липким Рис. 9. Показания прибора и уличного термометра, помещённых в морозилку слоем. Шлейф дисплея перегнут через холодильника на час вырез в пластине и вставлен в разъём платы, которая приклеена к пластине Погрешность (±1 минута) можно суще- мо цифровых значений атмосферного такой же пористой лентой. Этой же лен- ственно снизить, если использовать давления, температуры и влажности, той к пластине и боковой стенке кор- внешний часовой кварцевый резона- выводит на дисплей гистограмму дав- пуса приклеена батарейка. Как только тор частотой 32 768 Гц, подключённый ления за последние 8 дней. Это позво- разъём кабеля от батарейки вставлен в к выводам 8 и 9 МК (XTAL3 и XTAL4, ляет в некоторой степени осуществлять соответствующий разъем платы, при- рис. 2, рис. 4а). Однако поскольку прогноз давления на следующий день, бор сразу начинает работать, и остаётся погрешность по времени меняется как что часто бывает жизненно необходи- только защёлкнуть крышку. Это необхо- в положительную, так и в отрицатель- мо для метеозависимых людей. То, что димо сделать ровно в полночь. ную сторону от случая к случаю, автор прибор в течение 10 лет работает без посчитал, что подключение кварцево- замены батарейки и, как следствие, Показание прибора (рис. 8) снято го резонатора совсем не обязательно. не требует никакого обслуживания, после того, как он проработал 8 дней является большим преимуществом (с 30.11.22 по 07.12.22). В начале этого Как можно убедиться из рис. 9, кон- по сравнению с похожими прибора- периода в Москве наблюдалось ано- трастность изображения DES E-ink дис- ми (с OLED-дисплеями или дисплеями мально высокое давление, доходящее плея ничуть не снижается при отри- с ЖКИ), в которых приходится часто до 774 мм рт. ст., которое постепенно цательных температурах, что является менять батарейки, т.е. постоянно нуж- снижалось, что можно определить по большим преимуществом перед обыч- дающихся в обслуживании. гистограмме. Прибор был включён ным E-ink дисплеем, у которого изо- за 2 минуты до полуночи (в 23:58), и бражение в этих условиях существен- Литература каждый день в районе полночи фик- но тускнеет ([1]). сировалось время, когда в гистограмме 1. Кузьминов А. Модернизированный баро- появлялось новая полоска. Как пока- Заключение метр-гигрометр-термометр с батарей- зал эксперимент, это время менялось ным питанием на базе микроконтролле- с 23:57:10 до 23:59:05, т.е. абсолютная Применение DES E-ink дисплея ра EFM8SB20F16 и E-ink дисплея // Совре- погрешность по времени составила GDEW029M06 совместно с МЭМС- менная электроника. 2022. № 9. приблизительно ±1 минуту, хотя в датчиком BME280, МК EFM8SB20F16, руководстве по использованию МК литиевой батарейкой ER14505 и 2. Кузьминов А.Ю. Связь между компьюте- (EFM8SB2 Reference Manual) указано, микропотребляющим стабилизато- ром и микроконтроллером. Современные что погрешность работы внутренне- ром STLQ015M30R позволили скон- аппаратные и программные средства. М.: го генератора RTC составляет ±20%. струировать прибор, который, поми- Перо, 2018. НОВОСТИ МИРА В Японии начали продавать доступными для широкого потребителя. ностям между Gemini Mini и Gemini не со- квантовые компьютеры всем Самым дёшевым гаджетом линейки стал общается. желающим Gemini Mini, который также получил пор- тативный корпус. Стоимость компьюте- Наконец, за $58 тыс. можно приобре- В Японии начались продажи портатив- ра, имеющего мощность два кубита, со- сти трёхкубитовую систему Triangulum. ных квантовых компьютеров китайской ставила $8700. Она весит 40 кг. компании SpinQ Technology из Шэньчжэ- ня. Ранее компания поставляла свои кван- Более мощная по потреблению двухку- industry-hunter.com товые системы начального уровня в учеб- битовая система Gemini весом 44 кг стоит ные заведения Китая, Тайваня и Канады. существенно дороже – порядка $43 тыс. Она также может эмулировать работу в По словам журналистов, в серию вош- режиме восьми кубитов, но фактически ли три устройства – Gemini, Gemini Mini и она содержит два физических кубита. В Triangulum. Данные ПК являются первы- чём принципиальная разница по возмож- ми на рынке квантовыми компьютерами, 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Технология конвективной сушки пиломатериалов на основе метода корреляционного анализа Сергей Гаев, Александр Кузнецов, Мария Бахметьева (РТУ МИРЭА) через прокладки в штабели с создани- В статье рассмотрены возможности и преимущества применения ем циркуляции горячего воздуха вдоль метода корреляционного анализа для технологического процесса сушки поверхности каждого слоя. Влага