Добірка наукової літератури з теми "Проєктування пристроїв"

У статті розглядаються особливості smart-технологій у процесі автоматизації житлового будинку з метою підвищення рівня життя людей. На прикладі лабораторної роботи з дисципліни «Віртуальні управляючі пристрої» розроблено та виготовлено систему керування електропристроями житлового будинку. На базі цієї системи здобувачі вищої освіти виконують автоматизацію змодельованого житлового чи виробничого приміщення, що сприяє підвищенню інтелектуального розвитку майбутніх спеціалістів і реалізації проєктів щодо їх підготовки в галузі проєктування систем електрифікації, автоматизації та енергопостачання на базі сучасних smart-технологій, здатності розробляти й реалізовувати програми для точного функціонування різних пристроїв. Розроблена система охоплює інформаційно-управляючі та комунікаційні технології і системи, сучасну елементну базу, програмне забезпечення для створення централізованої мережі, що дає можливість виконувати дистанційне керування електричними пристроями будівлі, контролювати параметри в будь-якій точці приміщення та їх моніторинг для забезпечення точного й надійного підтримання контрольованих параметрів з урахуванням їхніх зовнішніх і внутрішніх змін. Ця система, яка розроблена й виготовлена на базі «розумних» пристроїв, повністю в автоматичному режимі керує всіма типами виконавчих механізмів спроєктованої здобувачами вищої освіти будівлі із суворим лімітованим дотриманням усіх показників, що покращує функціональні можливості електрообладнання, підвищує надійність роботи, забезпечує необхідну точність контрольованих параметрів. За результатами досліджень встановлено, що використання smart-технологій і запропонованого алгоритму роботи електричного обладнання дає змогу знизити використання теплової та електричної енергії, налагодити роботу всіх пристроїв так, щоб вони працювали злагоджено та взаємопов’язано, що приводить до розширення меж самодіагностування, мінімізації втрат і до надійності. Таку розроблену й виготовлену автоматичну систему можна використовувати не лише для вироблення навичок майбутніми фахівцями у сфері проєктування, а й для впровадження у практику, тобто автоматизації як у житлових будинках (для створення комфортних умов проживання людей), так і у виробничих приміщеннях.

Результати експериментальних досліджень, викладених у відомих роботах, засвідчили, що у високотемпературному надпровіднику під дією вхідного НВЧ-сигналу, коли створюється магнітне поле, рівень якого перевищує пороговий (Н>Hкр2), відбувається фазовий перехід надпровідника з надпровідного S в нормальний (резистивний) стан N (так званий процес перемикання (переключення)). Встановлено, що можливо управляти амплітудно-частотною характеристикою надпровідника напругою або струмом, що протікає. Тобто, можливо будувати перемикачі-обмежувачі на основі надпровідників, які знайдуть застосування у антенах, вхідних колах охолоджуваних надвисокочастотних трактів тощо.Найбільш практичними є пристрої на основі високотемпературних надпровідників, тому що їх робоча температура − це температура рідкого азоту, а швидкість перемикання становить менше 1 наносекунди. Однак, використання надпровідних систем потребує врахування питань сумісності їх зі штатними пристроями та урахування іншої низки особливостей будови НВЧ систем. Тобто, є сенс спершу окремо проаналізувати функціонування таких перемикачів, а потім в структурі будови штатної НВЧ системи.У статті проводиться дослідження властивостей лише окремих перемикачів (фільтрів вимикачів та обмежувачів) на основі високотемпературних надпровідних тонких плівок з метою вироблення принципів та критеріїв, які можуть бути основою здійснення автоматизованого проєктування розглянутих швидкодіючих надпровідних НВЧ-пристроїв.Для вирішення поставленої розрахункової задачі використовується алгоритм аналізу резонансних систем комутації та визначаються відповідні параме-три та критерії: коефіцієнти пропускання, модуляції, загасання; параметр якості; резонансні характеристики (частота, смуга, добротність).Результати розрахунків свідчать про необхідність застосування в сучасних НВЧ системах високотемпературних надпровідних швидкодіючих широкосмугових пристроїв (фазообертачів, обмежувачів, ліній затримки, комутаторів, тощо), що дозволить зменшити втрати енергії в приймально-передавальному тракті, збільшити швидкість управління променем антени в просторі, збільшити відношення сигнал-шум, підвищити захисні властивості прийомних тракту від електромагнітної поразки.У статті приведені результати розрахунків характеристик перемикачів, виконаних на основі надпровідникових мікрополоскових ліній передачі. Показана можливість побудови швидкодіючих (час спрацьовування менше одиниць наносекунд) перемикачів на основі надпровідності плівок в діапазоні частот 1 – 10 ГГц з часовими (швидкодія спрацьовування, час відновлення) енергетичними параметрами (енергії переключення 10-10 Дж) та резонансними характеристиками (частота, смуга, добротність), які значно кращі відповідних параметрів аналогічних пристроїв на основі напівпровідників.

