CC BY
51
Но вернемся к системе централизованного питьевого водоснабжения.
Река очищенных бытовых сточных вод является наиболее стабильным источником маломинерализованных вод при долговременном использовании оборотного водоснабжения и подпитке этой реки дождевыми, талыми и дренажными водами, прошедшими свою глубокую доочистку.
Безусловно при прохождении через организм человека и контакте с человеком вода загрязняется и особенно микроорганизмами, но наука и практика уже нашла технические приемы и решения, позволяющие преодолевать проблемы загрязнения воды человеком. Такими приемами являются процеживание, отстаивание, биологическая очистка, обеззараживание. [2,3]. Сложнее решить проблему психологическую, но ее придется решать. Если хочешь позаботиться о будущем своих детей и наследников.
Так в чем же сущность предлагаемой концепции? Во всех местах расположения жилой застройки, в том числе неканализованной территории предусматривается глубокая очистка бытовых сточных вод до уровня требований к стоку в поверхностные водотоки. Далее сточные воды аккумулируются либо в водохранилищах, реках и морях для продолжения их самоочищения перед возможным использованием для технических нужд или подпитки системы централизованного водоснабжения при этом резко упрощается и сокращается сеть канализационных бытовых сточных вод и перекачивающих насосных станций. Остаются только жизненно необходимые и уже построенные. Смесь очищенных сточных вод собирается в искусственные водохранилища, а затем подается по графику возможного водопотребления на доведение качества смеси очищенных сточных вод до уровня использования на все бытовые нужды людей, в том числе на питьевые. При этом применяется обязательно проточная электрообработка. Вода на питьевые нужды в домашних условиях должна доочищаться на угольных фильтрах для устранения привкусов и запахов, неприятных человеку при употреблении в сыром виде, т.е. без кипячения.
Список использованной литературы:
1. М.П. Оноприенко. Вода и жизнь на планете Земля. Сочи РИЦ ФТБО УВ ПО «СГУ». 2014-
126с
2. Н.И. Куликов, А.Н.Ножевникова и др. Очистка муниципальных сточных вод с повторным использованием обработанных осадков.- М.:ЛОГОС.2015-400с.
3. А.Я. Найманов, С.Б. Никиша и др. Водоснабжение.Изд. Норд-пресс, Донецк. 2004-649с
© Н.И. Куликов, Е.Н. Куликова, Л.Н. Приходько, 2015
УДК 681
Патраль Альберт Владимирович
инженер-электрик по специальности «Автоматика и телемеханика» (ЛЭТИ-1969), Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники георазведки (1960-1993) -
старший научный сотрудник. г. Санкт-Петербург, РФ.
E- mail: al-patr-al@yandex.ru
НАИМЕНЬШИЙ ФОРМАТ СЕГМЕНТНЫХ ЗНАКОВ
Аннотация
В статье рассматривается практическое применение малогабаритного сегментного формата цифровых знаков. Рассматривается макет электронных часов. Рассматривается применение 4-позиционного кода при измерении и индикации величины угла положения вала. В статье приведены примеры применения 4-сегментных знаков рекламного характера.
Ключевые слова
Цифровая информация, индикатор 4-сегментный, разрешающая способность, цифровой алфавит, знака обнаружение, знака различение, знака идентификация.
Вводная часть
При современном развитии средств отображения цифровой информации, арабские цифры к настоящему времени уже претерпели незначительные изменения при отображениях их на цифровых индикаторах. Ведь известно, что скорость и точность опознания, как цифр, так и букв, зависят от их формы. Чем более сложную комбинацию прямолинейных и криволинейных элементов имеет цифра или буква, тем труднее она опознается. Наиболее точно опознаются высокие и узкие цифры и буквы, особенно при слабой внешней освещенности на активных знакосинтезирующих индикаторах которые позволяют высветить арабские цифры от 0 до 9. Цифры и буквы, образованные прямыми линиями, опознаются быстрее и точнее тех которые включают криволинейные элементы [1]. Развитие систем автоматического сбора и обработки информации, систем программного управления, телеметрии, вычислительной техники, контрольно - измерительной, регистрирующей аппаратуры и других устройств создало широкую номенклатуру цифровых идикаторов различных типов. Они представляют собой наиболее эффективный и перспективный класс приборов электронной техники, предназначенный для преобразования электрических сигналов в видимые изображения, воспроизводящих информацию в удобной для зрительного восприятия форме. Криволинейные участки арабских цифр при отображениях их на электронных индикаторах заменены прямыми линиями, что позволило разбить каждую арабскую цифру (цифровой знак) на сегменты. Сегментный способ отображения арабских цифр лишил их некоторой привычности начертания, но обеспечил высвечивание всех цифровых знаков от 0 до 9 (рис.1б -[1-С.88]) в одной и той же плоскости формата, представленным начертанием цифры 8 (рис.1а-[1-с.88]).
