918

На плату устанавливаем микроконтроллер ESP8266 и питание для неё в качестве батарейки. Дополнительно устанавливается 5 реле и 20 концевых выключателей. Они последовательно подключается к микроконтроллеру. На место рычага ставится двигатель (мотор-редуктор) и подключается к плате.

Для того, чтобы система начала работать, подключаем микроконтроллер по Wi-Fi к серверу, откуда будем получать данные с датчиков, метеостанции и команды о работе устройства.

Команды распределяются по пинам, которые подключаются к реле. Установлено 4 реле, каждое из которых отвечает за свою степень открытия

затворок: 25-50-75-100%. Степень открытия затворок зависит от скорости ветра снаружи теплицы и температуры внутри теплицы.

Реле открывает ключ для подачи питания на двигатель. Двигатель начинает работать пока не дойдёт до необходимого концевого выключателя.

Для того что бы закрыть затворки, используем дополнительное реле и концевой выключатель. Микроконтроллер передаёт сигнал на реле, которое открывает ключ, в результате чего, меняется полярность двигателя, и двигатель начинает крутится в обратную сторону, пока не дойдёт до самого низа и не удариться об концевой выключатель, за счёт чего размыкается цепь, и двигатель перестаёт работать.

На этом полное описание принципа работы системы, для её реализации закончено. Дополнительно приведём описание связи системы и сервера для полного понимания работы системы.

Получаем данные для работы нашей системы из общего сервера, который, в свою очередь, получает данные с метеостанции и датчиков. Всё это осуществляется через Wi-Fi соединение. Передаём данные на микроконтроллер ESP8266, в котором как раз присутствует Wi-Fi модуль, который уже отправляет определённый сигнал на реле.

В реализации исследуемой системы использовались следующие компонен-

ты:

5 штук. 1-канальный 3В релейный модуль 3,3В с программируемым реле напряжения лампы твердотельное реле.

20 штук. Концевой выключатель (3A/250В).

2 штуки. Батарейка VARTA CR2032.

Мотор-редуктор М560-002P.

Микроконтроллер Esp8266 NodemcuV3 Lua.

Принципиальная схема системы проветривания со всеми используемыми компонентами, представлена на рисунке 1.

Конечная цель научно-исследовательской работы по теме разработка системы для автоматизации проветривания была достигнута, была разработана система для автоматизации проветривания в теплице. Похожие системы создавали энтузиасты из США и Китая, которые получились у них успешно, но не подходящие под наши параметры и требования.

331

Рисунок 1. Принципиальная схема системы проветривания

Также подобную систему при определённых изменениях и доработках, можно будет применять и для других сельскохозяйственных сооружений.

Наша система была создана для удалённой работы, что позволит уменьшить объём человеческого труда.

Литература

1.ГОСТ 7.32-2017 «Межгосударственный стандарт. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления» – Издание официальное – Утверждён и введён в действие Федеральным государственным бюджетным учреждением науки «Всероссийский институт научной и технической информации Российской академии наук» от 24.10.2017 N 1494-ст – Текст: непосредственный – Впервые введён с 1 июля 2018 г. – 2017г. – 32с. ; 29 см.

2.ГОСТ 17523-85 «Реле электромагнитные общие технические условия» – Издание официальное – Утверждён и введён в действие Постановлением Государственного Комитета

СССР по стандартам от 15.08.1985 N 2659-ст – Текст: непосредственный. – Впервые введён с 1

января 1987г. – 1985г. – 18с. – 29 см. –

3.ГОСТ IEC 60050-441-2015 «Международный электротехнический словарь» – Издание официальное – Утверждён и введён в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 октября 2015 N 1670-ст – Текст: непосредственный. – Впервые введён с 1 июля 2016 г. – 2015г. – 35с. ; 29см.

4.ГОСТ Р 50370-92 «Редукторы и мотор-редукторы общемашиностроительного применения» – Издание официальное – Утвержден и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 21.10.1992 N 1431-ст – Текст : непосредственный – Разработан и внесен «Техническим комитетом по стандартизации ТК 96 "Механические приводы"» – Впервые введён с

1июля 1993г. – 1992г. – 19с. ; 29см.

5.Начало работы с платой Nodemcu esp8266v3 lua. –URL:https://arduinomaster.ru/platy- arduino/esp8266-nodemcu-v3-lua/

(Дата обращения 05.07.2022)

6.Как изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя. –

URL:https://zipstore.ru/blog/kak-izmenit-napravlenie-vrashcheniya-odnofaznogo-asinkhronnogo- dvigatelya/ (Дата обращения 05.07.2022)

332

УДК 004.364.3

А. Н. Ташкинов – студент; С.С. Фазылова – научный руководитель, старший преподаватель,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПО ХЛОПКУ

Аннотация. В статье приводится общее описание выключателя по хлопку, сферы применения и места нежелательного использования, а также подробный принцип работы механизма выключателя по хлопку с принципиальной схемой.