Одним із домінуючих напрямів удосконалення конструкції автобусів є роботи з підвищення ефективності функціонування їх допоміжних систем, при цьому одночасно зі зниженням ними експлуатаційних витрат енергії, тобто покращення паливної ощадливості. На паливну ощадливість автобусів істотно впливають енергетичні витрати допоміжних агрегатів і систем. Щодо автобусів будь-якого класу, то однією із найбільших споживачів енергії є система опалення пасажирського приміщення і робочого місця водія. Встановлено, що реалізація завдання зниження енергетичних витрат системою опалення салонів автобусів є важливою проблемою під час проєктування й експлуатації автобусів. Отримано результати випробувань і здійснено їх аналіз щодо доцільності використання опалювачів салону автобусів з одним вентилятором, замість двох. Практична значущість досліджень полягає у зменшенні кількості електродвигунів з вентиляторами та зниження енергоспоживання системою опалення салону автобусів. Під час експериментальних досліджень проведено випробування аеродинамічних характеристик опалювачів з двома і одним осьовим вентилятором. Випробовували продуктивність за різних значень напруги на клемах електродвигунів та теплової ефективності радіатора обігрівача – температури повітря на вході і виході з обігрівача. За результатами експерименту встановлено, що продуктивність обігрівача із двома вентиляторами є тільки на 25 % більша, ніж з одним. Це явище пояснено на основі моделювання процесу з допомогою електричної аналогії. Обґрунтовано, що за одного і того самого типу теплорозсіювального радіатора, доцільно використовувати опалювачі салону пасажирських транспортних засобів із одним вентилятором замість двох. Причиною меншої ефективності опалювачів з двома вентиляторами є насамперед те, що аеродинамічний опір на вході двох вентиляторів є удвічі більшим, ніж на одному вентиляторі. Зі збільшенням продуктивності вентилятора теплотворність радіатора зменшується. Це пов'язано з тим, що зі збільшенням повітряного потоку через серцевину радіатора, зростання зняття повітрям температури з поверхні трубок радіатора перевищує інтенсивність теплообміну між нагріваючою рідиною і внутрішньою поверхнею трубок радіатора. Для збільшення аеродинамічної ефективності опалювачів салону доцільно зменшити аеродинамічний опір на вході у вентилятор, наприклад, застосуванням вентиляторів з високими аеродинамічними характеристиками.

У статті розглядається платформа для віддаленого управління (моніторингу) IoT-пристроями, які в останній час дуже широко поширюються по всьому світу. Водночас постає проблема підвищення рівня ефективності проєктування інформаційних систем, що будуть надавати доступ до різноманітної інформації з будь-якого куточка світу, де є доступ до мережі «Інтернет». Тому важливим є уважний та ретельний підхід до вибору архітектури платформи.IoT-платформа – це набір компонентів, які забезпечують: взаємодію з додатками, віддалений збір даних з датчиків, безпечне підключення та управління пристроями. IoT-платформа забезпечує перевагу при створенні IoT-систем за рахунок надання інструментів розробки, що робить Інтернет речей простіше і дешевше для кінцевих користувачів.Було проаналізовано функціональні можливості платформи. Обґрунтовано основні підходи до її побудови. Запропоновано архітектуру платформи, яка дозволяє взаємодіяти користувальницьким додаткам з IoT-пристроями.У результаті було отримано діючий прототип IoT-системи, що демонструє принцип роботи цієї платформи. Основу системи становить сервер, який взаємодіє з клієнтами та IoT-пристроями. Однак взаємодія з пристроями сервером виконується за допомогою MQTT-брокера. Взаємодія клієнтів із сервером виконується за протоколом WebSocket. Програмне забезпечення для сервера створено за допомогою мови програмування Node.js, TypeScript і фреймворка LoopBack. Для створення клієнтського інтерфейсу було використано такий стек технологій: CSS, HTML, Javascript, React, Material-UI.Розроблена платформа є дуже гнучкою та дозволяє: підключати безліч різноманітних пристроїв; конфігурувати пристрої через браузер; створювати сценарії для керування системою в цілому (сценарії створюються за допомогою візуального програмування).

