Результаты и их обсуждение

● Техникалыќ єылымдар

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

171

Продолжение таблицы-2.  

6 

900 

897 

894 

891 

888 

7 

1000 

995 

990 

985 

980 

8 

1000 

994 

988 

982 

976 

9 

1000 

997 

994 

991 

988 

10 

1000 

995 

990 

985 

980 

11 

1000 

994 

988 

982 

976 

12 

1000 

997 

994 

991 

988 

13 

1100 

1095 

1090 

1085 

1080 

14 

1100 

1094 

1088 

1082 

1076 

15 

1100 

1097 

1094 

1091 

1082 

16 

1100 

1095 

1090 

1085 

1080 

17 

1100 

1094 

1088 

1082 

1076 

18 

1100 

1097 

1094 

1091 

1082 

 а)      

    б)    

      в) 

а – 1 режим, 900 

о

С; б – 7 режим, 1000 

о

С;  в – 13 режим, 1100 

о

С  

Рис. 1.

 Изменение сопротивления деформации при физическом моделирования прокатки 

на ПКС по режимам 1, 7 и  13  

а)       

   б)     

     в) 

а – 2 режим, 900 

о

С; б – 8 режим, 1000 

о

С;  в – 14 режим, 1100 

о

С  

Рис. 2.

 Изменение сопротивления деформации при физическом моделирования прокатки  

на ПКС по режимам 2, 8 и  14  

● Технические науки

№5 2014 Вестник КазНТУ  

172 

  а)     

      б)  

 в) 

а – 3 режим, 900 

о

С; б – 9 режим, 1000 

о

С; в – 15 режим, 1100 

о

С 

Рис. 3.

 Изменение сопротивления деформации при физическом моделирования прокатки 

на ПКС по режимам 3, 9 и  15  

а)       

     б)   

        в) 

а – 4 режим, 900 

о

С; б – 10 режим, 1000 

о

С; в – 16 режим, 1100 

о

С  

Рис. 4. 

Изменение сопротивления деформации при физическом моделирования прокатки 

на ПКС по режимам 4, 10 и 16 

а)       

 б)   

      в) 

а – 5 режим, 900 

о

С; б – 11 режим, 1000 

о

С; в – 17 режим, 1100 

о

С  

Рис. 5.

 Изменение сопротивления деформации при физическом моделирования прокатки  

на ПКС по режимам 5, 11 и 17 

● Техникалыќ єылымдар

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

173

а)       

   б)     

     в) 

а – 6 режим, 900 

о

С; б – 12 режим, 1000 

о

С; в – 18 режим, 1100 

о

С  

Рис. 6.

 Изменение сопротивления деформации при физическом моделирования прокатки  

на ПКС по режимам 6, 12 и 18  

Из  этих  рисунков  видно,  что  при  скоростях  деформирования  от  1,5  до  5  м/с  во  всем 

температурном диапозоне величина сопротивления деформации уменьшается. 

Из  анализа  и  сопоставление  кривых  упрочнение  стали  А1  следует,  что  сопротивление 

деформации  стали  А1  при  температурах  900,  1000  и  1100  °С  для  всех  исследованных  значений 

скорости  деформации  уменьшаются  от  нагружения  к  нагружению.  По  нашему  мнению  здесь 

существенное влияние на кривые сопротивления деформации оказывает динамическое и статическое 

разупрочнение и тепловой эффект деформации.  

С  увеличением  скорости  деформирования  характер  кривых  упрочнения  меняется.  При  малых 

скоростях  деформирования  идет  монотонное  упрочнение  металла  с  увеличением  сопротивления 

деформации  в  конце  процесса  обжатия  образца.  При  этом  увеличение  скорости  обжатия  образца  в 

каждом последовательном цикле также приводит к увеличению величин сопротивления деформации. 

Однако,  при  переходе  от  одного  цикла  осадки  к  другому  циклу  осадки  максимальные  значения 

сопротивления  деформации  уменьшаются.  Наличие  такой  особенности  реологического  поведения 

исследуемой стали  можно объяснить протеканием динамической и статической рекристаллизации во 

время осадки и междеформационных паузах.  

Необходимо  отметить,  что  увеличение  единичного  обжатия  в  начальных  циклах 

деформирования приводит к интенсивному упрочнению структуры стали с возможным интенсивным 

разупрочнением металла в последующих циклах деформирования.   