пере- пиломатериалов в сушильной камере конвективного типа. Приведён мещается от центра доски к поверхно- пример внедрения подсистемы корреляционного анализа в инфор- сти, затем пар выносится наружу вме- мационно-управляющую систему. сте с теплом. На производствах, где требуется про- Введение вести качественную сушку древесины, ной древесине, а также к перерасходу внедряются разнообразные средства Сушка древесины в сушильных теплоносителя. Такие отклонения от автоматизации, управления и монито- камерах является важным аспектом в параметров технологического процес- ринга. В основе управления этим авто- деревообработке, так как обеспечивает са ведут к повышению себестоимости матическим оборудованием и процес- получение заданных физико-химиче- сушки и снижению качества высушен- сами лежит программное управление. ских свойств готового продукта. Про- ной древесины. Режим сушки древесины – это поша- цесс обработки характеризуется непре- говая программа поддержания опре- делённой среды в сушильной камере в рывностью протекающих физических Основная часть и химических реакций, которые, в свою Процесс удаления влаги из древеси- зависимости от конечных параметров очередь, зависят от многих показате- ны до определённого процента влаж- высушенной древесины. Для того что- лей. Как показывает опыт многочис- ности называется сушкой древесины. бы правильно соблюдать режим суш- ленных специалистов данной области, Её целью стоит превращение из при- ки, необходим постоянный контроль информационно-управляющие систе- родного сырья древесины в промыш- и регулирование основных показате- мы для сушки древесины в большин- ленный материал с улучшенными лей среды в сушильной камере, а также стве производимых сушильных устано- биологическими и физико-механиче- самой древесины. В России основны- вок опираются на стандартный набор скими свойствами. В зависимости от ми документами, в которых изложены данных о сушильном процессе для наличия технических или финансовых правила укладки и сушки пиломатери- поддержания определённой техноло- средств возможно использовать есте- ала, требования к качеству, режимы, гии и качества конечного продукта, не ственную или камерную сушку. Боль- методы контроля и другие норматив- учитывая, таким образом, все внеш- шинство промышленных предприятий ные и расчётные материалы, являются ние и внутренние факторы в полной используют конвективные сушильные «Руководящие технические материалы мере. Это не позволяет организовать камеры, которые позволяют быстрее по технологии камерной сушки дре- максимально оптимальные условия просушить доски и снизить влагу до весины» (ЦНИИМОД, Архангельск) функционирования, что часто приво- уровня ниже, чем при просыхании (РТМ) [7], ГОСТ 19773-84, ГОСТ 18867- дит к появлению дефектов в высушен- на воздухе. Изделия укладываются 84, ГОСТ Р 51564-2000, ГОСТ 16588-91. Найти стандартные диапазоны и зна- Таблица 1. Данные для сбора и обработки в системе чения большинства вышеописанных Переменная Описание Единицы измерения Диапазон значений параметров можно в этих документах. T Температура сушильного агента Оператор имеет возможность созда- ϕ Влажность сушильного агента °C 57…200 вать и редактировать режимы по сво- Продолжительность сушки древесины ему усмотрению, а также вносить изме- t Толщина древесины в штабеле % 0…100 нения в систему, однако для этого от M него требуется много знаний, опыта ρ Плотность древесины ч 20…200 и научного подхода. Соответственно, Твёрдость древесины персоналу необходимо предоставить S Электропроводность древесины мм 10…75 функциональные возможности прове- O Степень газопроницаемости древесины дения исследований условий процесса K Звукопроводность древесины т/м3 0,42…1,16 сушки в перспективных направлени- z Теплопроводность древесины λ МПа 16,4…83,5 Ом×см 1,7×109…6,6×1017 см2/с 0,00013…0,0562 м/с 500…3900 Вт/(м·град) 0,1…0,26 C Теплоёмкость древесины Дж/(кг·град) 1250…2700 ях с целью дальнейших обоснованных P Атмосферное давление окружающей среды мм рт. ст. 647,5…814 модернизаций. Ts Температура окружающей среды °C –50…+50 В результате анализа предметной Rvp Паропроницаемость материала ограждения мг/(м·ч·Па) 0…7,3 области были выделены основные, l Расстояние между прокладками в ряду пиломатериалов мм 400…2100 а также дополнительные технологи- kl Количество калориферов шт. 1…12 ческие данные, которые могут под- vl Количество вентиляторов шт. 2…10 вергаться сбору, обработке и анализу 58 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ в процессе сушки. Часть из них пред- Рис. 1. Архитектура системы ставлена