Формулювання проблеми. «Фізика (вибрані розділи)» є нормативною дисципліною навчальних планів спеціальностей 121, 122 і 126 галузі знань «Інформаційні технології» і вивчає фізичні основи роботи пристроїв цифрової електроніки в комп’ютері. Використання інформаційних технологій в організації і забезпеченні самостійної роботи студентів призвели до появи у ЗВО такого різновиду лабораторного практикуму як симуляційний. Аналіз існуючих в інтернеті симуляційних лабораторних практикумів показав, що вони не відповідають змісту вказаної вище дисципліни. Метою дослідження є розробка віртуального симуляційного лабораторного практикуму «Основи цифрової електроніки» і організація самостійної роботи студентів спеціальностей 121, 122 і 126 на його основі. Методи та інструменти. Компонентами фронтенд розробки були HTML5, CSS, Java Script та С#. Для бекенда – фреймворки Laravel, Node.js і Django, як мова програмування Python. Основною методикою педагогічного дослідження було мережеве тестування. Статистичні дані були отримані із тестуючого модуля LMS MOODLE. Результати. Лабораторний практикум складається з 18 симуляційних лабораторних робіт. В основу проєктування інтерфейсу освітніх симуляцій покладено важливий дидактичний принцип: відповідати за навчальні потреби студентів. Усі симуляції анімовані, інтерактивні, деякі мають ігрові середовища, в яких можна вивчати роботу пристроїв через дослідження. Показано, якими проєктними рішеннями досягається оптимальний людино-машинний інтерфейс освітніх симуляцій в лабораторному практикумі. У статті описано сценарій організації самостійної роботи студентів з дисципліни «Фізика (вибрані розділи)» на базі розробленого лабораторного практикуму з використанням засобів комунікацій LMS MOODLE. Висновки. Використання симуляційного лабораторного практикуму «Основи цифрової електроніки» в організації самостійного навчання сприяє підвищенню мотивації студентів до вивчення курсу «Фізика (вибрані розділи)». Подальшого дослідження потребує питання розробки і використання навчальних ігор для самоосвіти студентів.

У статті висвітлено результати експериментального дослідження з проблеми формування цифрових навичок майбутніх педагогів. Охарактеризовано вітчизняні та світові підходи щодо визначення сутності змісту цифрових навичок, використання ІКТ для їх формування. Здійснено аналіз Європейської рамки цифрової компетентності освітян (DigCompEdu) за шістьма сферами діяльності (професійне залучення; цифрові ресурси; навчання інших та самонавчання; оцінка; розширення можливостей учнів; сприяння розвитку цифрової компетентності здобувачів освіти) з метою визначення цифрових навичок, які необхідні сучасному вчителеві. Виокремлено п’ять цифрових навичок (використання цифрових пристроїв та ІКТ; пошук та критичне оцінювання цифрового контенту; модифікація та створення цифрових ресурсів; обмін інформацією та організація цифрової комунікації; вчитися й навчати використанню ІКТ), які становлять основу цифрової компетентності майбутніх педагогів, а також з'ясовано критерії та показники їх сформованості. За 100 бальною шкалою ступеня вияву показників визначено рівні сформованості цифрових навичок, а саме: незадовільний (20–59 балів); задовільний (60–74 бали); добрий (75–81 балів); дуже добрий (82–89); відмінний (90–100 балів). Результати вивчення рівнів сформованості цифрових навичок у майбутніх учителів початкових класів та вихователів закладів дошкільної освіти на констатувальному етапі дослідження засвідчили необхідність розроблення технологічного інструментарію щодо їх формування. Представлено авторську програму тренінгу «Проєктування мультимедійного середовища закладу загальної середньої освіти та закладу дошкільної освіти» із застосуванням ІКТ. Порівняльний аналіз результатів констатувального та контрольного етапів емпіричного дослідження, проведеного впродовж 2018-2020 рр. у Педагогічному інституті Київського університету імені Бориса Грінченка, засвідчив позитивну динаміку рівнів сформованості цифрових навичок студентів і довів ефективність впровадженого технологічного інструментарію. Статистичну значущість результатів дослідження перевірено з використання коефіцієнту рангової кореляції Спірмена.

