Pull to refresh
223
0
Егор Кретов @Astrei

Инженер-исследователь

Send message
А лет через n будут приводить пример узости мышления экспертов:
Да кому нужно запускать в космос 6.000.000 тонн в год, что за глупости!

Вообще, аппетит приходит во время еды, как говорится. Сколько можно сидеть на одной планете?
Если вкратце (!), то мы сняли переходные характеристики с чайника (зависимости температуры от напряжения), он оказался простым объектом управления первого порядка с небольшим запаздыванием.

На рисунке приведены как раз эти графики, цифры справа указывают вольтаж, при котором кипятился чайник. Соответственно горизонтальная ось — время кипячения в минутах, вертикальная — температура воды в чайнике.
Цель исследования была вычислить такую кривую питающего напряжения (закон управления), чтобы потребленная энергия была минимальной.
Для этого была сделана нелинейная математическая модель в MATLAB (матан опущу) и всеми правдами и неправдами максимально приближена к реальному объекту.
Полученный закон управления:

Красным показан график напряжения, синим — температура.
Энергия затраченная для нагрева электрочайника в эксперименте составила 170 Вт•ч., а при моделировании с управлением затраченная энергия составила 153 Вт•ч, экономия около 12%.
Это легло в основу двух бакалаврских дипломов, однако на этом приключения чайника не кончились.
После была предпринята попытка реализовать это управление на практике, чтобы выяснить действительную экономию. Реализовывали с помощью ПЛК, который управлял силовым симистором и дискретного закона управления (график выше пришлось разбить на 20 ступеней, чтобы упростить программу), полученная экономия оказалась в пределах 13%, т.е. нам очень повезло, и если реализовать закон управления более плавно, можно достичь хорошей экономии. К сожалению, за экономию нужно платить и мы видим что чайник кипятится целых 10 минут, зато кушает меньше!

В данный момент моими коллегами-магистрами разрабатывается миниатюрная управляющая схема на силовом транзисторе и дешевом микроконтроллере для вставки в собственно, чайник. Также необходимо изучить вопрос о различной наполненности чайника, так как исследование проводилось только при одинаковом объеме (полный чайник).
Я прочитал вашу статью и понял, что функция энергосбережения идеально подошла бы к вашему устройству. Вообще это дело с энергосбережением в чайнике еще служит темой диплома как минимум двум людям, так что ждем новых открытий)
По роду учебной деятельности приходилось делать оценку возможности энергосбережения для электрочайника (2 кВт).
После получения энергосберегающего закона управления, и его пробной реализации у нас получалась экономия электроэнергии (за счет небольшого увеличения времени нагрева) до 15%. Как мне кажется, было бы неплохо реализовать функцию энергосбережения в Вашем устройстве.
Недавно прочитал что для того, чтобы стабилизировать встречные пучки антиматерии (позитроны или антипротоны), ее охлаждают. Как это возможно, если охлаждение подразумевает физическое взаимодействие, и вроде как приводит к анигиляции?
Еще немного разобрался в коде управляющего скетча микроконтроллера. Управление вертикальным сервоприводом осуществляется так, что серводвигатель не делает следующий шаг пока не пройдет промежуток времени, названный «Минимальным периодом чтения». В комментариях к коду есть информация, что этот промежуток должен быть равен 125 (скорее всего миллисекунды?), иначе картинка и начнет плыть.
Экспериментальным путем удалось установить, что «плыть» начинают не все пиксели, а сначала через раз, и дальше — больше. Таким образом если установить значение данной константы равным 100, плавание пикселей не заметно а то и вовсе не проявляется. А вот уже при 90, где-то каждый десятый начинает «проскакивать»
Вот для сравнения картинки для различных значений минимального времени ожидания чтения:


Каждый третий-пятый пиксели начинают дублироваться

Некоторые из двоящихся пикселей начинают троиться

пиксели принимают 7-9 одинаковых значений, что и дает такое красивое «северное сияние»

>20 дубликатов пикселей, время сканирования при этом значении константы — несколько секунд (1-2)
Объект съемки — обычный ЖК монитор.
Огромнейшее спасибо за ссылку! Давно искал хоть какой-нибудь материал по теме.