и III П и Г I I п п
и и II_ ZJ —I D О I и J
'сажнлшй фсрият Iя I и шиЬоояис поди на его осяояссФ Рве 1
Относительно высокое энергопотребление и
высокая стоимость [1-С.68] полупроводниковых форматов индикаторов объясняется в частности большим числом элементов в отображаемых знаках, вследствие их начертания. Большое число элементов отображения в цифровых знаках, которое обусловливает большие габаритные размеры индикаторов, тормозят дальнейшую миниатюризацию электронных устройств с числовой информацией на выходе. Для расширения областей применения полупроводниковых индикаторов необходимо добиться снижения потребляемой мощности, снижения общей стоимости и габаритных размеров их при сокращении числа элементов в формате индикатора. При этом сокращение числа элементов в формате индикатора не должно сказываться на ухудшении восприятия цифровых знаков. Попытки снизить число элементов отображения всего лишь на один элемент, привело к удовлетворительному начертанию знаков, требующему специальной подготовки операторов для их опознания (рис.2- [1 - с.91]).
Снижение числа элементов отображения в цифровых знаках может быть осуществлено, используя 7-сегментный формат индикатора. При этом формирование знаков (рис.Зб - разработано автором) на основе 7-сегментного формата осуществляется без использования среднего горизонтального сегмента G (рис.За -разработано автором).
П П I I ~11 Г II и г п и и I -I -II- I и 11_ I I
б-сегысяпшп форып ни п цифровые таким его пашас \ 6)
Рис 3
Для сравнительной оценки цифровых знаков по их восприятию определим параметры цифровых знаков. Цифровые знаки различаются числом и расположением элементов отображения, различной величиной площади знака, занимаемой высветившимися элементами формата, различной величиной
Международный научный журнал «СИМВОЛ НАУКИ»_ISSN 2410-700Х_№ 3/2015
площади «окна» из не высветившихся элементов цифрового формата. Кроме того, расположение двух или трех воспроизводимых параллельных линий из элементов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, определяется разрешающей способностью знаков, которая тоже различна. Все параметры знаков при их восприятии разделяются на стадии: обнаружение знака, различения знака, идентификация знака и опознание знака [2 - с.46]. Обнаружение - стадия восприятия, на которой оператор выделяет знак из фона. При этом устанавливается лишь наличие знака в поле зрения без оценки его формы и признаков. Воспринимается общая площадь высветившихся элементов знака на фоне общей площади «окна» знака [2 - с.46]. Различение - стадия восприятия, на которой оператор способен выделить элементы отображения, расположенные параллельно на некотором расстоянии друг от друга [2-с.46]. Воспринимается высветившаяся площадь знака с разделением на участки с параллельно расположенными элементами его, определяемая разрешающей способностью. Идентификация - стадия восприятия [2 - с.46], на которой оператор выдеяет все элементы отображения. Воспринимается высветившаяся площадь знака с различением любого элемента его. Опознание - стадия восприятия, на которой оператор отождествляет знак с эталоном, хранящимся в его памяти.
Семипозиционные форматы индикаторов
На рис.4а в таблице №1 (разработано автором) записаны все параметры знаков (рис.4б - [1 - c.98] 7-сегментного формата (рис.4а - [1 - c.98], габаритный размер которого выбран 35 мм2 (высота знака равна 7 мм, ширина знака 5 мм - самое распространенное соотношение 7:5 высоты знака к его ширине).
Конструктивные параметры формата знака представлены на рис.4в (разработано автором) для определения коэффициента разрешающей способности (понятие введено автором). Наилучшее восприятие знака на стадии его обнаружения определяется соотношением величины площади из высветившихся элементов отображения к величине площади его «окна», включающей не высветившиеся элементы формата знака и постоянную площадь «окна» формата (светлое поле), заключенную между элементами формата (рис.4в -[3]).
Таблица Л®1
1Ц|фр< ММ- ' Sc« ММ^ мм- SOÖH мм- Кр с в Кр с в Кр с ш Spia ММ* &рм ср. мм? 5|*лн ср ММ-
« 35 00 14 -0:20.10 8 53 1 19 1 13 1 М 6 »6 594 111
1 4 90 J0 ю 410 100 100 1 ОО 410
2 802 100 129 129 622
} 4 i:м, 987 ¡25 13 s о: "09 1 03 1 09 1 29 1.00' 1 29 109 6 22 "б"50
5 1146121541 8 02 1 оо 1 19 119 611
6 1491:2009 8<6 109 1 29 1 41 607
7 42 2'5S SM 100 1 00 1« 5 85
1 Г 36 IT64 8'< 1 19 1 29 1 54 5 68
9 14 91 20 09. 8 « 109 11» 1 41 60-
Scrll велп-uma лл.меняли ксмт-.pi знака в тжиспмост от его ка-гертакт <k» « S4S,m Sook - t-Scni * 5ф Spu - Sofa kp с IM S*I3 «pH - Spu <p D cp ГЗГ n cp - 4 9
TadxHtia велгенн
параметре* шшкаш в miKuiMfm от
среднее число сегментов на хше
иа основе 7 сегментного фермата в) их мачертшнв
О ||?ЭЧ
в-4 30m b -3 60мм с»3.15мм <1-2 45мм с* =6 Змм d* =5 6 мм Дав икфе 4 б, 9
Кр.с
Дш ш|фр 0 и 8
Кр с и = »ti Ды ш|фр I. 3. 5. б. 8, 9
Кр с » = cd Дхл имфры 0 Кр с в - c*d* Н - ■ 00 мм L - 5.00 мм 1= ОТ мм
Т т
ч, *„
- ь _
- • в.