Вступ. У зв’язку зі збільшенням популярності будівництва плавучих будинків (хаусботів) виникає необхідність розроблення методик забезпечення їх безпечної експлуатації. Хаусботи, згідно із класифікацією Регістру судноплавства України, належать до стоїчних суден навіть за наявності енергетичної установки. Для безаварійної експлуатації таких плавучих споруд необхідним є забезпечення остійності, враховуючи їх малу осадку у разі відносно великої вітрильності та, як правило, недостатньої надійності якірного та/або швартовного пристроїв. Метою дослідження є отримання математичних залежностей для визначення параметрів остійності (центру величини, поперечного та поздовжнього метацентрів для трьохпоплавкового понтону самохідного хаусботу). Аналіз останніх досліджень та публікацій. Теоретичною базою є наукові роботи в галузі проєктування та конструювання хаусботів, дебаркадерів, понтонів, нормативно-правова база Регістру судноплавства України, а також дослідження щодо модульного формування та конструктивно-технологічних рішень плавучих та берегових споруд. Методи дослідження. Для розрахунку плечей статичної остійності використано два основні методи теорії корабля: рівнооб’ємних нахилень та обертання відносно нерухомої вісі. Спосіб рівнооб’ємних нахилень передбачає проведення допоміжних ватерліній, які наближено відсікають постійний об’єм підводної частини понтону. Недоліком такого методу є необхідність дублюючих обчислень для діючої та допоміжної ватерлінії, у зв’язку із чим виникає можливість накопичення похибок. Резюме. Вперше розроблено методичні рекомендації розрахунку остійності плавучих будинків на прикладі одноярусного контейнерного хаусботу. Запропоновані авторами математичні залежності та графічні пояснення до них дозволяють визначити параметри діаграми Ріда для різних розмірів понтону, його осадки та значень статей навантаження у разі мінімальної кількості вихідних даних.

Вступ. На ранніх стадіях проєктування суден, їх спуску зі стапеля, постанов- ці в док та в навчальному процесі можуть бути використані наближені методи оцінки загальної та місцевої міцності суден. Запропоновано нову версію удоско- наленого та універсалізованого методу п’яти моментів (М5М). Метою дослі- дження є розробка нової версії М5М для стержневої моделі згинання суднових перекриттів із вирішенням таких завдань: врахування в балочній моделі судно- вих перекриттів нерегулярності розміщення балок головного напряму (БГН) та перехресних балок (ПБ) при їх непризматичності, довільності граничних умов, розподіленні навантаження на розглядувані балки; врахування деформації зсуву в стінках балок перекриття; врахування полосового навантаження від спускових доріжок та докового опорного пристрою (ДОП) під час докування суден. Резуль- тати. Розроблено комп’ютерно орієнтований метод розрахунку згинання судно- вих перекриттів з урахуванням їх особливостей у проєктуванні суден, спуску зі стапелю та докуванні. Висновки. Розроблено алгоритм і розрахункову методику з розгляду задач розрахунку згинання перекриттів у процесі проєктування суден, їх спуску з поздовжнього похилого стапелю та постановки в сухий або плавучий доки. Реалізована удосконалена балочна модель оцінки згинання суднових пере- криттів на основі М5М, який поширений та універсалізований для практичних розрахунків з урахуванням таких факторів: нерегулярність розстановки балок перекриття, довільності їх граничних умов; розподіл навантаження між балка- ми обох напрямів і видів навантаження на перекриття; врахування деформації зсуву в стінках балок; врахування особливостей деформування днищових пере- криттів суден під час їх спуску з похилого поздовжнього стапелю і докування за рахунок розгляду полосового навантаження балок.

В даній статті розглянуто вплив перехресних завад на роботу електронного пристрою, проєктування якого необхідно виконати. Проаналізовано причини та механізм виникнення перехресних перешкод, які можуть порушити коректну роботу пристрою через зміну логічного рівня сигналу на провіднику-жертві внаслідок впливу на нього наведеної перехресної перешкоди. Моделювання та дослідження впливу перехресних завад було зроблено в пакеті Allegro Sigrity SI. При аналізі електронного пристрою, підставлялися різні показники частоти. Провідник-жертва досліджувалась при різних логічних рівнях логічних сигналів.