Если  сопоставить  максимальные  значения  сопротивления  деформации  образцов,  осаженных 

при  различных  температурах,  то  можно  увидить,  что  результаты  опытов  свидетельствует  о 

существенном  влияния  температуры.  При  повышение  температуры  уменьшается  величина 

сопротивлении  деформации.  При  этом  с  повышением  температуры  увеличивается  величина 

зависимости 

5

1













, то есть увеличивается величина разности сопротивлений деформации в 

первом  и  пятом  циклах  деформирования.  Все  это  свидетельствует  о  прохождения  динамической  и 

статической рекристаллизации при повышенных температурах.  

Анализ  кривых  упрочнения  и  разупрочнения  стали  А1  показывает,  что  наиболее  интенсивно 

развивается  разупрочнение  в  течение  первых  0,5  с,  далее  разупрочнение  протекает  монотонно  и 

медленно.  С  повышением  температуры  испытания  при  прочих  неизменных  параметрах  остаточное 

упрочнение уменьшается, так как процессы возврата и рекристаллизации успевают пройти более полно.  

Выводы 

1. Специальной серией экспериментов установлено, что в начальном цикле осадки при малых

скоростях  деформирования  стали  А1  при  повышенных  температурах  идет  монотонное  упрочнение 

стуктуры металла.  

2. С увеличением скоростей деформирования в последующих циклах осадки характер кривых

упрочненич меняется: упрочнение идет более интенсивно на начальных циклах осадки с возможным 

прохождением разупрочнение в последующих циклах осадки.  

3. Уровень  кривых  при  дробной  деформации  в  большей  степени  определяется  статическим

разупрочнением в паузах между нагружениями (статический возврат, статическая рекристаллизация).  

● Технические науки

№5 2014 Вестник КазНТУ  

174 

ЛИТЕРАТУРА 

1. Зотов, В.Ф. Производство проката. – М.: Интермет Инжиниринг, 2000. – 352 с.

2. Брунзель  Ю.М.,  Вираховский  Ю.Г.,  Фомин  И.М.  Особенности  превращения  деформированного

аустенита  в  изотермических  условиях  при  термомеханической  обработке  сталей  на  перлитную  структуру  // 

МИТОМ. -1994.-№11. - С.4-8. 

3. Горелик  С.С.,  Добаткин  С.В.,  Капуткина  Л.М.  Рекристаллизация  металлов  и  сплавов.  М.:  МИСИС,

2005. 432 с.  

4. Пастухова  Ж.П.,  Рахштадт  А.Г.,  Каплун  Ю.А.  Динамическое  старение  сплавов.  М.:  Металлургия,

1985. 223 с.  

5. Бабич В.К., Гуль Ю.П., Долженков И.Е. Деформационное старение стали. М: Металлургия, 1972. 320 с.

6. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов.

Справочник. М.: Металлургия, 1983. 352 с. 

7. Влияние  прокатки  в  двухфазной  области  на  дисперсность  перлитной  составляющей  в  стали  1кп.  /

А.А. Морозов, В.Н. Урцев, В.И., Дегтярев и др. // Сб. науч. тр. Моделирование и развитие процессов обработки 

металлов давлением / Под ред. В.М, Салганика. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - С. 121 - 124.  

8. Патент  20969.  Непрерывный  стан  для  прокатки  полос  из  сталей  и  сплавов/  С.А.  Машеков,  Е.З.

Нугман, А.С. Машекова, и др. //Опубл. 16.03.2009, Бюл. №3.  

REFERENCES 

1. Zotov VF. Proizvodstva prokata. – М.: Internet Inzhiniring, 2000. – 352 s.

2. Brunzel  YuM,  Virakhovskiy  YuG,  Fomin  IM. Osobennosti  prevrashcheniya  deformirovannogo  austenita  v

izotermicheckikh usloviyakh pri termomekhanicheskoi obrabotke stalei na perlitnuya strukturu // MITOM. -1994.-№11. 

- S.4-8. 

3. Gorelik SS, Dobatkin SV, Kaputkina LM Rekristallizatsiya metallov i splavov. М.: МISIS, 2005. 432 s.

4. Pastukhova ZhP, Rakhshtadt АG, Каplun YaA Dinamicheskoe starenie splavov. М.: Меtallurgiya, 1985. 223 s.

5. Babich BK, Gul YuP, Dolzhenkov IE Deformatsionnoe starenie stali. М: Меtallurgiya, 1972. 320 s.

6. Polukhin PI, Gun GYa, Galkin AM Soprotivlenie plasticheskoi deformatsii metallov I splavov. Spravochik.

М.: Меtallurgiya, 1983. 352 s. 