В
Цнфрсеыг тнжм от 0 до 9 (б) на осисвг 4-сегментмоте фсрыаи (■)
Рис.4
При равенстве величины площади контура знака из высветившихся элементов цифрового формата и величины площади его «окна» восприятие знака на стадии обнаружения наилучшее [3]. Эта величина определяется по формуле как величина эквивалентной площади обнаруженияя ^обн) знака: Sобн = ^сгм х Sок) : Sф [3]. В зависимости от начертания знака величина влощади контура знака ^сгм) изменяется. Величина площади «окна» ^ок) знака определяется разностью между величиной площади цифрового формата ^ф) и величиной площади контура знака ^сгм) из высветившихся сегментов цифрового формата по формуле: Sок = Sф - Sсгм [3]. Габаритные размеры цифрового формата выбраны таким образом, что эквивалентная величина площади обнаруженя знака цифры 8 максимальна и равна [3]: Sобн=(Sсгм х Sок) : Sф = Sф/4 (рис.4а, таблица №1, строка 2 снизу, колонки 1-5). Для оценки восприятия знака на стадии его различения необходимо определить числовые значения величин разрешающей способности знака. Разрешающую способность формата индикатора можно оценивать по возможности различения оператором двух воспроизводимых световых линий, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.
При низкой разрешающей способности оператор принимает две линии за одну, а при высокой разрешающей способности две очень близкие линии воспринимаются как отдельные. Повышать разрешающую способность цифровых знаков арабского происхождения можно до определенного предела, свыше которого изображение не будет восприниматься глазом [4-с.115]. Чем меньше расстояние между параллельно расположенными горизонтальными или вертикальными линиями из точечных элементов при начертании знака, тем меньше разрешающая способность знака, тем хуже возможность различения его. Чтобы количественно оценить влияние разрешающей способности знака на восприятие знака на стадии его различения необходимо ввести коэффициент разрешающей способности [3] по ширине (Кр.с.ш) и по высоте (Кр.с.в) знака (рис.4в).
Для определения величины коэффициента разрешающей способности знака по ширине (рис.4в) измеряем промежуток (а) между одной вертикальной линией контура знака до границы ширины знака и измеряем промежуток (Ь) между противоположными вертикальными линиями контура знака (рис.4в). Частное от деления, а/Ь (безразмерное число) можно характеризовать как относительную величину разрешающей способности знака или величину коэффициента разрешающей способности знака по ширине (Кр.с.ш = а/Ь). Чем больше эта величина (Кр.с.ш = а/Ь -разработано автором), тем ниже разрешающая способность по ширине знака. Т.е., рассматривается возможность различения одной (рис.4в) вертикальной линии контура знака в одном случае и возможность различения каждой из двух вертикальных линий контура знака (рис.4в), во втором случае, расположенных по одной и той же ширине знака. Величина этого отношения (а/Ь>1) уменьшает возможность различения каждой из двух вертикальных линий контура знака (рис.4в) по отношению к возможности различения лишь одной вертикальной линии контура знака (рис.4в) в пределах одной и той же ширины знака. Точно также определяется величина коэффициента разрешающей способности знака по высоте его (Кр.с.в =сМ [3]). Произведение величины разрешающей способности знака по ширине на величину разрешающую способность знака по высоте (Кр.с.ш х Кр.с.ш) определяется величина коэффициента разрешающей способности знака (Кр.с.зн): Кр.с.зн = Кр.с.ш х Кр.с.в [3].
С помощью коэффициента разрешающей способности знака определяется величина эквивалентной площади различения ^рзл) знака. Величина эквивалентной площади различении знака меньше величины эквивалентной площади обнаружения знака на коэффициент разрешающей способности его [3]: Sрзл = Sобн : Кр.с.зн (рис.4в, таблица №1, колонки 6-9). Уменьшение величины коэффициента разрешающей способности улучшает возможность восприятие знака. Скорость его опознания увеличивается. Чтобы идентифировать цифровой знак необходимо различить все отображенные элементы его. Чем больше элементов в знаке, тем он хуже идентифицируется. Среднее число (п) элементов отображения на знак в цифровом алфавите на основе 7-сегментного индикатора равно 4.9 (п=4.9). Определив среднюю величину эквивалентной площади различения на знак ^рзл ср.) определим среднюю величину эквивалентной площади идентификации на знак -[3] для цифрового алфавита (рис.4а, таблица №1, колонки 10, 11).
Четырехпозиционные форматы индикаторов [5]
Таблица №2
4 MV- Sera Ю1- Sa KM- Soom Mu- Крса Kpcs Kp i im Sp» MM- т> MM- üw cp мм:
0 я oo 161» !S."J ri 1 1« 1 П 1 и »01 151
1 <90 MIO 4 20 I uu 100 1 00 4 20
2 •U 5k «85 100 100 1 00 5 8?