в табл. 1. Рис. 2. Свойства таблицы анализа Для указанных выше исследований Рис. 3. Свойства таблицы с набором данных для выборки условий процесса сушки было реше- но выбрать метод корреляционного системы управления базами данных те в качестве примера был использован анализа, так как он широко распро- MySQL. На рис. 2, 3 представлены неко- подготовленный набор данных (рис. 3). странён в сфере анализа статистиче- торые примеры созданных для систе- ских данных, коэффициенты корреля- мы корреляционного анализа таблиц, Принцип работы системы корре- ции относительно просты в подсчёте, а в которых присвоено название полей, ляционного анализа заключается в результаты могут быть использованы задан тип данных и установлены раз- расчёте коэффициента корреляции, в дальнейшем в более сложных мето- личные атрибуты для полей. В таблице статистической значимости и их дах [5]. анализа собраны данные, полученные интерпретации на основе заданных в результате каждой из операций ана- пользователем (оператором, техно- Совершенствование функциона- лиза: дата проведения, значения коэф- логом) входных параметров (харак- ла происходило на базе разработан- фициента корреляции, статистической теристики, временной промежуток). ного ранее собственного прототи- значимости, а также текстовые интер- Для обеспечения поставленных задач па информационно-управляющей претации. Для выборки в данной рабо- установлена связь между базой дан- SCADA-системы для регулирования ных MySQL, компонентами Simple- и визуализации переходного процес- са сушки, позволяющего осуществлять сбор информации в режиме реального времени с удалённых объектов с целью управления ими, а также обработки полученных данных [1, 2]. В связи с этим была спроектирована её архитек- тура (рис. 1), включающая в себя новую подсистему корреляционного анализа. Информационно-управляющая система рассматриваемого техноло- гического объекта состоит из следую- щих элементов. 1) Клиентская зона. Включает в себя пользовательские интерфейсы, с по- мощью которых пользователи могут получать информацию о работе си- стемы, осуществлять ручное управ- ление и отладку. 2) Элементы обработки, анализа и хра- нения данных. Включает в себя мо- дуль обработки данных (OPC-сервер, SCADA-пакет), базу данных, резерв- ную базу данных, модуль монито- ринга (SCADA-пакет), подсистему корреляционного анализа. На схеме рассмотрен опциональный вариант удалённого расположения элемен- тов обработки, анализа и хранения данных и элементов управления и контроля на дополнительном вы- числительном оборудовании, но в данной работе они располагались и взаимодействовали на одном персо- нальном компьютере. 3) Элементы управления и контроля. Включает в себя модули коммуни- кации (OPC-сервер PLC) и управле- ния (программа PLC). 4) Объекты управления и контроля. Включает в себя исполнительные устройства и устройства контроля (датчики). База данных системы реализована при помощи свободной реляционной СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023 WWW.SOEL.RU 59
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Рис. 4. Окно «Мнемосхема» Рис. 5. Окно «Управления режимами» Рис. 6. Окно «Анализ» позволяет эффективно управлять про- ных на основе вычислений, а также цессом сушки. Все параметры процес- конкретные значения коэффициента SCADA 2 и вычислительным серве- са сушки отображаются в виде удоб- корреляции и статистической значи- ром (с помощью протокола HTTP, ных наглядных элементов (схем, мости. Полученные результаты можно сценарного языка Simple-SCADA 2 и полей и т.п.) в интерфейсе системы. сохранить в текстовый файл (кнопка веб-фреймворка), определены необ- В окне на рис. 4 непосредственно мож- «Сохранить»), который будет нахо- ходимые переменные, на языке про- но наблюдать за процессом сушки и диться в папке SCADA-проекта. После граммирования Python написана про- управлять им. всех успешно проведённых процедур грамма, которая реализует серверную рекомендуется сбросить настройки и аналитическую составляющие. Она В окне «Управление режимами» окна к исходному состоянию (кноп- может храниться как на жёстком диске пользователь может увидеть список ка «Сброс»). локального компьютера, так и на уда- хранящихся в базе данных режимов лённом сервере. Основные процессы сушки и их параметров (в таблице и в Коэффициент линейной корреля- аналитических вычислений выполня- полях), а также произвести редактиро- ции [7] принимает значения от минус ются благодаря использованию под- вание и активирование (рис. 5). 