Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Статья научная
В работе рассматривается диагностический метод электромиографии, позволяющий оценивать состояние функционирования нерва, иннервирующего поврежденную мышцу. Метод основан на регистрации и анализе биоэлектрических потенциалов мышц и периферических нервов. Цель исследования: разработка алгоритма работы и структурной схемы прибора электромиографии с возможностью преобразования результатов записи на ПК, дисплей и смартфон через USB и Bluetooth для их анализа. Материалы и методы. Предлагается метод измерения мышечной функции, который включает в себя наблюдение за движением мышц с поверхности кожи над мышцей. Мышечный датчик дает выходной сигнал в зависимости от ее активности. С помощью поверхностного электрода можно отслеживать общее движение мышц. С помощью программы для сопряжения мышечного сенсора Myoware EMG с Arduino получаем аналоговый сигнал. Значения датчика можно наблюдать на последовательном плоттере. Следующей задачей было прочитать данные датчика или аналоговое напряжение на LCD1602-дисплее. Мы подключили контакты I2C (SDA и SCL) LCD1602-дисплея к A4 и A5 Arduino. LCD1602-модуль отображает 2 строки по 16 символов. После загрузки специального кода LCD1602 по I2C-дисплей начал отображать значение аналогового сигнала EMG, а также напряжение. Arduino может связываться с другими устройствами через Bluetooth с помощью модуля HC-05 (zs-040). Этот модуль позволяет Arduino подключаться и обмениваться данными с другими устройствами, такими как смартфон, компьютер и т. п. Результаты. Было получено представление о биоэлектрическом потенциале, возникающем в мышце. Применяемый метод фиксации биоэлектрических сигналов в мышцах имеет практическое значение для клинической неврологии; его реализация облегчит и повысит диагностическую точность электрофизиологических исследований. Заключение. В данной работе разработана структурная схема прибора и решение технической задачи на основе технических требований, разработан алгоритм прибора. На выполнение практических работ с учетом затрат основных и вспомогательных материалов, а также прочих прямых затрат израсходовано 4963 руб.
Бесплатно
Реализация виртуального осциллографа на базе микроконтроллера STM32
Статья научная
В статье представлены структурно-функциональная схема виртуального осциллографа, описание макетной платы, описание блока «COM-порт». Представлены режимы работы аналого-цифрового преобразователя и UART в микроконтроллере STM32. Из представленных режимов работы выбраны оптимальные для работы блока виртуального осциллографа. Цель исследования: разработать виртуальный осциллограф на основе микроконтроллера STM32, предложив его структурно-функциональную схему. Материалы и методы. Для разработки структуры виртуального осциллографа необходимо спроектировать схему его взаимодействия с лабораторной установкой, выбрать оптимальный метод для снятия напряжений с точек макетной платы и способ их передачи на компьютер. Также необходимо реализовать блок COM-порта и его взаимодействие с блоком виртуального осциллографа в среде моделирования. Результаты. Разработана структурно-функциональная схема программно-аппаратной реализации работы виртуального осциллографа. Описаны режимы работы аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера STM32. Описаны режимы передачи данных по UART в STM32. Представлен формат передаваемых по UART кадров. Также реализован блок COM-порта и его взаимодействие с блоком виртуального осциллографа в среде моделирования МАРС. Заключение. В результате рассмотрения методов работы с внутренним аналого-цифровым преобразователем микроконтроллера STM32 и методов работы с UART был сделан вывод, что оптимальным режимом работы является работа с использованием технологии прямого доступа к памяти. Использование виртуального осциллографа позволяет сделать более удобным отображение аналоговых сигналов за счёт использования большого монитора компьютера. Также реализация на компьютере позволяет реализовать функционал для сравнения и хранения информации с множества каналов и сделать удобным масштабирование графика отображаемого сигнала. Использование внутренних аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера позволяет значительно сэкономить на покупке реального осциллографа.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены энергетические характеристики усилителя мощности инверсного класса F с ограниченным числом гармоник и определены нагрузочные характеристики данного усилителя. В результате исследований были определены области допустимых значений параметров схемы и режима усилителя мощности, внутри которой сохраняются высокие энергетические показатели.
Бесплатно
Численный метод обработки результатов динамических измерений
Статья научная
Проблема обработки данных, полученных при динамических измерениях - одна из центральных проблем в измерительной технике. Цель исследования. Статья посвящена исследованию устойчивости метода решения задачи обработки результатов динамических измерений относительно погрешности в исходных данных. Поэтому актуальной задачей является разработка алгоритмами обработки результатов динамических измерений. Материалы и методы. В этой статье предлагается алгоритм обработки данных, полученных при динамических измерениях на основе конечно-разностного подхода. Основные предпосылки математической модели задачи динамических измерений, связанной с процессами восстановления входного сигнала в условиях неполных и зашумленных исходных данных, заключаются в следующем. Изначально известна функция зашумленного выходного сигнала. Восстановление входного сигнала осуществляется с помощью передаточной функции датчика. Передаточная функция датчика представлена в виде дифференциального уравнения. Это уравнение описывает состояние динамической системы в реальном времени. Предлагаемая вычислительная схема метода основана на конечно-разностных аналогах частных производных и метода регуляризации по Тихонову была построена численная модель датчика. Проблема устойчивости метода решения дифференциальных уравнений высокого порядка также является одной из центральных проблем обработки данных в системах автоматического управления. Основываясь на подходе обобщенного квазиоптимального выбора параметра регуляризации в методе Лаврентьева, была найдена зависимость параметра регуляризации, параметров динамической измерительной системы, показателем шума и необходимым уровнем точности. Полученные результаты. Основной целью вычислительного эксперимента было построение численного решения рассматриваемой задачи. Стандартные тестовые функции рассматривались как входные сигналы. В качестве входного сигнала, подавались тестовые сигналы, моделирующие различные физические процессы. Была найдена функция выходного сигнала с помощью предложенного численного метода, найденная функция была зашумлена аддитивным шумом в 5 %. Заключение. По зашумленному сигналу был восстановлен входной сигнал. Отклонение восстановленного сигнала от исходного во всех экспериментах составило не более 0,05, что говорит об устойчивости данного метода относительно зашумленных данных.
Бесплатно