3 4= 5 9 94 25 06 -12 1 00 1 13 1 Ii 6>0
7 Ц Uli 2T5S 2* »i Tgr 100 "ТИ" 100 "TW 1 00 "ПЯГ 5 85 IB4
t 1 22 Ы •98 1 19 11» I»
' 11 >411 5 85 100 100 1 00 5 85
1 9 94 "12 1 Vi 1 13 1 13 630
UJJ 22 61 119 100 1 19 6 '1
SHU.
Sera - wj«i4iiM« tmtmiuii шмпр) »та k mmumcocih »1 «о мпгрини!
V» - S»
5«жн - (5оти х Sw^i Spu = SoeuXpc«
Siucpii - Spul :p асу, raeaep - J S - rpn**r чпгжо rvranm« n* »«»
Tannins HitiHiiH n^iwrrpM мт мспмм ft-t«iwm«»p ^fmti IM) i ieiinw>:m er m мщич
а
□
В
Цифровые аши от 0 зо 9 <о> ял основ г 6 сегментного фермата (в)
Рнс.5
Теперь нетрудно определить восприятие цифровых знаков (рис.5б [5]) 6-сегментного формата индикатора (рис.5в [5]) на основе 7сегментного формата индикатора на стадиях обнаружения, различения и идентификации (рис.5а, таблица №2 [5]). Средняя величина эквивалентной площади идентификации знака у 6-сегментного формата индикатора в 1.3 раза больше средней величины эквивалентной площади идентификации 7-сегментного формата индикатора. Построив 4-сегментный формат индикатора без изменения габаритных размеров последнего, объединив вертикальные сегменты с каждой стороны формата в один сегмент (рис.5б, в), получим 4-сегменный формат (рис.ба - разработано автором), среднее число (п) элементов отображения на знак (рис.бб - [6]) у которого будет равно 2.5 (п=2.5).
При этом средняя величина эквивалентной площади ^идн ср.) идентификации на знак превысит ^идн ср. = Sрзл. ср. : п = 2.40 мм2) в два раза среднюю величину эквивалентной площади идентификации на знак ^идн.ср. = 1.21 мм2) 7-сегментного формата (рис.4а, таблица №1, колонка 11 - разработано автором). Следует ожидать, что с уменьшением габаритного размера 4-сегментного формата индикатора
в два раза (рис.7в-разработано автором) величина эквивалентной - ; - ■ •• • •»•¡-•чс >
д. л Рпс л
площади идентификации знака будет не меньше величины
эквивалентной площади идентификации 7-сегментного формата. Средняя величина эквивалентной площади раазличения на знак (Sрзл=3.21 мм2) у цифровых знаков четырехсегментного формата уменьшилась вдвое, пропорционально габаритному размеру его (рис.7а, таблица№3 - разработано автором). Средняя величина эквивалентной площади идентификации на знак, обратно пропорционально изменению среднего числа элементов отображения на знак, возросла. По восприятию знаков цифровые знаки 7-сегментного формата и 4-сегментного формата, при вдвое меньшем габаритном размере последнего, идентичны.
□ DIJ1 ГШП
• n
Таблица Xs?
¡Ulfe* Н Vrn «М- So ММ - мм kpca Kpc» Kp.= « Spi чи- 5»I4» 4M ' 4ijll V 1
1 ^ |Т< 4 51 41 1 16 1 46 нк
] 500 14 50 14« iou 100 100 2 49
1 I3i 11 и i« 1 00 1 № ..1
1 5S6 i« 116 1 16 1 11
4 I" № 43Е 13.12 >a 100 100 100 U8 321
1 1 J! 11 12 i^ 100 ! 00 1С«
« - 31 tili IM Ш t»
т Щ и i Л Ii« 100 I W 3 28
1 «Ч IlW Ü6 "Ш 1 к Т1Г
* -п ю t: 4 i 26 IQO 126 J»
Sa«
inplauui ыаисмместа м cre umvtxiu
s<*- s» to»
SvOM * iScra ■ Se*j S4 S|ua - S«6hKp t ш
WsqiH-Spucp ■ .y r»»cp-2f <irjlM«4Ui>. ¿ымгмиашмш
taftiuiu •eimmi мшюа iu кмоаг 4 «tmmiiucco fama iji.t
■ ШК11ШМ «4 IU
□ IJDL
ruicn
Др. iurfc> II b. 9
H • SM m 1-1'Лии
i • 06 мм
л • 2'ÜJ tmi Ь-1Ммм
«-4 40 ww d -JW« .In j.fc» 1.2, 4, 5."
Kpta " 1
Ди uiife>n } & Kpc»
□
|Црп«Ы1 ihm» «Ojpdin на antmi 4-гмми*тисго Цш*п » i
Рис.7
Рассмотренные три формата цифровых знаков практически реализованы при создании макета электронных часов (рис.8-разработано автором).