1 до 1. Модуль коэффициента свиде- ключаемых библиотек для обработки тельствует о степени зависимости: и анализа данных («Scipy», «Pandas») Получив в процессе сушки пилома- чем ближе его значение к 0, тем сла- [4]. Встроенный же редактор Simple- териалов необходимые данные, можно бее линейная зависимость. Чем бли- SCADA 2 использует Object Pascal ком- приступать к анализу. В добавленном же коэффициент корреляции от 0 к 1, пилятор, а также синтаксис, команды окне «Анализ» (рис. 6) пользователь тем сильнее прямая линейная зависи- и операторы, присущие языкам Pascal/ может увидеть панель с предвари- мость, чем ближе от 0 к минус 1, тем Delphi. Это позволяет создавать высо- тельной настройкой входных данных, сильнее обратная линейная зависи- копроизводительные сценарии любой а также зону с выводом результатов. мость. На практике считается, что если сложности для манипуляции объек- Сначала из списков («Параметр 1» и модуль коэффициента корреляции тами проекта (включая переменные, «Параметр 2») нужно выбрать параме- больше 0,7, то линейная зависимость окна, тренды, сообщения) и свойства- тры, для которых будет проводиться сильная, а если менее 0,3, то почти ми этих объектов. В базе данных хра- корреляционный анализ, затем отме- отсутствует. Стоит заметить, что низ- нятся данные выборки, а также архи- тить в календарях («Начальная дата» кая степень корреляции не означает вируются данные обо всех когда-либо и «Конечная дата»), за какой времен- отсутствие других, нелинейных зависи- выполненных операциях анализа. ной промежуток будет производиться мостей (для них в дальнейшем может выборка. После этого можно активи- быть организовано вычисление корре- Описание интерфейса стоить начать ровать кнопку «Анализа» и дождаться ляционного отношения, измеряемого с основных элементов информацион- вывода результатов. В текстовом поле от 0 до 1). Кроме того, при построении но-управляющей системы. Интерак- будет выведена интерпретация дан- линейных моделей стоит рассматри- тивное меню Simple-SCADA 2 Client вать входные факторы внимательнее, так как они могут быть использованы для проектирования признаков. Ста- тистическая значимость (P-значение) показывает величину достоверности и в данном случае должна быть мень- ше 0,05. На основании полученных и сохра- нённых данных технолог может начать более глубокие исследования в различ- ных направлениях, а затем перейти к проведению опытов: корректиров- ке режимов сушки, изменению кон- струкции сушильной камеры, пере- настройке или смене оборудования, 60 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ смене географического расположе- Литература 8. Михеев А.А. Методы и средства автомати- ния для проведения технологическо- зированного управления сушильной каме- го процесса и т.д. 1. Рябов И.В. Автоматизированные инфор- рой (промышленность): дис. ... канд. техн. мационно-управляющие системы: учебное наук: 05.13.06. ИРНИТУ. Иркутск, 2015. 133 с. Приведённый пример демонстри- пособие. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2015. 200 с. рует простоту и удобство проведе- 9. Standard Australia (2001). Timber – ния корреляционного анализа в рам- 2. Смирнов Ю.А. Технические средства авто- Assessment of Drying Quality. Australian/ ках информационно-управляющей матизации и управления: учебное посо- New Zealand Standard (AS/NZS) 4787. системы. бие. 3-е изд., стер. СПб.: Лань, 2020. 456 с. Sydney, 2016. 24 p. Заключение 3. Интегрированные системы проектирова- 10. Standard Australia (2000). Timber – Classification ния и управления: SCADA-системы: учеб- into Strength Groups. Australian/New Zealand На данный момент системы управ- ное пособие / И.А. Елизаров, А.А. Третья- Standard (AS/NZS) 2878. Sydney, 2017. 36 p. ления процессом сушки в большин- ков, А.Н. Пчелинцев и др. Тамбов: Изд-во стве производимых сушильных ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. 160 с. 11. Siau J.F. Transport processes in wood. установок опираются на стандарти- Springer-Verlag, New York, 1984. 245 p. зированные данные сушильного про- 4. Федоров Д.Ю. Программирование на язы- цесса и не учитывают в полной мере ке высокого уровня Python: учебное посо- 12. Sjostrom E. Wood Chemistry: Fundamentals все возможные факторы, не позво- бие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: and Applications. Academic Press Limited, ляя организовать наиболее точную и Юрайт, 2021. 210 с. London, 1993. 293 p. эффективную настройку. Вышеопи- санная разработка даёт соответству- 5. Шихалёв А.М. Корреляционный анализ. 13. Skaar C. Wood Water Relations. Springer- ющие возможности для исследования Непараметрические методы. Казань: Каз. Verlag, New York, 1988. 