CC BY
48Как видно из таблицы, сфера применения smart-очков широка в различных направлениях. Ввиду того, что больший интерес для нас представляет сфера охраны труда, рассмотрим подробнее модель VisionAR.
VisionAR - это умные защитные очки с технологией дополненной реальности. Они были разработаны и произведены итальянской компанией Univet. Компания Univet является одним из мировых лидеров в области разработок и производства СИЗ. Уникальный поставщик в следующих областях: промышленная защита, защита от лазерного излучения, бинокуляры в сфере стоматологии, очки для чистых помещений и очки в сфере охраны труда. Назначение очков VisionAR - повышение эффективности работников, не забывая о максимальной защите зрения. Объединение ноу-хау компании Univet и технологии компании Sony, а именно «голографическая волноводная технология», стало идеальным сочетанием для разработки продукта с дополненной реальностью специально для профессионального использования в промышленности.
В заключение ко всему вышеописанному можно сказать, что внедрение smart-технологий помимо того, что может создать определенный комфорт и удобства в жизни обычных пользователей, способно помочь сократить риски травматизма в профессиональных сферах деятельности, в частности в сфере сельского хозяйства.
Библиография:
1. Линдгрен Н. // Органы чувств животных и их электронные аналоги. Электроника. 1962. Т. 35. № 7. С. 22-27.
2. Удянская А.П. // Перегляд. Международный медицинский журнал. 2008.
№ 4.
3. ГОСТ 12.4.253-2013 (EN 166:2002) Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Средства индивидуальной защиты глаз. Общие технические требования.
4. Догучаева С.М. Инновационные технологии в области новой цифровой эры // Международный технико-экономический журнал. 2016. № 3. С. 26-30.
5. Lik-Hang, Lee and Pan, Hui. 2017. Interaction Methods for Smart Glasses.
6. Anna Syberfeldt, Oscar Danielsson, Patrik Gustavsson. Augmented Reality Smart Glasses in the Smart Factory: Product Evaluation Guidelines and Review of Available Products.
УДК 681.5:621.316.3
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ МУЛЬТИКОНТАКТНОЙ КОММУТАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ С 4 КОНТАКТАМИ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРНЫМ БЛОКОМ УПРАВЛЕНИЯ ARDUINO NANO V3.0 CH340
ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИОННОГО СТЕНДА
Лансберг А.А.1, бакалавр 1 курса направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», Панфилов А.А., начальник отдела «Автоматизированные системы диспетчерского управления» ПАО «МРСК-Центра»-«Орелэнерго». Научные руководители: к.т.н., доцент, ведущий научный сотрудник ФГБНУ «ФНАЦ ВИМ» Виноградов А.В., старший преподаватель кафедры «Электроснабжения» Псарев А.И.1
1ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В связи с развитием концепции интеллектуальных электрических сетей, в которых вопросы взаимодействия их элементов будут решаться посредством использования
разрабатываемых мультиконтактных коммутационных систем (МКС) планируется изготовить демонстрационный стенд, содержащий модель электрической сети, оснащённой МКС. Для этого разработана принципиальная электрическая схема управления моделью одним из видов МКС: мультиконтактной коммутационной системой с 4 контактными группами (МКС-4). Представленная в статье схема выполнена с применением микроконтроллерного блока управления (МБУ), в роли которого выступает плата ARDUINO NANO V3.0 CH340.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Электроснабжение, мультиконтактные коммутационные системы, электроника, микроконтроллерный блок управления, Arduino Nano.
ABSTRACT
In connection with the development of the concept of intelligent electrical networks, in which the interaction of their elements will be solved through the use of developed multicontact switching systems (MCS), it is planned to produce a demonstration stand containing a model of an electrical network equipped with an MCS. For this purpose, a circuit diagram has been developed to control a model of one of the types of the MCS: a multi-contact switching system with 4 contact groups (MCS-4). The scheme presented in the article is made using a microcontroller control unit (MCU), which is the ARDUINO NANO V3.0 CH340 board.
KEYWORDS
Power supply, multi-contact switching systems, electronics, microcontroller control unit, Arduino Nano.