Ключевые слова: Выключатель по хлопку, звуковые выключатели, хлопковое устройство, управление освещением, дистанционное управление.

С каждым годом появляется все больше приспособлений и устройств, упрощающих жизнь человека. Одним из таких устройств является выключатель по хлопку. Целью данной исследовательской работы является выявление области применения выключателя по хлопку и принцип его работы

Управление освещением можно осуществить не только при помощи обычных переключателей, но и благодаря специальным устройствам, которые могут позволить дистанционно включать или выключать свет. К подобным устройствам относится хлопковый выключатель света.

Данное полезное устройство может заменить или дублировать обыкновенный выключатель/пульт дистанционного управления (ДУ), что экономит время пользователей на исполнение некоторых операций. Многие электропотребители, находящиеся в зоне акустической чувствительности аппарата можно оснастить акустическими выключателями.

Акустический (или хлопковый) выключатель был сделан для управления электричеством в различных помещениях, не прикасаясь непосредственно к выключателю. Действует данное приспособление по хлопку. Помимо источников освещения акустический регулятор может активировать катушки контакторов, преобразователи тока, климатические системы и подобное электрическое и электронное оборудование — лишь бы хватило мощности.

Звуковые выключатели больше подходят для относительно тихих комнат в доме: спален, библиотек, кабинетов, кладовых. Оборудовать подобные устройства в шумных местах и помещениях не следует, поскольку различные посторонние звуки будут постоянно провоцировать несанкционированную активацию устройства [4]. Поэтому акустический выключатель не подойдет для офисных и рабочих помещений, кухонь, столовых и гостиных [1].

Хлопковый выключатель будет очень полезен людям с ограниченными возможностями, и также он поможет маленьким детям, неспособным дотягиваться до классических выключателей.

Согласно рисунку 1 порядок работы хлопкового устройства достаточно прост: первый хлопок включает нагрузку, следующий за ним — выключает. Достаточно чувствительный микрофон воспринимает звуковую волну и в виде сигнала подаёт на усилитель мощности акустической частоты. Далее усиленный сигнал попадает на базу ключа, величина которого позволяет активировать транзи-

333

стор. В момент получения импульса базой ключа электронно-дырочный переход транзистора открывается и проводит электрический ток, питающий присоединённый осветительный прибор или реле, управляющее нагрузками.

Когда звучит хлопок, сигнал проходит через микрофон и усиливается, после он преобразовывается в электрический импульс. Этот импульс выравнивается благодаря выпрямляющим диодам [3]. Звук, согласно которому загорается лампочка, контролируется резистором, т. е., если громкость хлопка не превышает заранее предусмотренный показатель, то лампочка или другой прибор, подключенный к выключателю, не включится. После выравнивания сигнала на конденсаторе повышается напряжение, далее открывается транзисторный ключ [2].

Рисунок 1. Принципиальная схема выключателя по хлопку

Включение и отключение света происходит за счет поочередной разрядки и зарядки конденсаторов. После полного цикла работы по повторному хлопку резистор и конденсатор разрядится в течение 4 секунд, прибор переходит в выключенное состояние [5].

Подводя итог, можно сказать, что, несмотря на ограниченную область применения, выключатели по хлопку прочно обосновались в нашей жизни и подобные технологии имеют перспективы развития, однако наиболее вероятно, что самое широкое распространение использование такие выключатели получит в зонах общего пользования жилых домов, т.к. простота и дешевизна их установки, без сомнений, прекрасно дополнят эффект от экономии электроэнергии. Кроме того, интуитивное понимание работы данного приспособления, понятно всем: от маленьких детей до пожилых людей, что обеспечит быстрое привыкание к подобного рода удобствам, приносимым в нашу жизнь техническим прогрессом.

Литература

1.Хлуденьков, В.А. Система управления освещением - идеальная и оптимальная / В.А. Хлуденьков // Полупроводниковая светотехника: сб. науч. тр. / "Файнстрит". - Санкт-Петербург,

2010. - Вып. 7. - С. 78-80.

2.Козловская, В.Б. Электрическое освещение / В.Б. Козловская. В.Н. Радкевич, В.Н. Сацукевич. – Техноперспектива, 2007. – 126 с.

3.Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б.Айзенберга. - М.: Энергоатомиздат,

1983. - 472 с.

4.Пат. RU 172631 U1 Российская Федерация, МПК H01H 35/00. Акустический выключатель / Михалёва М. В. Бирюков П. А.; Котов С. Д. заявитель и патентообладатель. - № 2016140613; заявл. 14.10.2016; опубл. 18.07.2017, Бюл. № 23 (II ч.). - 3 с.