283 p. условий процесса сушки в перспек- ун-т, 2015. 58 с. тивных направлениях и дальнейших 14. Stamm A.J. Wood and Cellulose Science. обоснованных изменений, позволяя 6. Горяинова Е.Р., Панков А.Р., Платонов Е.Н. Ronald Press, New York, 1964. 509 p. повысить качество продукции и энер- Прикладные методы анализа статистиче- гоэффективность технологическо- ских данных: учеб. пособие // Нац. исслед. ун-т 15. Langrish T.A.G., Walker J.C.F. Transport го процесса – основные показатели «Высшая школа экономики». М.: Изд. дом Выс- Processes in Wood. In: Walker, J.C.F. производства. шей школы экономики, 2012. 310 с. Primary Wood Processing. Chapman and Hall, London, 1993. 121–152 p. 7. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки пиломатери- 16. Haque M.N. The Chemical Modification алов / Архангельск: ОАО «Научдревпром – of Wood with Acetic Anhydride. MSc ЦНИИМОД», 2000. 125 с. Dissertation. The University of Wales, Bangor, UK, 1997. 99 p. НОВОСТИ МИРА Глава НЦФМ рассказал Что же касается «трёх достижений» – это ак- новых программных продуктов. Информа- об отечественной тивная разработка сканера с высокой мощ- цию подтвердил источник в правительстве. альтернативе ностью, подготовка к применению рабочего литографическому тела, отличающегося от применяемого в ма- По плану, иностранные системы автома- оборудованию от ASML шинах ASML олова, чем сейчас занимаются тизированного проектирования и управ- специалисты РФЯЦ-ВНИИЭФ, а также разра- ления жизненным циклом изделий (CAD На просторах Сети уже появлялась ин- ботка рентгеновских зеркал для фокуса излу- и PLM) среднего и тяжёлого классов, кото- формация о том, что в России ведутся чения – по ним работы идут в ИПФ РАН, а так- рые используются в промышленности, бу- работы по литографической установке, же Федеральном ядерном центре (г. Саров). дут почти полностью заменены. В насто- способной выпускать 7-нм чипы, и даже ящее время менее четверти (23%) таких говорилось о первых образцах полупро- Как утверждает Сергеев, совместная программ разработаны в России. водников, а теперь появились новые дан- агрегация вышеуказанных разработок при ные по разработкам в этом направлении. участии специалистов НЦФМ и непосред- Согласно установленному графику, в 2021 ственной поддержке «Росатомом», в бли- году количество российских CAD- и PLM- По словам научного руководителя НЦФМ жайшие 2–3 года позволит создать рос- решений составляло 1323 единицы. К 2025 Александра Сергеева, которые он привёл, сийское литографическое оборудование году их должно быть уже 2082 (почти 60% выступая на завершившемся сегодня фо- с мощностью, которая будет в разы пре- рынка), а к 2030-му – 3669 (около 90% рынка). руме «Атомэкспо 2022», в основе россий- восходить аналоги от ASML, а длина вол- ского литографического оборудования бу- ны будет такой же – 13,5 нм. Предполагается, что к 2025 году объём дут лежать три отечественных достижения. российского рынка технологических ре- techcult.ru шений увеличится до 58 млрд рублей, а В пример, на который нужно ориентиро- к 2030-му – до 113 млрд. Внебюджетные ваться и даже обойти его, Сергеев привёл Российские разработчики вложения в развитие отрасли до 2025 года литограф от ASML с модельным номером должны создать 2300 новых составят более 30 млрд рублей, ещё око- NXE:3400B, имеющий 13,5-нанометровую программ до 2030 года ло 10 млрд рублей добавит государство. длину волны. Принцип функционирова- ния данного оборудования заключает- Как пишет издание «Ведомости», которое Опрошенные эксперты считают, что соз- ся в испарении лазерной установкой ка- получило доступ к правительственным пла- дать российские решения необходимого пель из олова, в результате чего образу- нам, изложенным в дорожной карте «Но- качества и стандарта будет очень сложно ется плазма, а уже рентген-излучение от вое индустриальное программное обе- из-за отсутствия в стране наработок по та- неё используется непосредственно для са- спечение», от российских разработчиков кому ПО и достаточного количества ком- мой фотолитографии. к 2030 году требуется создать более 2300 петентных специалистов. ixbt.com СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023 WWW.SOEL.RU 61
ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Испытания бесплатформенных инерциальных навигационных систем Матвей Ульянов (РТУ МИРЭА) производства в условиях создания искусственных вибраций, прибли- В статье рассмотрены испытания серийного изделия комплекса жённых к реальным условиям рабо- управления с бесплатформенной инерциальной навигационной ты. Однако зачастую испытания прово- системой в виде гироинерциального блока. Приведены четыре дятся в условиях, которые существенно результата испытаний на классический удар и широкополосную превосходят реальные и соответству- случайную вибрацию с последующим анализом. ют запасу прочности, заложенному в конструкции системы. Такие испыта- Одной из важнейших задач в обла- ратах. Основу данных систем составля- ния проводятся, например, на этапах сти беспилотных летательных аппара- ют гироскопы, которые входят в состав квалификационных и предваритель- тов является получение информации гироинерциальных блоков, вибраци- ных испытаний или на более ранних о состоянии технологического обо- онные воздействия на которые во вре- этапах разработки. Требования меха- рудования и аппаратов, в частности, мя полёта существенно снижают точ- нической прочности изделия должны при помощи гироинерциальных бло- ность выходных данных. Ускорения и соответствовать его классу и прово- ков (ГИБ) или гироблоков – устройств, вибрации вызывают изменение вну- диться по соответствующим стандар- способных реагировать на изменение тренних механических напряжений там. Такие требования, в свою очередь, углов ориентации и ускорений тела, конструкции лазерного гироскопа, часто являются одной из основ техни- на котором они установлены. что приводит к изменениям оптиче- ческих заданий на разработку гиро- ских характеристик и сбоям в элек- инерциальных блоков. Высокоточные системы ориента- тронных блоках. Это, в свою очередь, ции в пространстве – как пилотируе- ведёт к ошибкам в навигации леталь- Рассмотрим структуру стенда прове- мых, так и беспилотных летательных ных аппаратов и может сделать невоз- дения вибрационных испытаний объ- аппаратов, – получают всё большее рас- можным выполнение полётного зада- екта исследования (ОИ) (рис. 1). пространение в изделиях различного ния. Поэтому очень важно оценить назначения, в том числе в квадрокопте- качество гироблоков ещё на стадии В общем случае задача обеспечения рах и других малых летательных аппа- механических испытаний решается следующим образом. Необходимый Рис. 1. Структура испытательного стенда вид воздействия, его характеристики и время воздействия задаются в про- Рис. 2. Структурная схема испытаний методом широкополосной случайной граммном обеспечении вычислитель- вибрации, где 1 – задающий генератор шума; 2 – блок фильтров частотного ной машины, в частном случае – пер- диапазона; 3 – усилитель мощности; 4 – вибровозбудитель; 5 – объект сональном компьютере. Эти данные исследования; 6 – вибродатчик; 7 – виброизмерительная система; передаются в контроллер, который 8 – анализирующее устройство; 9 – регистрирующее устройство непосредственно управляет процес- сом испытания. Контроллер следит за тем, чтобы сигнал, получаемый с опор- ного датчика, соответствовал сигналу, запрограммированному на испытание. Это система с обратной связью, кото- рая, в зависимости от отклонения от заданных значений, вносит необходи- мую коррекцию. От контроллера заданные параметры в виде тока и напряжения поступают на усилитель, задача которого обеспе- чить необходимой мощностью подвиж- ные системы вибростенда, которые преобразуют электрическую энергию в механическое воздействие. Объект исследования жёстко кре- пят к плите вибростенда. На объект исследования устанавливают изме- рительные преобразователи (датчики), показания которых через контроллер передаются в вычислительную систе- му для проведения дальнейшего ана- лиза результатов. 62 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023
ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Рассмотрим структурную схему Рис. 3. Схема установки изделия на вибростенде при испытании на механические испытаний объекта методом широко- воздействия по оси Y: 1 – вибростенд; 2 – плита переходная; 3 – приспособление; полосной случайной вибрации (ШСВ) 4 – изделие; 5 – вибродатчик контрольный (№ 1, 2, 3, 4); 6 – вибродатчик (рис. 2). контрольный (№ 5, 6, 7); 7 – кубик При использовании метода ШСВ 4) классический удар; оси Z. Несколько пиков наблюдают- задаётся постоянная плотность энер- 5) испытания при транспортирова- ся в полосе частот 1...2 кГц по оси X. гии каждой гармонической состав- Причины появления этих пиков ещё ляющей колебательного процесса. нии и др. предстоит уточнить при детальном В качестве задающего устройства Разработанная система управления анализе совместно с другими испы- используется сигнал белого шума или обеспечивает проведение испытаний таниями. широкополосный случайный сигнал, в различных вариациях, то есть в ходе