Актуальність дослідження. Постійний розвиток НВЧ систем зумовлює появу новітніх пристроїв та методів вимірювання параметрів різноманітних матеріалів. Сфера застосування техніки, що працює в діапазоні надвисоких частот, стрімко розширюється. Велика кількість сучасних систем працюють у діапазоні 2-8 ГГц в межах приміщення та між різними інженерними спорудами. Ефективність їхньої роботи пов’язана з проходженням високочастотних сигналів через різні навколишні перешкоди – стіни, двері, перекриття тощо. Тому актуальним завданням є детальне дослідження взаємодії НВЧ сигналів із різними матеріалами. Серед них особливе місце посідає деревина, що має високу здатність до поглинання вологи, а вміст води в матеріалі навіть у незначних кількостях суттєво впливає на його фізико-хімічні й електричні властивості. Постановка проблеми. Поширення радіохвиль у приміщенні має складний характер, оскільки сучасна будова являє собою неоднорідний простір, заповнений хаотично розташованими напівпровідними перешкодами. Здебільшого в точку прийому потрапляє не одна хвиля, а кілька – за рахунок віддзеркалень від різних поверхонь і дифракції на перешкодах. Розуміння впливу різних факторів на поширення радіохвиль має безліч практичних застосувань, від вибору частот для міжнародного короткохвильового телерадіомовлення до проєктування надійних мобільних телефонних систем, радіонавігації та експлуатації радіолокаційних систем та систем моніторингу. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Питання розповсюдження радіохвиль у повітрі вивчені дуже ретельно й повно. Визначено затухання сигналів залежно від частоти. Це дозволило створити надійні і оптимально структуровані канали бездротового зв’язку, що працюють на частотах, для яких затухання сигналу найменше. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Останніми роками дедалі більше розвиваються системи радіозв’язку, які працюють в умовах розповсюдження радіохвиль за наявності різноманітних перешкод. Наприклад, мобільний зв’язок чи бездротовий Інтернет, які працюють зокрема в приміщеннях і будівлях. Такі параметри каналів радіозв’язку, як потужність передавачів, конструкція та розміщення антен тісно пов’язані з взаємодією радіохвиль з різноманітними перешкодами. Такими перешкодами, зокрема, можуть бути різні будівельні конструкції – стіни, перекриття та ін. Вони послаблюють потужність радіохвиль, що проходять крізь них. Значення такого послаблення може суттєво залежати від рівня вологості матеріалу перешкоди. Наведені в різних літературних джерелах дані здебільшого не враховують цього аспекту. Мета дослідження полягає у вивченні впливу вологості дерев’яних матеріалів на рівень послаблення НВЧ сигналів та визначення частот, на яких спостерігається мінімальний рівень послаблення. Виклад основного матеріалу. У статті проведено експериментальні дослідження з визначення ступеня послаблення НВЧ сигналів дерев’яними матеріалами при різному рівню вологості речовини. Отримані результати порівнювались із проходженням радіохвиль через сухий зразок. Це дало змогу з’ясувати саме вплив зміни вологості на послаблення радіосигналу. Вимірювання проводились в діапазоні частот 2–8 ГГц та зміні вологості зразків від 0 до 8 %. Проведено аналіз послаблення сигналу від ступеня вологості на окремих частотах. Здійснено порівняння послаблення радіохвиль різними матеріалами з однаковим рівнем вологості. Висновки відповідно до статті. За результатами експериментальних досліджень було побудовано графічні залежності затухання сигналу від рівня вологості зі збільшенням частоти для обраних порід дерева: дуба, сосни, верби та берези. Отримані дані дозволяють виділити частотні інтервали для оптимальної роботи апаратури.

The features of the development and implementation of the educational component regarding the design of devices are considered, taking into account the requirements of modern technical education, business and international experience.

Кваліфікаційний проєкт присвячено проектуванню радіопередавального пристрою з цифровою модуляцією та цифровим синтезатором сітки частот. У відповідності до розділів проєкту було проведено аналітичний огляд літературних джерел де встановлено особливості побудови та проєктування радіопередавальних пристроїв з цифровою модуляцією, були визначені основні вимоги до радіопередавачів, розглянуто принципи формування сигналів амплітудної маніпуляції. На підставі аналізу отриманих даних, було розраховано структурну схему радіопередавального пристрою, проведено електричні розрахунки вихідного та передвихідного каскадів генераторів зовнішнього збудження. В якості елементної бази для побудови збудника було використано цифровий синтезатор на мікросхемі DDS типу AD9850. До структури радіопередавального пристрою входять також ключ-маніпулятор на мікросхемі MAX4715, мікроконтролер ATMEGA 8, тональний модулятор на мікросхемі RF9908. Була розрахована сітка частот на виході синтезатора та визначено коефіцієнт поділу для заданої кількості каналів.