Электронные часы работают, как в 7-позиционном режиме, так и энергосберегающих 4-позиционных (6-сегментном и 4-сегментном) режимах [6]. Режимы работ электронных часов обеспечивает построение минимизированной структурной схемы многофункционального преобразователя двоично-
десятичного кода 8-4-2-1 (рис.9а - разработано автором): а. в двоичный 7-позиционный код управления 7-сегментным форматом индикатора HG1;
б. в 4-хпозиционный код управления 4-хсегментным форматом из нижних элементов 7-сегментного формата индикатора НС 1: в. в 4-хпозиционный код управления 6-исегментным форматом (без управления среднего горизонтального сегмента) 7-сегментного индикатора HG1. На основании построчной записи [7] двоично-десятичного кода 8-4-2-1 (рис.9б), построчной записи 7-позиционого кода (рис.9в), построчной записи 4-позиционного кода (рис.9г), при управлении 4-сегментным форматом из нижних элементов 7-сегментного формата и 6-сегментным форматом (без среднего горизонтального сегмента 7-сегментного формата), выполнено построение многофункциональной структурной схемы преобразователя кода [7]. При формировании цифровых знаков (рис.9д - [1-С.98]) разрешающий сигнал Ш (рис.9а) с уровнем логической единицы «1» поступает на входные выводы логических элементов И-НЕ (I, К, L, М, N О, Р), на выходных выводах которых формируются сигналы управления элементами семисегментного формата индикатора HG1 (рис.9г).
Запрещающие сигналы и2 и и3 с уровнем логического нуля «0» поступают на входные выводы логических элементов И-НЕ У, и, V, W) и И-НЕ ^ V, W), на выходных выводах которых устанавливается постоянный уровень
логической единицы «1». Постоянный уровень логической единицы «1» не оказывает влияние на управление 7-сегментным форматом индикатора. При формировании цифровых знаков (рис.9е [7]) из нижних элементов 7-сегментного формата (HG1), разрешающий сигнал и2 (рис.9а) с уровнем логической единицы «1» поступает на входные выводы логических элементов И-НЕ (У, и, V, W). На выходных выводах логических элементов И-НЕ (У, и, V, W) формируются сигналы управления четырех нижних элементов 7-сегментного индикатора. Запрещающие сигналы Ш и и3 с уровнем логического нуля «0» поступает на входные выводы логических И-НЕ (I, К, L, М, N О, Р) и И-НЕ и, V, '), на выходных выводах которых устанавливается постоянный уровень логической единицы «1». Постоянный уровень логической единицы «1» не оказывает влияние на управление 4-сегментным форматом из нижних элементов 7-сегментного индикатора. При формировании цифровых знаков (рис.9ж [7]) на базе 6-сегментного формата из элементов (рис.9ж) 7-сегментного индикатора (HG1) разрешающий сигнал Ш (рис.9а) с уровнем логической единицы «1» поступает на входные выводы логических элементов И-НЕ (^ и, V, '). На выходных выводах логических элементов И-НЕ (^ и, V, ') формируются сигналы управления 6-сегментного формата 7-сегментного индикатора.
IJULrUltn
Запрещающие сигналы U1 и U2 с уровнем логического нуля «0» поступают на входные выводы логических И-НЕ (I, K, L, M, N, O, P) и И-НЕ (J, U, V, W), на выходных выводах которых устанавливается постоянный уровень логической «1». Постоянный уровень логической единицы «1» не оказывает влияние на управление 6-сегментным форматом 7-сегментного индикатора. Формирование цифровых знаков с увеличенным эффективным угловым размером их /5/ на основе 7-сегментного формата осуществляется без среднего горизонтального сегмента, а вертикальные сегменты с каждой из сторон цифрового формата управляются одним сигналом (4-хпозиционное управление 6-сегментным форматом). Режимы работ электроных часов могут быть приурочены к временным промужуткам суток (ночным, дневным, утренним или вечерним), заданных программой или вручную с помощью переключателя, устанавливаемого на корпусе электронных часов. Возможность установки 4-сегментного формата индикатора, как в вертикальное, так и в горизонтальное рабочее положение, создает условие универсальности [8] компоновки таких индикаторов в составных многоразрядных индикаторных устройствах. При изменении вертикального рабочего положения табло (рис.10а [8]) на горизонтальное (рис.10в [8]) рабочее положение, изменяется величина параметра - отношение ширины знака к его высоте. В первом случае цифровые знаки (рис.10б [8]) имеют величину параметра - отношение ширины знака к его высоте - меньше 1, во втором случае (рис.10г [8]) - отношение ширины знака к его высоте - больше 1.
Для некоторых потребителей часов благоприятнее опознание цифр, у которых ширина знака больше его высоты (рис. Юг), тогда как для других - наоборот,
благоприятнее опознание цифр, когда ширина знака |—| |——| ( | —11 | ^ —j |— р—j
меньше его высоты (рис.106). Таким образом, и с точки зрения эргономики, определяемой особенностями зрительного восприятия человека, выбор горизонтального
или вертикального положения создает благоприятное условие для работы с цифровой информацией.
Измерение и индикация величины угла положения вала [9].
Начертания цифровых знаков как в 7-сегментном, так и в 4-сегментном исполнении, отображающие числовые величины, являются абстрактными знаками, не связаны каким-либо признаком измеряемой величины. Если же цифровые знаки 4-сегментного формата использовать, например, для индикации величины угла поворота вала [9], то начертания знаков, отображающими величину угла должны быть представлены (рис.11-разработано автором) в другом порядке (в другом десятичном коде).