подаваемый на регулируемые полосо- испытания могут проверяться стой- Заключение вые частотные фильтры, перекрываю- кость, устойчивость или прочность щие спектры частот сигнала возбуж- изделия, меняться оси воздействия, В ходе проведённых механических дения. После уравнивания плотностей а также характеристики вибрацион- испытаний были выявлены слабые энергии в каждом диапазоне частот ных испытаний. места конструкции изделия, которые сигнал усиливается и преобразуется В качестве примера приведены в процессе эксплуатации могут оказать в вибрацию. Полученные выходные результаты широкополосных вибра- значительное влияние на работу наи- характеристики снимаются вибродат- ционных испытаний изделия по оси Y более уязвимого элемента подобных чиками, анализируются и используют- с ускорением 14g (рис. 4). комплексов управления – гироинер- ся для регистрации данных, а инфор- Целью данных испытаний являлось циального блока. Снижение эффек- мацию опорных датчиков используют одновременное возбуждение всех резо- та резонанса конструкции изделия в для отслеживания заданных параме- нансов конструкции, что позволяет целом на работу ГИБ является одним тров испытания. выявить их взаимное влияние. Испы- из наиболее значимых направлений тания проводились при ускорении 14g развития виброподвесов и алгорит- Основой проведения механических с профилем испытания 0,1 на полосе мов подавления для повышения отка- испытаний, как и всех других, является частот 20…2000 Гц. зоустойчивости как для военных, так «Программа – методика испытаний», Было замечено, что на узкой поло- и для гражданских систем. В свою которая устанавливает жёсткие требо- се частот 140...150 Гц появляется пик, очередь, обоснование и направле- вания на перечень и характеристики который может соответствовать резо- ние доработок непрерывно связано с испытаний. Первыми выступают тре- нансной частоте. Пики наблюдают- модернизацией методов, алгоритмов бования к методу крепления изделия ся не только по оси воздействия. и средств воспроизведения вибрации на столе вибростенда, а также месту В той же полосе 140...150 Гц пик по с целью повышения эффективности крепления датчиков и их количеству. На рис. 3 представлена схема для испы- таний по оси Y изделия. Количество и расположение датчиков может менять- ся в зависимости от условий проведе- ния испытаний. Контрольные датчики № 1, 2, 3, 4 устанавливаются на приспособление по оси проведения испытания. Кон- трольные датчики № 5, 6, 7 устанав- ливаются на кубик на ГИБ изделия по осям Y, X, Z соответственно. Изделие устанавливается в приспо- собление или оправу, крепится к ней болтами. Приспособление через пере- ходную плиту устанавливается на вибростенд в соответствии с необходи- мой пространственной ориентацией. Исследуемая система представля- ет собой комплекс, основу которого составляет гироблок с тремя акселеро- метрами и тремя лазерными гироско- пами, по одному на каждой оси. Общий список испытаний представ- лен в следующем виде: 1) синусоидальная вибрация одной ча- стоты; 2) синусоидальная вибрация; 3) широкополосная случайная вибра- ция; СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023 WWW.SOEL.RU 63
ВОПРОСЫ ТЕОРИИ (gn)2/ГЦ profile(f) параметров на основе математического моде- 3,0200 high-abort(f) лирования // Приборы. 2012. № 9 (147). С. 24–28. 1,0000 low-abort(f) 2. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в input5(f): теорию бесплатформенных инерциальных 0,1000 PSDRms=7.861g навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с. input6(f): 3. Ориентация и навигация подвижных 0,0100 PSDRms=10.861g объектов: современные информацион- input7(f): ные технологии / под ред. Б.С. Алешина, 0,0010 PSDRms=7.793g К.К. Веремеенко, А.И. Черноморского. М.: input1(f): Физматлит, 2006. 424 с. 0,0010 PSDRms=9.483g 4. Матвеев В.В. Инерциальные навигацион- input2(f): ные системы: учеб. пособие. Тула: Изд-во 1,78E-05 100,00 1000,00 PSDRms=8.869g ТулГУ, 2012. 199 с. 20,00 input3(f): 5. Матвеев В.В, Распопов В.Я. Основы постро- PSDRms=8.859g ения бесплатформенных инерциальных input4(f): навигационных систем: учеб. пособие. PSDRms=8.997g СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ control(f) «Электроприбор», 2009. 280 с. 6. Groves P.D. Principles of GNSS, Inertial, and 2000,00 Multisensor Integrated Navigation Systems / Artech Hous. 2008. 505 p. Частота (Гц) Рис. 4. Результаты широкополосных вибрационных испытаний проведения испытаний в условиях, Литература близких к условиям реальной экс- плуатации. 1. Албагачиев А.Ю., Кушнир А.