5.Шашлов, А. Б. Основы светотехники / А.Б. Шашлов. - М.: Логос, 2015. - 256 c

334

УДК 621.3

К.М. Тинтинов – студент;

С.С. Фазылова – научный руководитель, cтарший преподаватель, ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ЦВЕТОМУЗЫКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Аннотация. В данной статье представлен обзор на разработку изобретения светомузыкального (цветомузыкального) оборудования, считывающего звуковые колебания и преобразующего их в исполнение музыки, сопровождающийся световыми динамическими изменениями.

Ключевые слова: музыка, цвет, свет, цветомузыка, изобретение, разработка, светомузыка.

Цветомузыкальное оборудование достаточно ново и интересно для исследования. Встречается оно достаточно часто в нашей жизни. Цветомузыка служит для создания особой и необычной атмосферы, и большего погружения в действие происходящего. На некоторых предприятиях и заводах в развитых странах существуют комнаты, где сотрудники могут отдохнуть. Происходит это следующим образам: расслабляющая музыка вместе со светом играет в такт композиции что в дальнейшем приносит ускакивающий эффект.

Создание простой цветомузыкальной установки возможно и в домашних условиях. В настоящее время имеется большой выбор всевозможных цветомузыкальных установок, с разнообразными схемотехническими и конструкторскими решениями, но в то же время, люди не теряют интерес к ним, так как технический прогресс не стоит на месте. Именно это является обоснованием актуальности выбранной темы.

В соответствии с вышеизложенным, цель статьи состоит в представлении разработки прибора для преобразования звуковых колебаний в цветомузыкальную визуализацию.

Рисунок 1. Схема цветомузыкального устройства

В качестве основной задачи выступает создание на основе имеющихся решений собственной цветомузыкальной установки.

Цветомузыкальная установка (ЦМУ) представляет собой сопровождение произведений динамически меняющимися световыми эффектами. Данные

335

устройства помогают улучшить восприятие музыкальных, так и театральных произведений что значительно повышают степень их эмоционального воздействия.

Схема цветомузыкального устройства представлена на рисунке 1. Состовляющие устройства предоставленны в таблице 1.

В данном исследвании определяющим диапозоном будет выбрана октавная система. После анализа мнжества схемотехнических решений, было принято, что в установке будет использоваться 3 частотных канала, и звуковая компрессия. В качестве силового устройства будет применён набор полевых транзисторов, а в качестве индикации – светодиоды. Подробности описания схемы работы можно увидеть на схеме (рис.2).

Рисунок 2. Структурная схема ЦМУ

336

Сигнал, передаваемый на вход (ЦМУ), снимается с линейного выхода ПК или других устройств, имеющих данный разъем. Линейный выход – это аналоговый выход акустического сигнала, не требующий дополнительной обработки. Также линейный выход позволяет подключить не только колонки, но и другие устройства, другие аудио приборы с источником звука. Конструктивные исполнения разъемов бывают разными, но чаще он представлен как разъем «Jack 3.5 мм». На входе получается стереосигнал, для предотвращения потери звука из каналов будет применён последующий входной узел (рис.3).

Рисунок 3. Входной узел

Компрессор осуществлён на операционном усилителе (ОУ) с отрицательной обратной связью (ООС). Действие работы данного компрессора отражается следующем образом: операционный усилитель (ОУ) имея показатель усиления, повышается поступающий звуковой сигнал на вход. Далее сигнал, одновременно снимаемый с выхода компрессора, движется также и по цепи ООС на транзистор полевого типа (VT1). Если интенсивность выходного сигнала становиться выше, тем сильнее станет сопротивление канала транзистора, и тем сильнее будет становится ООС, данным образом мы ограничиваем показатель усиления звукового сигнала (рис. 4).

Рисунок 4. Схема компрессора

337

Частотные фильтры применяются для частотной селекции сигналов, согласования комплексных нагрузок в цепях задержки и в качестве замедляющих систем. Данные фильтры разделяют на пассивные и активные элементы. В данном исследовании будут рассмотрены пассивные фильтры.

Фильтр низких частот эффективно пропускает частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты, иными словами “частоты среза” и подавляющей частоты выше этого сигнала. Отсюда следует, он будет пропускать низкочастотную составляющую сигнала и только (рис. 5).

Рисунок 5. Фильтр низких частот

Фильтр высоких частот – это устройство, подавляющее частоты сигнала ниже частоты среза. Данный фильтр будет пропускает только высокочастотную составляющую сигнала (рис.6).