В этом случае, цифровой знак из десятичного ряда будет о i ; i - <• -функционально связан с отображаемой им величиной. Большей I , величине числа соответствует либо большее число сегментов в '_' I _' I_ I I _I I_I I_ I
1 riwti«-».* u i*rv! «ни» имфрпаы! Btua mill ik'iuibMuijiii 4-tiu ишшшщ i'
цифровом знаке, либо при одном и том же числе сегментов, i. . . .........
отображение этого цифрового знака повернуто" по отношению
к цифровому знаку, отображающему меньшую величину числа, " по часовой стрелке на угол кратный 900 (рис.12 [9], рис.13, таблица №4 [9] ).
Между измеряемой величиной и символом, отображающим эту величину на индикаторе, существует функциональная связь. Она заключается в том, что большей измеряемой величине соответствует большее число зажженных сегментов индикатора (цифры 1 - 2,3,4,5 - 6,7,8,9 - 0). При равном числе зажженных сегментов индикатора (цифры 2,3,4,5 и 6,7,8,9) сегменты, отображающие большую величину, повернуты по часовой стрелке на угол кратный 900 по отношению к сегментам (2 и соответственно),отображающим меньшую величину.
Четырехпозиционный код, и, соответствующее 4-
хпозиционному коду,4-хпозиционое формирование цифровых знаков, используются для измерения величины угла положения вала, так и для индикации его положения [9].
1-1
N
L J J
II
Oroöpaamme цифровых таксе о» О ли 9 na осповг l-noimmcmtoro формата шмиаатора при tinvnpnc ттяш пиллтои маа.
Pf (с 12
6,
цифровой шак 2 3 4 5 6 7 8 9
Число сегментов 2 у т 3 3 3 3
Угол поворота 0» 90» 180° 270° 00 90« 18001 270°
величина числа 7 2+1 2+2 Г 2+3 п 6 6+1 6+2 6+3 П
фшлра знака л I— тщщ
Число сегментов н угловое положение на плоскости в мвнсимости от величины числа
Рнс.13
На рис. 14 [9] показано распределение ламелей на кодовом диске вала двоичным циклически 4-разрядным кодом У-10ЦК с контрольным разрядом (КР). При формировании цифрового знака 1 и контрольной точки (КТ) применена структурная схема преобразования кода вала (рис.15 [9]), преобразующая код (1010 1) вала ламелей (рис.14, 9 строка снизу) в код (0001 1) индикации цифры 1 и контрольного разряда (КР). Структурную схему преобразования сопровождают построчные цифровые записи 4-разрядного (рис.15а [9]) и 4-хпозиционного (рис.15б [9]) кодов, цифрами десятичного кода. Метод цифровой логики [7] наглядно показывает простоту преобразования одного двоичного кода в другой двоичный код. Деление кодового диска при измерении
величины угла положения вала в пределах 3600 - 00 - 3600 возможно на любое число (от 2 до 10) уровней квантования без ограничения движения его. Кодовое расстояние по Хэммингу равное 2 в коде сохраняется не только при переходе от любой комбинации к соседней, но и при переходе от любой комбинации к нулевой (00001). Помехоустойчивость 4-хразрядного кода У-10ЦК обеспечивается дополнительным контрольным разрядом (КР). Между измеряемой величиной (код У-10ЦК) и символом (цифровым знаком), отображающим эту величину на индикаторе (рис.11- рис.13 [9]), существует функциональная связь [9].
Она заключается в том, что большей измеряемой величине соответствует большее число зажженных сегментов индикатора (цифровые знаки 1- 2,3,4,5- 6,7,8,9 - 0). При равном числе зажженных сегментов индикатора цифры 3,4,5 и 7,8,9, отображающие большую величину, повернуты по часовой стрелке на угол кратный 900 по отношению к цифрам 2 и 6, отображающим меньшую величину (рис.12 [9]). При 12-ричной системе счисления деление кодового диска вала (код У-12К) на 12 уровней квантования с дополнительным контрольным разрядом (КР) обеспечивает на индикаторе с децимальной точкой (рис.16 [9]) визуальное отображение величины угла положения вала в пределах 360°-0°- 3600 без ограничения движения его. Кодовое расстояние по Хэммингу равное 2 в этом коде сохраняется постоянно при переходе от любой комбинации к соседней комбинации. Функциональная связь между измеряемой величиной и символом в 4-хпозиционном коде, отображающим измеренную величину 12-ричного кода, поддерживается тем же правилом что и для 10-тичного кода (рис.12, рис.17 [9]):
1. большей измеряемой величине соответствует большее число зажженных сегментов индикатора (цифровые знаки 1 -4, 5-8, 9-12);
2. при равном числе зажженных сегментов индикатора цифровые знаки (1-4 и 6-8), отображающие большую величину, повернуты по часовой стрелке или против часовой стрелки (цифровые знаки 10-12), на угол кратный 900 по отношению к цифровым знакам (1, 5 и 9, соответственно), отображающим меньшую величину (рис.16 [9]).