Введение. Мультиконтактные коммутационные системы (МКС) - это один из необходимых элементов для реализации концепций умных электрических сетей [1-4], с помощью которого возможно повысить надежность электроснабжения потребителей. Особенность МКС в независимом управлении силовыми контактами, которые позволяют реализовывать в данных коммутационных аппаратах различные функции автоматики, в том числе: АПВ и АВР [5]. В соответствии с классификацией МКС маркируются следующим образом (рис. 1):
Рисунок 1 - Расшифровка маркировки мультиконтактных коммутационных систем
Отработка схем управления опытными образцами МКС требуют их моделирования. Для этого разрабатывается демонстрационный стенд, который позволяет отрабатывать различные ситуации в электрической сети, содержащей несколько различных типов МКС. Каждая МКС должна быть оснащена схемой управления, позволяющей осуществлять переключения контактов МКС в зависимости от поступающих сигналов с датчиков тока и напряжения, а также команд диспетчера. Разрабатываемый стенд, среди прочих элементов, содержит МКС-4, то есть мКс, выполненную по схеме с общей точкой и имеющую 4 контактных группы и 4 вывода. В статье приводится проект электрической принципиальной схемы управления МКС-4. Спроектированная схема позволит безопасно проводить испытания и проследить логику МКС-4 в совокупности с микроконтроллерным блоком управления.
Цель работы. Проектирование электрической принципиальной схемы управления мультиконтактной коммутационной системой с 4-мя контактными группами и 4-мя выводами и микроконтроллерным блоком управления, в роли которого выступает плата Arduino Nano V3.0 CH340.
Задачи работы:
• описать особенности конструктивного исполнения МКС-4;
• построить на базе элементов электроники электрическую схему МКС-4, которая будет отвечать условиям безопасной эксплуатации;
• описать используемый микроконтроллер Arduino Nano V3.0 CH340 и принцип управления электрической схемой МКС-4 с его использованием.
Однолинейная силовая схема МКС-4 представлена на рисунке 2, МКС-4 относится к МКС, выполненными с общей точкой.
-®
МКС-4 I
Рисунок 2 - МКС-4 с обозначением контактных групп и выводов
Мультиконтактные коммутационные системы этого вида оборудованы несколькими контактными группами, причем все они имеют точку общего присоединения. К ним относятся как МКС-4, так и МКС-2, МКС-3, МКС-6...МКС-п (цифрами обозначено количество контактных групп).
МКС-4 имеет 4 группы выводов, которые обозначены на рисунке 1 как B1-B4, и 4 группы контактов, которые, соответственно, обозначены 1-4.
Для практической реализации МКС-4 разработана электрическая схема модели МКС-4, выполненная на основе элементов электроники. Она представлена на рисунке 3. Схема выполнена в виде электрической цепи, работа которой будет осуществляться от внешнего источника питания постоянного тока с использованием двух классов напряжения: 5В и 12В.
Все элементы в схеме имеют свою идентификационную маркировку, необходимую для их четкого определения при сборке и позволяющую правильно связать каждый элемент с микроконтроллером. Основная электрическая цепь напряжением 5В в точности схожа с изображением МКС-4, представленном на рисунке 3.
Контроль напряжения МКС-4ВыводВ2 —
Rb2U
-с=
1к
12 V
Rb2 700
МКС-4В23
-и—
МКС-4
R2.2 700
f
МКС-4Реле2К
Контроль напряжения МКС-4ВыводВ1
МКС-4Реле2
Управление МКС-4РелеЗ
51*
Управление МКС-4Реле2 "
—1—С2 ~\~100п
нт-О
NJ
0
1
Rb1 700
С1
41—+
ЮОп
г-й-т
R1.1 I 700
К1 tb-1
МКС-4Реле1
12v
12v
МКС-4РепеЗК -й-
Ú
R3.3 700
R3 Контроль напряжения 1к МКС-4ВыводВЗ
«н^
ЮОп
МКС-4РелеЗ
D^o
l/TQ
Г'
I ík
Управление МКС-4Реле1
МКС-4Реле1К
Контроль напряжения МКС-4ВыводВ4
Rb4 МКС-4В43
_L+
—— Шина питания -=- цепей реле
I
Контроль напряжения МКС-4ВыводВ1 Контроль напряжения МКС-4ВыводВ2 Контроль напряжения МКС-4ВыводВЗ Контроль напряжения МКС-4ВыводВ4 SDA SCC
Управление МКС-4Реле4 Управление МКС-4РелеЗ Управление МКС-4Реле2 Управление МКС-4Реле1 «Земля»
Рисунок 3 - Электрическая схема управления моделью МКС-4 с микроконтроллерным блоком Arduino Nano V3.0 СН340
На выводах у МКС-4 установлены светодиоды зеленого света с маркировкой (МКС-4В1...МКС-4В4з), которые отображают наличие напряжения на выводе. Они включены последовательно через резисторы, которые используются для предотвращения их сгорания. Например, светодиод с маркировкой МКС-4В2з означает, что светодиод установлен на выводе В2 коммутационного устройства МКС-4 и он зеленого (з) цвета.