Насколько хватило моего знания английского при беглом чтении, понял, что диск там не вращается, а движется сервоприводом туда-обратно. Кроме того, датчик хоть и MLX90614, но с широким полем зрения в 90 градусов (тогда как в текущем проекте самая «узкая» модель ряда). По времени снятия показаний с датчика выходит 100 мс на один замер, также задержка в начале каждой из восьми строк длительностью 1 сек для каких-то сомнительных операций. Итого, за одну картинку — 30 сек.
Как и предполагалось, из-за влияния самого диска, нельзя получить достоверные данные о температуре снимаемых объектов, а жаль. Видимо необходимо сделать некое подобие системы компенсации температуры диска.
Кстати, в сети я находил много очень интересных мнений по улучшению, связанных с изменением конструкции, например:

Заменить систему механической развертки сервоприводов диском Нипкова.
О диске Нипкова
Такой вариант позволит избавиться от серводвигателей, а взамен получить больший размер конструкции (если хочется большого разрешения) и частоту кадра, сравнимую с настоящим тепловизором. Конкретно для меня непонятно, будет ли мешать датчику излучение самого диска или нет. Также стоит сказать, что датчик MLX90614 вряд ли подойдет, т.к. здесь потребуется огромная скорость считывания.

Использовать зеркальную систему развертки, подобную той, что в лазерных проекторах
Эта идея весьма привлекательна, ее минус лишь в проблематичности найти материал, работающий зеркалом для широкого диапазона ИК излучения. (Если Вы знаете такой, скажите!)

Изменить алгоритм сканирования
В настоящий момент алгоритм являет собой т.н. «пилу» датчик сканирует снизу-вверх, после чего смещается в сторону с одновременным движением вниз. Одним из предложений было сделать сканирование по спирали, что позволит вообще избавиться от лишних движений. Для этого надо лишь доработать ПО. Особенной роли в прибавке скорости это действие конечно не сыграет, но тоже неплохо.
При увеличении скорости сенсора получаемая картинка просто «поплывет», так как температура верхних пикселей будет присваиваться нижним. Если же Вы имели ввиду какую-то другую погрешность, я Вас не понял.

Насчет частоты опроса признаю свою вопиющую неосведомленность в данном вопросе.
Здесь используется протокол SMBus, с которым я только недавно познакомился. Максимальная частота SMBus для этого датчика 100 кГц, она же используется в работе.
Вообще, этот огород уже много раз перекопали авторы проекта и именно из этого датчика, как мне кажется, больше не выжать.
Я уже задумываюсь над заменой датчика MLX90614 другим, по возможности более «быстрым» (и дешевым, разумеется!), но они для меня — темный лес.

Также, я не понимаю всеобщего ажиотажа по поводу уменьшения времени сканирования. Изначально моей целью было повышение качества картинки, а вовсе не ускорения, поэтому в первую очередь я стал разбираться в ПО, а до электроники банально еще не дошел.
Ну извините за «баян», но мне интересно развить этот проект, а не просто собрать и забыть. По поводу статьи на которую вы сослались — я только рад что кто-то скопировал текст и проявил интерес к проекту.
А действительно нормальная статья про этот проект есть здесь. Собственно говоря, ей я всем и обязан, но вовсе этого и не скрываю.
Если честно, не особо интересовался энергоаудитом. Но по возможности попробую сделать пару картинок.
Ну, «правилами этой вселенной» я обозвал те нормы, которые мы пытаемся выразить через физические законы, да, собственно и никто их пока не знает, мы лишь стремимся познать их, делая предположения.
Так вот мое предположение состоит в том, что красота не является субъективной. И в доказательство могу привести обыкновенный цветок розы. Я не спорю, что всегда найдутся те, кто назовет его уродливым, но таких будут единицы, что говорит о том, что они с большой долей вероятности ошибаются. И то что Вы признаете Ваш пример красивым означает, что лично Вы оценили степень его совершенства как «очень красивый», что не делает его таковым в реальности.