Построчим Ш|фроии мгакь 4-хрдфиного коля XI ■ 348 ЗП
Х2 1459 хз ¡сзгч хз. 2<« vi - imnw
Х4 - 1237 SJ - ШТЯ» KP 012345 KP S*S3
Построчная цифровая запись 4 пошцноннчтга кола
XI - HS XI -
Х2 - 1459 XI . 023678
ХЗ* 125« ХЗ ■ Oi Vi"89
Х4 - 12J7 ХЗ . то?®
KT-02345 ГГ- 16789
Построчные цифровые млнси 4 хржзрялиого и 4 хлошимоииого колов
Сгрт-плрмли сюи преобраэоватеав 4-pajp«3HOf о кода в 4-*понпл1СмныЯ коз
Pik 16
OlüO|i£*rHMe UM*
Индикатор с параллельным отображением знаков
[10]. Обычно на информационном поле одноразрядного сегментного индикатора, имеющего одно знакоместо, отображается один цифровой знак, определяемый габаритными размерами индикатора.
Информационная емкость индикатора определяется количеством отображаемой информации и, естественно, не превышает одного разряда. Одно знакоместо - один цифровой разряд. Увеличить информационную емкость электронного табло измерительных приборов можно только за счет многоразрядности, которая предполагает увеличение количества фиксированных знакомест в последовательном отображении разрядов от младшего разряда, расположенного справа по строке, как принято в арабской письменности, к старшему разряду. При использовании 4-
хсегментного формата индикатора (рис.18а [10]), например, в электронных часах, требуется для отображения текущего времени 4 разряда (23 часа, 48 минут) при 4-хзнакоместах (рис.18б [10]). При последовательном классическом чтении цифровой информации, например, на четырехразрядном табло индикатора (рис.18б [10]) взгляд перемещается слева направо от одного разряда к другому. При этом меняется и горизонтальный угол обзора знаков. Сократить число знакомест позволяет 2-хразрядный индикатор, на информационном поле которого параллельно расположены два 4-хсегментных формата (рис.18в [10]). Меньшие по габаритным размерам информационные поля двух цифровых форматов используются для отображения текущего времени в часах (рис.18г - 23 часа [10]). Большие по габаритным размерам информационные поля двух цифровых форматов используются для отображения текущего времени в минутах (рис.18г -48 минут [10]). При использовании лишь одного двухразрядного индикатора параллельно отображаемая цифровая информация (рис.18г - слева и рис.18г [10]) прочитывается оператором одним взглядом (24 - слева и 38 - справа, соответственно). Горизонтальный и вертикальный углы обзора для отображаемых знаков индикатора не изменяются. Скорость чтения параллельно отображаемой цифровой информации возрастает. Уменьшение габаритного размера двухразрядного индикатора с параллельным расположением форматов (рис.18д - разработано автором) достигается разделением их по цвету формируемых разрядов (рис.18е - разработано автором). Чтение информации как обычно происходит слева направо для двух разрядов меньшего по габаритному размеру знаков и для двух разрядов большего по габаритному размеру знаков. Трехразрядные индикаторы с параллельным расположением четырехсегментных форматов на два (рис.18ж - разработано автором) или на три (рис. 18з - разработано автором) цвета могут быть использованы для индикации в автоматических системах при измерении одного параметра объекта со сменой габаритного размера и цвета знака от рабочего режима (рис.18и - разработано автором) к аварийному режиму. В этом режиме измеряемая величина параметра объекта может выходить за пределы рабочей величины в ту или иную сторону. Т.е. на контролируемом объекте может создаваться аварийная ситуация, либо при увеличении (рис.18к - разработано автором), либо при уменьшении (рис.18л - разработано автором) измеряемой величины параметра объекта. Индикация состояния того или иного режима работы объекта показывает не только численное значение измеряемой величин, но подтверждается изменением габаритного размера знаков и их цветом. Такое визуальное изменение на индикаторе обращает повышенное внимание оператора на принятие каких-либо решений в отношении параметров объекта (скорости,
объема, высоты, дальности и т.д.) и является сигналом изменения режима работы. Эффективность восприятия
информации оператором увеличивается. Четырехсегментное представление допускает начертание знаков как прямоугольной формы (рис.18м - разработано автором), так и овальной формы (рис.18н - разработано автором). В рекламных целях цифровое представление параллельным видом записи чисел до 3-4 разрядов можно допустить одним цветом. Восприятие цифровой надписи предполагает крупные размеры цифровых знаков.
В 2013 году в Энциклопедическом Фонде России [11] была опубликованы патриотические цифровые эмблемы - символ к 300-ой (рис.19 - разработано автором) и 310-ой (рис.20 - разработано автором) годовщинам основания Санкт-Петербурга. Красным цветом (рис.19, рис.20) на основе 4-позиционного формата и параллельной записью отображен возраст Санкт-Петербурга (300 лет). Внутри цифровой записи синим цветом отображена дата рождения города (1703 год), представленная цифрами алфавита Кириллицы (А-1, ¥ - 700, Г-3) Буква (¥) стилистически выполнена таким образом, что две крайние линии ее образуют букву V (VICTORIA), символизируя стойкость и мужество города в Великой Отечественной войне (1941-1945 гг.). А центральная линия буквы (¥) изображена в виде меча («кто с мечом к нам придет от меча и погибнет»), символизирующего победу Александра Невского в 1240 году, предопределившая построение города на Неве.
