Научный журнал
Научное обозрение. Педагогические науки
ISSN 2500-3402
ПИ №ФС77-57475

СХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ВИБРАЦИЙ

Зотов А.А. 1 Лукьянов А.Д. 1 Донской Д.Ю. 1 Мартынов В.В. 1
1 Донской государственный технический университет
Целью данной работы является увеличение эффективного расстояния передачи данных между датчиком и центром обработки информации. Рассматриваются особенности создания помехозащищенной измерительной системы на современном оборудовании. В работе подробно описываются схемы подключения внутренних компонентов системы, а также алгоритмы их работы. Планируется использовать данное устройство в промышленных условиях, где центр обработки информации удален от датчика на значительное расстояние. Представлен анализ различных схем интеллектуальных установок с цифровым интерфейсом. Приведены наглядные иллюстрации работы измерительной системы. Были изучены специфические стороны изготовления сенсорной системы с защитой от помех. В иллюстрациях детально объясняется порядок работы и взаимодействие между элементами прототипа, а также приводится их система соединений, а именно: между датчиком виброускорения и промежуточной платой повторителем, между датчиком виброускорения и основной платой – центром обработки информации, а также между промежуточной платой-повторителем и основной платой – центром обработки информации. Также имеет место использование этого устройства во вредных для человека технологических процессах, где непосредственное его присутствие не всегда допустимо, так как может повлечь за собой нарушения здоровья различной степени тяжести, в том числе ведущие к летальному исходу.
измерение виброускорений
вибрации
ускорения
акселерометр
защита от помех
1. Zotov A.A., Lukyanov A.D. Microprocessor system of registration of the size of spatial vibration acceleration for a rumbling stand /? Modern informatization problems in simulation and social technologies MIP-2019’SCT: Science Book Publishing House Yelm, WA, USA – 2019. – P. 254.
2. UM10204 I2C-bus specification and user manual Rev. 6 – 4 April 2014 [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.nxp.com/docs/en/user-guide/UM10204.pdf (дата обращения: 26.01.2019).
3. Толхэйзен М., Эрдманн Б., Лелькенс М. Способ определения рабочего канала в сети связи, устройство с ограничением по энергии и устройство-посредник: Патент России №2 582 056 20.04.2016 Бюл. № 11.
4. Яшкардин В.Л. RS-232. Рекомендованный стандарт для последовательной передачи данных [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.softelectro.ru/rs232.html (дата обращения: 26.01.2019).
5. ATTINY85 Datasheet (HTML) – ATMEL Corporation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/174761/ATMEL/ATTINY85.html (дата обращения: 26.01.2019).
6. Datasheet. Digital Accelerometer. ADXL345. Analog Devices [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Accelerometer/ADXL345.pdf (дата обращения: 26.01.2019).

Вибрации могут оказывать негативные физические воздействия на измерительную систему, если их источник находится в непосредственной близости от системы обработки, передачи и записи данных. Также на характеристики измерительной системы может влиять интерфейс связи, который используется для передачи данных между датчиком и основной платой.

Схема измерительной системы, описанная в статье [1] позволяет получать данные непосредственно из датчика (рис. 1).

К достоинствам данной схемы можно отнести относительную простоту – всего в процессе приема-передачи данных используется только два компонента(ADXL-345, Arduino MEGA 2560).

При этом, данная схема обладает следующим недостатком: интерфейс I2C, разрабатываемый компанией PHILIPS как внутриприборный, может быть подвержен серьезным помехам при увеличении длины линии. Это связанно с ограничением по общей емкости линии I2C, которая не должна превышать максимально допустимую емкость шины в 400 пФ [2].

Для решения этой проблемы можно добавить в схему устройство-посредника[3], которое будет принимать данные от акселерометра по короткой линии I2C и передавать полученные данные по более длинной линии помехозащищенного интерфейса на основную плату.

В качестве помехозащищенного интерфейса был выбран RS-232[4], который позволяет передавать данные на необходимое нам расстояния без серьезных помех.

zotov-1.tif

Рис. 1. Схема работы измерительной системы с непосредственной передачей данных из датчика в основную плату

zotov-2.tif

Рис. 2. Схема работы измерительной системы с использованием устройства – посредника

zotov-3.tif

Рис. 3. Алгоритмы работы измерительной системы. Слева – при непосредственной передаче, справа – с устройством-посредником

Под эти задачи подходит плата Digispark Attiny85, обладающая поддержкой протокола I2C, а также достаточным количеством выводов, чтобы одновременно подключать несколько интерфейсов [5]. И при этом плата обладает небольшими размерами, что позволяет ей находиться с акселерометром в одном корпусе (рис. 2).

Измерительная система, собранная в данном варианте при включении питания ведет себя следующим образом. Основная плата Arduino MEGA 2560 , отправляет запрос на плату Digispark Attiny85, а та в свою очередь запускает инициализацию датчика ADXL-345, который начинает считывать значения ускорений по трем осям X, Y и Z[6] и посылать эти данные на плату Digispark Attiny85 по интерфейсу I2C. Приняв данные, посредник начинает передавать их по интерфейсу RS-232 в основную плату Arduino MEGA 2560.

Таким образом, они могут быть либо cохранены на флэш-карту, либо переданы непосредственно на компьютер, где будут тут же обрабатываться. Если измерения проходят в полевых условиях, когда нет возможности оперативно обработать данные, то имеет смысл записать данные на съемный носитель. Это можно сделать с помощью модуля MH-SD.

zotov-4.tif

Рис. 4. Окончательная схема устройства


Библиографическая ссылка

Зотов А.А., Лукьянов А.Д., Донской Д.Ю., Мартынов В.В. СХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ВИБРАЦИЙ // Научное обозрение. Педагогические науки. – 2019. – № 3-3. – С. 41-44;
URL: https://science-pedagogy.ru/ru/article/view?id=2005 (дата обращения: 23.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674