Ну а по поводу основы:
Главной темой этого произведения является борьба против системы, что подчинив себе простых людей заставляет их работать на себя. Она уже столько раз мусолилась и в фильмах и в литературе, но по сути, почему мы так ее, системы, боимся? В данном случае система имеет ярко выраженный тоталитарный характер, когда вся эта сеть, под именем «КОЭЛ» работает лишь на благо какого-либо центра, не заботясь об интересах индивидуумов.
Опять же по моему (возможно и в корне неверному!) мнению, такая модель далека от реальности. Уже сейчас можно наблюдать, что сеть интернет, как очевидный прообраз упомянутого в рассказе «КОЭЛ» живет и здравствует, ничем не ужимая права всех его пользователей. Более того, они счастливы работать ему во благо и невозбранно пользуются всеми ресурсами, что дает им паутина.
Что выходит из попыток подчинить себе интернет Вы прекрасно понимаете.
С другой стороны человечество все время существования стремится именно к созданию такого конгломерата, объединяющего всех людей. Ближайший пример — государство. Представляете, как было бы хорошо жить у нас в стране, если бы например, этот «КОЭЛ» был внедрен во все гос-структуры. Это была бы полная победа над коррупцией!
Рассказ хороший, действительно поднимает интересную тему, но имеется пара вопросов по поводу:
В ходе эволюции живых существ, и даже техники и информации, развитие их внешней красоты и связанной с ней эргономичностью было и остается чуть ли не самым большим козырем. Ибо и для тех и других от нее зависит их выживание.

Ведь не просто так человек видит красоту в далеком от творений природы корпусе истребителя последнего поколения, или современном спорткаре. Красота диктуется правилами этой вселенной и вся материя на более высокой ступени развития должна становится красивее.

Ну так вот, почему в этом рассказе (как и во многих других на подобную тему) Вы считаете, что эволюция технологий приведет к «уродливому» симбиозу техники и живой материи? Я думаю, если подобное когда-либо наконец случится, существа, которые этого достигнут будут выглядеть красивее чем мы. Так как, по моему мнению, понятие красоты является естественным природным индикатором оценки совершенства какого-либо объекта.
Автор проекта собирался организовать продажу упрощенной версии (уже без Arduino), но у него что-то не срослось. Я думаю все дело в том, что проект идеально подходит для Российских реалий, тогда как в Германии инженер может позволить себе тепловизор, ну или ему выдадут его на работе.
К тому же проект по моему мнению еще сырой, и требует доработок, чем я и занимаюсь.
DAiMor, спасибо, но мне кажется, что это все равно дороговато для второстепенного инструмента.
Дело в том, что хотя динамичность в изображении привлекательна и выглядит красиво, но по сути в некоторых областях применения она не обязательна. Я думаю, дешевый тепловизор из данной статьи прекрасно должен вписаться в нишу низкой ценовой категории подобного рода устройств. Как раз для тех случаев когда можно пожертвовать временем ради экономии средств.
Модуль мне очень понравился, по сути уже готовый тепловизор в миниатюре. Не подскажите цену, мне надо решить, начинать копить на него или нет :)
Зона охвата настраивается в процессе калибровки. Ее можно сделать гораздо больше, чем исходное изображение, на сколько позволяют сервоприводы. Однако вся суть калибровки в совмещении изображений.
Вообще датчик уже откалиброван на заводе. Исходя из своего опыта измерений могу сказать что поверхность многих вещей оказывается холоднее, чем кажется. Например намерять пирометром свою температуру в стиле 36.6, как обычным градусником не получится (пробовал), она будет ниже.
Кстати, мне больше было интересно что хвост у кота несмотря на всю пушистость довольно холодный.
Извиняюсь за отсутствие информации о времени сканирования. Немного видно на скринах программы но надо было написать подробнее.
Время сканирования при самом большом разрешении занимает 6 минут 45 секунд, в моих примерах в основном приведены результаты сканирования, занимающего 3 минуты. Для получения простенькой картины есть вариант с полутора минутами (качество будет в два раза хуже чем при шестиминутном сканировании).

Насчет обычных матриц хочу добавить только, что попытки сделать из «мыльницы» тепловизор активно обсуждались тут, и боюсь, выводы неутешительные.
12 ...
13

Information

Rating
Does not participate
Location
Москва, Москва и Московская обл., Россия
Date of birth
Registered
Activity