Цепь напряжением 12В использована в схеме для питания обмотки электромагнитного реле. Причем параллельно каждому реле подключены светодиоды, отображающие замкнутое/разомкнутое положение контактов исполнительной цепи реле: это светодиоды с маркировкой МКС-4Реле1К...МКС-4Реле4К. Их маркировка соответствует маркировке светодиодов, отображающих напряжение на выводах: МКС-4Реле3К - светодиод (К) красного цвета коммутационного устройства МКС-4 является повторителем контакта номер три.
Изначально ток течет по обмотке реле и далее через коллектор и эмиттер транзистора, при этом номинальное значение тока недостаточно для того, чтобы произошло замыкание контакта исполнительной цепи. Конденсаторы, подключенные к выводам базы и эмиттера транзистора использованы в схеме для гашения вибраций, которые могут быть вызваны высокочастотными излучателями. В свою очередь вывод базы через последовательно включенное сопротивление подключен к микроконтроллерному блоку, который производит подачу напряжения на соответствующий электрод биполярного транзистора в соответствии с запрограммированными алгоритмами. При подаче напряжения номинальное значение тока достаточно для того, чтобы сердечник катушки реле намагнитился и притянул якорь в результате чего произошло замыкание контакта исполнительной цепи. Таким образом транзистор выполняет роль выключателя исполнительного контакта электромагнитного реле. В схеме использованы транзисторы типа п-р-п, принцип работы которых описан в [6].
Распиновка микроконтроллерного блока, использованного в электрической схеме представлена на рисунке 4.
D1/TX DO/RX RESET GND D2 D3 D4 D5 D6
(1) (2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8) О)
О □
о> o¡
D7 (10) D8 (11) D9 (12) D10 (13) D11 (14) D12 (15)
ООП
«lo о о
» flRDUINO NANO fZ
из.е Ц
_GQAUITECH.US
2SLÜ 1 оР|М
Os IIOI
O
lo io
ÍO ¿«O
r° <0
ю io
<fv
Oí ?o
(30) VIN (29) GND (28) RESET (27) +5V (26) A 7 (25) A6 (24) A5 (23) A4 (22) A3 (21) A2 (20) A1 (19) АО (18) AREF (17) 3V3 (16) D13
Рисунок 4 - Распиновка микроконтроллерного блока Arduino Nano V3.0 CH340
Плата Ардуино Нано обладает значительным потенциалом возможностей. Она имеет 14 цифровых контактов, которые помечаются буквой й (^дИа^цифровой) и имеют подтягивающий резистор. Они могут использоваться как входы, так и как выходы. Для реализации МКС-4 использованы цифровые контакты й2-й5, которые производят управление контактами реле.
Аналоговые пины обозначаются непосредственно буквой - А. Они используются как входы и не имеют подтягивающих резисторов. Аналоговые пины измеряют
поданное на них напряжение. Таким образом с использованием пинов А0-А3 мы производим мониторинг номинального напряжения на выводах у МКС-4.
Аналоговый пин А4 используется как шина связи. С его помощью осуществляется сбор данных (пин SDA) о состоянии контактов и наличии напряжения на выводах со всех коммутационных устройств на общий микроконтроллерный блок через интерфейс I2C. Аналогично, аналоговый пин А5 (SDL) используется как линия передачи тактового сигнала. Линия связи I2C является характерной особенностью использования микроконтроллера типа Arduino, реализация которой проста и может быть налажена всего по двум проводам. Ее работа производится в соответствии с библиотекой Wire, позволяющей плате Arduino осуществлять связь с другими устройствами.
Питание платы осуществляется от внешнего источника, в связи с чем и использован контакт напряжения питания 5В и контакт GND, являющийся нулевым [7].
Изменение положения выключателей происходит посредством анализа напряжения на выводах коммутационного устройства и передачи данных с микроконтроллера МКС-4 в общий микроконтроллерный блок, который в свою очередь с определенной задержкой опрашивает микроконтроллер МКС-4. При отклонении нормального режима работы в сети ведущий МБУ, в соответствии с запрограммированными в нем алгоритмами, передает сигнал о необходимости изменении конфигурации сети микроконтроллеру устройства. Таким образом, получив установку от ведущего микроконтроллера, плата Arduino выдает/снимает напряжение питания с используемых цифровых контактов, подключенных к базам транзисторов, и в результате чего происходим изменение положения контактов.