П. Прогнозиро- вание результатов измерения инерционных НОВОСТИ МИРА Новые евросанкции: запрет сервисов в новых российских регионах: на запрос по данному вопросу. В медий- Минцифры, Роскомнадзора Донецкой и Луганской народных респу- ной сфере санкции также были введены в и поставок электроники бликах (ДНР и ЛНР), Херсонской и Запо- отношении «Всероссийской государствен- рожской областях. Кроме того, указыва- ной телерадиокомпании» (ВГТРК), НМГ и Евросоюз ввёл девятый пакет санкций ют в ЕС, Минцифры участвовала в прове- АНО «ТВ-Новости» (телеканал RT). против России, запрещающий поставки дении в России частичной мобилизации. Санкции против «Русбитеха» ноутбуков, дронов, жёстких дисков и раз- и ИТ-поставщиков Минобороны ной электроники. Также под санкции по- Также санкции вводятся против Роском- пали министр цифрового развития Мак- надзора. В ЕС указывают, что данное ве- Кроме того, ЕС ввёл санкции против ря- сут Шадаев, Роскомнадзор и компания домство ввело ограничения на освеще- да компаний – поставщиков оборудования «Русбитех». ние российскими СМИ тематики СВО, в для Вооруженных сил России (ВС РФ). Сре- том числе запретило публиковать интер- ди них – компания «Русбитех». Европейский Союз (ЕС) ввёл новый, де- вью Президента Украины Владимира Зе- вятый по счету пакет санкций против Рос- ленского. Веб-сайты, которые нарушают В ЕС указывают, что разработанная ком- сии. Санкции вводятся в ответ на проводи- данный запрет, блокируются. Также Ро- панией ОС AstraLinux используется ко- мую Россией специальную военную опера- скомнадзор заблокировал доступ к со- мандными пунктами ВС РФ. Кроме того, цию (СВО) на территории Украины. циальным сетям Twitter и Facebook (при- «Русбитех» разработала Автоматизирован- надлежит корпорации Meta, признанной ную подвижную единицу (АПЕ-5), исполь- В частности, ограничения на поставку в России экстремистской). зуемую для коммуникаций среди подраз- оборудования в Россию ЕС были расши- делений ВС РФ. К моменту публикации в рены за счёт игрушечных дронов, ноут- Санкции введены и в отношении ген- «Русбитех» не ответили на запрос по дан- буков, жёстких дисков, ИТ-компонентов, директора «Национальной медиагруппы» ному вопросу. приборов ночного видения и радионави- (НМГ) Светланы Балановой, которая также гации, камер и линз, генераторов. Также возглавляет общественный совет при Ро- Введены санкции и в отношении Концер- запрещается оказание услуг по тестиро- скомнадзоре. Ранее ЕС ввёл санкции про- на КРЭТ («Концерн Радиоэлектронные техно- ванию и анализу комплексных механиче- тив главы Роскомнадзор Андрея Липова. логии»), являющегося подразделением го- ских и электрических систем, состава и чи- Также санкции в отношении Шадаева, Ли- скорпорации «Ростех». КРЭТ разрабатывает стоты, физических свойств и услуг техни- пова и его заместителей вводила Канада. систему радиоэлектронной борьбы «Красу- ческого осмотра. ха-4», используемую ВС РФ. Сам «Ростех» на- В Минцифры не стали комментировать ходится под санкциями ЕС с начала 2022 г. В перечень лиц, в отношении которых санкции ЕС. В Роскомнадзоре не ответили вводятся санкции, включены российские Кроме того, санкции введены в отноше- масс-медиа и члены Правительства, так- нии компании «Радиоавионика», разраба- же вводится запрет на вещание россий- тывающей комплекс «Стрелец-М», обеспе- ских государственных телеканалов. Среди чивающий разведку, управление и связь попавших под санкции значится министр для ВС РФ. Введены санкции в отношении цифрового развития, связи и массовых Главного вычислительного центра Гене- коммуникаций Максут Шадаев. рального штаба, который, как утверждает- ся, проводит расчёты для осуществления Как поясняется в публикации журнала ракетных атак по территории Украины. ЕС, Шадаев ответственен за предоставле- ние цифровых и телекоммуникационных russianelectronics.ru 64 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2023
«СТА-ПРЕСС» МЕДИАПОРТАЛ Расскажите о себе нашим читателям Воспользуйтесь возможностями продвижения медиапортала СТА-ПРЕСС Журналы Дизайн-студия Два наших журнала SOEL.ru Наши профессионалы сделают для вас рекламу, баннер, ролик уважают в отрасли. Ваши статьи и рекламу CTA.ru в них увидят все наши YouTube-канал Конференции читатели Наш канал предоставляет На наших конференциях ПТА вам возможность Сайты вы заведёте новые контакты и расскажете о себе специалистам интересно рассказать о себе Наши сайты – это из ведущих промышленных регионов России ваши новости и статьи, оперативно доставленные по адресу +7 (917) 517-46-18 / [email protected] / cta.ru / soel.ru Приглашаем вас к сотрудничеству!
Реклама
Search