7. Bliyania  prokatki  v  dvukhfaznoi  oblasti  na  dispersnost  perlitnoi  sostavlyayushchei  v  stali  1kp.  /  Morozov

АА, Urtsev VN, Degtyarev BI i dr. // Cb. nauch.tr. Мodelirovanie i razvitie protsessov obrabotki metallov davleniem / 

Pod red. Salganik VM, - Magnitogorsk: МGTU, 2000. - S. 121 - 124.  

8. Patent 20969. Nepreryvnyi stan dlya polos iz stalei i splavov / Mashekov SА, Nugman EZ, Mashekova АS i

dr. //Opubl. 16.03.2009, Byul. №3.  

Машеков С.А., Дыя Х., Смагулова Н.К., Машекова А.С.  

Физикалық  үлгілеу  əдісін  қолданып  үздіксіз  бойлық-сыналы  орнақта

  қаңылтырды  ыстықтай 

илемдеудің технологиясын жасау. 

 Түйіндеме.  Мақалада  бойлық-сынамалы  өңдеу  үрдістерін  Gleeble  3500  қондырғысының  көмегімен 

моделдеу  қарастырылды.  Тəжірибе  барысында  деформация  мен  суытудың  жылдамдығы  ескерілді,  сондай-ақ 

тəжірибелер əртүрлі температуда өткізілді.  

Түйін  сөздер: 

қысу,  деформацияның  кедергісі,  пластикалық,  тəжірибе,  беріктену,  беріксіздену,  қайта 

қатденелену. 

Mashekov SA, Duya H, Smagulova N, Mashekov AS 

Technology development for hot rolled sheet continuous longitudinal wedge-mill with the use of physical 

simulation 

 Summary. This  article  has  discussed  modeling  of  longitudinal  wedge  treatment  with  modern  installation 

Gleeble 3500. During the experiments took into account the strain rate and cooling, as well as experiments conducted at 

different temperatures. 

Key words:

 compression, deformation resistance, ductility, experiment, hardening, softening, recrystallization. 

● Техникалыќ єылымдар

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

175

УДК 629.039.58 

Р.М. Утебаев, Н.А. Колтун, А. Кулмахамбетов, Б. Сарсенов  

(КазНТУ имени К.И. Сатпаева г. Алматы, Республика Казахстан, ruslan@ntu.kz) 

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ПУЛЬСОМЕТРА НА БАЗЕ  

ИК ДАТЧИКА И PIC МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 

Аннотация. 

Рассмотрены  вопросы,  связанные  с  компьютерным  моделированием  электронной  схемы 

пульсометра.  Объясняется  принцип  работы  пульсометра  на  базе  ИК  датчика  и  предлагается  применение 

разработанного  прибора  в  сферах,  где  необходимо  обеспечение  контроля  физиологических  параметров 

человека  на  ответственных  работах.  Описывается  разработанная  универсальная  платформа  PICduino,  с 

помощью которой производится обработка сигналов с датчика пульса. 

Ключевые слова:

 измерение пульса, компьютерное моделирование, микроконтроллер. 

Основные причины необходимости разработки компьютерной модели пульсометров 

Пульсометры  достаточно  распространенные  приборы  для  определения  физиологического 

состояния  человека.  Однако  первые  пульсометры  появились  во  второй  половине  XX  века  и  в 

основном  использовались  в  медицине  и  спорте.  В  последнее  время  начали  появляться  устройства, 

которые  используют  пульс  для  определения  физиологических  параметров  человека  с  целью 

оповещения  стрессовых или наоборот утомленных состояний. Методики определения  пульса также 

разнообразны.  В  данной  статье  мы  расскажем  об  одном  методе  определения  пульса  –  с  помощью 

инфракрасного  (ИК)  диода  и  ИК  приемника.  Большинство  публикаций,  посвященных  разработкам 

пульсометров, описывают принцип работы датчика пульса и недостаточно просто описывают часть 

схемы, обрабатывающую сигнал с датчика пульсометра. Это связано с тем, что каждый разработчик 

предпочитает  изготавливать  устройство  на  понятных  ему  микроконтроллерах  и  языках 

программирования.  Часто  эти  примеры  не  могут  быть  повторяемыми  начинающими 

электронщиками,  так  как  требуют  глубоких  знаний  в  области  применяемого  микроконтроллера  и 

алгоритмов  работы  программного  кода.  Предварительное  компьютерное  моделирование  работы 

прибора  позволит  начинающим  электронщикам  сэкономить  средства  на  радиоэлементах  и  более 

подробно  понять  принцип  работы  разрабатываемого  прибора.  Такой  подход  позволит  избежать 

слепого  повторения  сборки  схемы  и  соответственно  внести  значительные  технические  улучшения 

или корректировки.  