В январе 2014 года исполнилось 70 лет полного освобождения Ленинграда от фашистской блокады, которую город выдерживал в борьбе 900 Этой памятной дате посвящена патриотическая цифровая эмблема-символ (рис.21- разработано автором), на которой 4-позиционным кодом и параллельным видом записи красным цветом записано число 900 (дней). В 2015 году исполняется 70 лет окончанию Великой Отечественной войне. Для города Санкт-Петербурга этой дате может быть посвящена эмблема-символ (рис.22 - разработано автором), аналогичная по интерпретации эмблеме-символ рис.21. Запись числа 900 (дней) отображена на рис.21 «заглавными» прямоугольными цифровыми знаками. На рис.22 запись числа 900 (дней) отображена «прописными» овальными цифрами [12]. Цифровой знак 9 при такой записи символизирует прорыв кольца блокады.
ВЫВОДЫ
Преимущество применения предлагаемых цифровых знаков на основе 4-позиционного формата индикатора следующие:
Возможность плавного перехода от цифровых знаков 7-сегментного формата к цифровым знакам 4-позиционного (6-сегментного и 4-хсегментного) формата. Примером тому служит построение макета электронных часов в 1999 году.
Восприятие цифровых знаков на стадии идентификации 4-сегментного формата при одном и том же габаритном размере знаков улучшено в сравнении с восприятием цифровых знаков 7-сегментного формата.
Возможность уменьшения габаритного размера формата индикатора в два раза без ухудшения восприятия формируемых цифровых знаков.
Возможность увеличения информационной емкости формата индикатора до трех разрядов с увеличением числа параллельно расположенных цифровых форматов с цветовым отличием на однознакоместном информационном поле индикатора.
Возможность обеспечения трехпозиционного измерения параметра объекта (рабочий режим - аварийный режим при превышении измеряемого параметра - аварийный режим при снижении измеряемого параметра) в
системах автоматического регулирования. Видимое изменение параметра объекта определяется не только по численному значению измеряемой величины, но и по габаритному размеру и цвету их, повышающих эффективность работы оператора.
Возможность обходиться без преобразования кодов в 10-ой и 12-ричной системах измерения и индикации величины угла положения вала с повышенной помехоустойчивостью. Кодирование диска вала и кодирование элементов отображения осуществляется одним и тем же кодом.
Возможность красочно оформлять знаменательные события, обрамляя их цифровым ореолом.
Список использованных источников
1. Вуколов Н.И., Михайлов А.Н. Знакосинтезирующие индикаторы. Справочник. Москва. «Радио и связь».
1987.
2. Алиев Т.М., Вигдоров Д.И., Кривошеев В.П. Системы отображения информации. Москва. «Высшая школа». 1988.
3. Патент № 2338270 на изобретение «Индикатор матричный с наилучшим восприятием цифровых знаков». Выдан 19 ноября 2008 г. Автор Патраль А.В.
4. Печников А.В., Сидоренко Г.В., Федорова С.А. Средства передачи и отображения информации. Москва. «Радио и связь». 1991 г.
5. Патент № 2037886 на изобретение «Устройство для индикации». Выдан 19 июня 1995 года. Автор
6. Патент № 2427928 на изобретение «Устройство для индикации цифровых знаков с энергосберегающим режимом» (27 августа 2011 г). Автор Патраль А.В.
7. Статья: «Метод цифровой логики» Патраль А.В. Научно-методический журнал: «Наука, Техника и Образование» №4 2014 г.
8.Патент № 2298239 на изобретение «Индикатор цифровой сегментный универсальный». Выдан 27 апреля 2007 года. Автор Патраль А.В.
9. Патент № 2231215 на изобретение «Устройство для измерения и индикации величины угла положения вала». Выдан 20 июня 2004 г. Автор Патраль А.В.
10. Патент №2311692 на изобретение «Индикатор цифровой сегментный с параллельным отображением знаков» (27 ноября 2007 г.) Автор Патраль А.В.
11. «Энциклопедически Фонд России»: www.russika.ru - Э - Эмблема-символ. Автор Патраль А.В.
12. «Энциклопедически Фонд России»: www.russika.ru - И - Индикатор четырехсегментный. Автор Патраль А.В.
© А.В. Патраль, 2015
УДК 624.071
Раззаков Собиржон Жураевич
к.т.н, доцент, Наманганский инженерно-педагогический институт (НамИПИ)
Холмирзаев Саттор Абдужабборович канд.технических наук, доцент НамИПИ, Бахтиёр Максуд угли ассистент НамМПИ Узбекистан, г.Наманган, Е-mail: nmpi info@ edu.uz
РАСЧЕТ УСИЛИЙ ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ СЖАТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА
Аннотация
В статье изложено результаты экспериментальных исследований по расчету трещиностойкости сжатых железобетонных элементов из тяжелого бетона эксплуатируемых в условиях сухого жаркого климата. Указаны расчетные формулы для определения трещиностойкости сжатых железобетонных элементов эксплуатируемых в районах с сухим жарким климатом
Ключевые слова
Железобетон, трещиностойкость, деформация, напряжение, момент трещинообразования