Рисунок 6. Фильтр высоких частот

В данной ЦМУ в схему необходимо добавить выпрямитель для выпрямления звукового сигнала после того, как они прошли этап разделения их частотными фильтрами. Выпрямив, и сгладив этот звуковой сигнал, извлекается беспрерывный уровень звукового сигнала, который будет подаваться на вход компаратора и сравниваться с импульсами с выхода Генератора Линейно Изменяющегося Напряжения (ГЛИН). В качестве выпрямителя применяется однополупериодный выпрямитель и сглаживающий RC-фильтр (рис. 7).

Рисунок 7 Выпрямитель со сглаживающим фильтром

В ходе проведённой этой работы был исследован и найден необходимый материал, что в совокупности с приобретёнными в процессе исследования знаниями позволило узнать принцип работы светомузыки.

338

Резюмируя всё вышеизложенное, следует отметить, что создание светомузыкальной установки в домашних условиях возможно. Был определён желаемый исход работы устройства. Данное решение в дальнейшем можно усовершенствовать.

Литература

1.Вадутов, О. С. Математические основы обработки сигналов: учебное пособие / О. С. Вадутов; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 212 с. – Текст : непосредственный.

2.Довгун, В. П. Электротехника и электроника: учеб. пособие: в 2-х ч. Ч. 2 / В. П. Довгун. – Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. – 252 с. – Текст : непосредственный.

3.Хоровиц, П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл: пер. с англ. – 6-е изд. – М.: Мир, 2003. – 704 с. – Текст : непосредственный.

4.Хрущева, Т. С. Светомузыка как многофакторное средство воспитания: сущность, история вопроса, пространство применения / Т. С. Хрущева // Вестник МГУКИ. – 2016. – №5 (73). –

URL: https://cyberleninka.ru/article/n/svetomuzyka-kak-mnogofaktornoe-sredstvo-vospitaniya- suschnost-istoriya-voprosa-prostranstvo-primeneniya (дата обращения: 23.10.2022). – Режим доступа: Электронно-библиотечная система Киберленинка. - Текст : электронный.

УДК 330.332:631

А.А. Тюрин – обучающийся, О.А. Зорин – научный руководитель, канд. техн. наук,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ ОХРАННО-ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Аннотация. В данной статье представлена дешевая и малогабаритная охранно-пожарная система на аналоговых датчиках, которая предотвращает несанкционированное проникновение в помещение и сигнализирует о возникновение пожара. Устройство дешевое в производстве и имеет малые габариты и вес. Выполняет функцию оповещения о проникновении в помещении людей и о возникших возгораниях.

Ключевые слова: сигнализация, извещатели, охранно-пожарная система, пожарные датчики, приемно-аналитический блок.

Постановка проблемы

Огонь был полезным инструментом на протяжении всей истории человечества, однако он также может принести катастрофу, если его тщательно не контролировать. Благодаря достижениям в области электронных устройств, датчиков, информационных коммуникаций и технологий строительная отрасль переживает трансформацию. Это привело к появлению многих технологических разработок. Цифровая революция значительно помогла сократить текущие расходы, а также повысить производительность. Точно так же, когда материалы и технологии изоляции улучшаются и получают более широкое распространение в строительных конструкциях, возрастает риск гибели людей и финансовых активов в результате пожара. Уязвимость к огню представляет собой постоянную опасность в повседневной жизни. С конца 1900-х гг. произошло значительное снижение числа жертв пожаров из-за более широкого использования технологий для предотвращения или тушения пожаров, таких как детекторы дыма, спринклеры и планы экстренной эвакуации. Даже при всех этих достижениях пожары остаются

339

серьезной проблемой, ежегодно обходясь примерно в 1% мирового ВВП и приводя к гибели тысяч людей.

За последнее десятилетие было создано несколько новых технологий обнаружения пожара благодаря достижениям в области датчиков, информационных технологий и микроэлектроники, а также глубокому пониманию физики пожаров. В настоящее время доступны методы измерения практически всех стабильных газообразных частиц, образующихся до или во время сжигания. Внедрение распределенных волоконно-оптических датчиков температуры в приложениях со сложными климатическими условиями, таких как туннели, метрополитен и станции, может обеспечить предотвращение пожаров. Различные элементы огня, такие как дым, тепло и угарный газ, обнаруживаются несколькими датчиками, и используется сложный алгоритм для разумного определения разницы между пожаром и безопасными условиями. Кроме того, системы пожарной сигнализации объединяются с другими системами здания для исключения ложных срабатываний, ускорения эвакуации из зданий и оказания помощи в тушении пожара.

Материалы и методы

Характеристики устройства:

-Напряжение питания от 8 до 16 В.;

-Ток потребления – Менее 15 мА.;

-Рабочая температура – от -20 до +60 °С;

-Детектор ускорения 0,15-3.6 м/сек.;

-Вес платы – 78 гр.

На рисунке 1 изображена принципиальная схема устройства.

Рисунок 8. Принципиальная схема устройства

340