Выводы. По итогам проделанного исследования можно сделать следующие выводы:
1. Спроектированная электрическая схема управления мультиконтактной коммутационной системой с 4 контактами позволит наглядно моделировать работу коммутационного устройства на основе использования элементов электроники и проследить логику его работы с наглядной реализацией разрывов цепи исполнительными контактами электромагнитного реле и наличием напряжения на выводах посредством использования полупроводниковых приборов с электронно-дырочным переходом - светодиодов.
2. Микроконтроллерный блок управления Arduino Nano V3.0 CH340 позволит производить автоматизированное управление контактами электрической схемы модели МКС-4 с использованием цифровых контактов и осуществлять мониторинг наличия напряжения на выводах мультиконтактной коммутационной системы с использованием аналоговых пинов.
Библиография:
1. Виноградов А.В. Новые мультиконтактные коммутационные системы и построение на их базе структуры интеллектуальных распределительных электрических сетей // Агротехника и энергообеспечение. № 3 (20). 2018. С. 7-20.
2. Виноградов А.В., Большев В.Е., Виноградова А.В. Системы интеллектуализации распределительных электрических сетей // Информационные технологии, системы и приборы в АПК: материалы 7-й Междунар. науч.-практ. конф. «Агроинфо-2018». Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук, Сибирский физико-технический институт аграрных проблем и др., 2018. С. 443-447.
3. Виноградов А.В., Виноградова А.В., Марин А.А. Применение мультиконтактных коммутационных систем с мостовой схемой и четырьмя выводами в схемах электроснабжения потребителей и кодирование возникающих при этом ситуаций // Вестник НГИЭИ. 2019. № 3 (94). С. 41-50.
4. Лансберг А.А. Повышение надежности электроснабжения поселка Корсунь посредством применения мультиконтактных коммутационных систем // Научный журнал молодых ученых. № 1(14), Март 2019. С. 51-60.
5. Лансберг А.А. Мультиконтактная система МКС-4 и преимущества ее применения // Энергетика. Проблемы и перспективы развития: материалы IV Всерос. молодеж. науч. конф. [отв. ред.Т.И. Чернышова]. - Тамбов. : Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2019. с. 117-118.
6. Нудлер Г.И., Тульчин И.К. Электротехника и электрооборудование зданий: Учебник для строит. спец. техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 1984. 368 с., ил.
7. ARDUINOMASTER. Электронный ресурс. Заголовок с экрана. Режим доступа: https://arduinomaster.ru/platv-arduino/plata-arduino-nano/. Дата обращения 21.04.2019 г.
УДК: 693.5
МОНОЛИТНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Макарова А.И., магистрант 1 курса направления подготовки 08.04.01 «Строительство». Научный руководитель: к.э.н. Сергачев А.А. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрены проблемы монолитного возведения зданий в условиях отрицательных температур. Представлен сравнительный анализ существующих технологий бетонирования. Сделан вывод о пользе, значимости и необходимости данного вида строительства на Севере.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Монолитное строительство, домостроение на Севере, железобетон, технологии бетонирования, качество бетона, железобетонные конструкции.
ABSTRACT
The article deals with the problems of monolithic construction of buildings in conditions of negative temperatures. A comparative analysis of existing concreting technologies is presented. The conclusion is made about the benefits, significance and necessity of this type of construction in the North.
KEY WORDS
Monolithic construction, house building in the North, reinforced concrete, concreting technologies, concrete quality, reinforced concrete structures.
Крайний Север всегда привлекал внимание исследователей, что способствовало изучению этого региона и созданию архитектурных проектов в условиях вечной мерзлоты.
Монолитные бетонные и железобетонные конструкции находят все более широкое применение при строительстве гражданских зданий.
Но существует и множество проблем, связанных с монолитным возведением зданий в условиях отрицательных температур. Рассмотрим некоторые из них.
Основной проблемой при возведении зданий, проведению бетонных и железобетонных работ является низкая отрицательная температура. Погодные условия оказывают влияние на прокладку коммуникаций, выбор утеплителя, планировку здания, на начальные этапы строительства, проведение бетонных и железобетонных работ, на твердение бетонной смеси и т.д.