В статье будет подробно описан способ изготовления пульсометра с помощью универсальной 

микроконтроллероной  платы,  разработанной  на  кафедре  Робототехники  КазНТУ.  Универсальная 

программируемая  плата  названа  PICduino.  Первая  часть  названия  означает,  что  плата  основывается 

на  PIC  микроконтроллере,  а  вторая  часть  определяет  ее  принадлежность  к  принципу  построения 

универсальных программируемых плат типа Arduino [1].  Приставка Duino стала применяться  после 

появления  на  рынке  любительских  наборов  электроники  Arduino.  Она  стала  обозначать 

универсальность  микроконтроллерных  плат  с  возможностью  расширения  функционала  с  помощью 

так называемых «шилдов» (от слова shield). Такие платы отличаются простотой программирования и 

дешевизной. Принципиальная схема платы показана на рисунке 1. На рисунке 2 показан внешний вид 

этой  платы.  Основу  платы  составляет  микроконтроллер  PIC18F2550,  который  позволяет 

программировать плату через USB порт без применения программатора. Простота платы объясняется 

применением понятного для обывателя языка программирования PICBasic, в котором используются 

команды Basic, с которым многие знакомы со школы. 

Датчик  пульса  собран  по  типовой  схеме  (рисунок  3),  и  основывается  на  операционном 

усилителе  (ОУ)  MCP602.  Данный  ОУ  обладает  достаточным  уровнем  усиления  сигнала  с  ИК 

приемника для дальнейшей обработки на PICduino. 

В  качестве  применения  разработанного  пульсометра,  поставлена  цель  –  изготовить 

миниатюрный программируемый пульсометр, который смог бы определить снижение пульса и дать 

сигнал  тревоги.  Согласно  [2]  сонному  состоянию  человека  предшествует  этап  засыпания,  при 

котором  наблюдается  снижение  пульса.  Это  явление  можно  применить  для  предотвращения 

следующих событий: 

- аварии на дорогах по причине засыпания уставших водителей; 

- засыпание часовых на военных объектах при несении дежурства; 

-  потеря  контроля  диспетчера  по  причине  усталости  и  засыпания  во  время  дежурства  на 

объектах. 

● Технические науки

№5 2014 Вестник КазНТУ  

176 

Выпускаемые  в  промышленности  пульсометры  достаточно  дороги  (свыше  100$)  и  не  имеют 

возможности  индивидуального  программировании  под  параметры  пользователя.  Предлагаемая 

конструкция  пульсометра  проста  в  изготовлении  и  с  помощью  базовых  знаний  программирования 

микроконтроллеров  и  электроники,  позволит  любому  желающему  собрать  недорогой  пульсометр, 

который поможет предупредить процесс засыпания на ответственных объектах работы. 

Компьютерная модель пульсометра. 

Компьютерная модель разработана в среде ISIS пакета Proteus, а программа микроконтроллера 

(МК)  написана  на  языке  PICBasic  [3,4,5].  Модель  состоит  из  микроконтроллера  U1  со  всеми 

необходимыми  компонентами  (резисторы,  конденсаторы,  кварцевый  резонатор  и  кнопки).  Кнопки 

управления  нужны  для  перевода  МК  в  режим  программирования  и  обратно  в  рабочий  режим.  В 

качестве  источника  пульса  используется  генератор  прямоугольных  импульсов.  На  дисплее  LCD1 

отображается информация о пульсе. 

Рис. 1.

 Принципиальная схема пульсометра, собранного на базе PICduino 

Устройство собрано на монтажной плате и имеет разъемы для подключения функциональных 

плат. В нашем случае функциональной платой будет датчик пульса на ОУ (рисунок 3). 

Рис. 2.

 Внешний вид универсальной программируемой платы PICduino 

Датчик пульса работает следующим образом – ИК диод излучает свет, который проходя через 

ткань,  например  пальца  пользователя,  модулируется  по  пульсу.  При  сердечных  сокращениях  ткань 

человека  меняет  свою  световую  пропускную  способность.  Однако  эти  изменения  слишком  малы, 

чтобы напрямую подключать ИК приемник к портам МК. Так как в компьютерной среде невозможно 

● Техникалыќ єылымдар

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

177

смоделировать физические процессы, проходящие между ИК излучателем и приемником, вместо ИК 

приемника  поставлен  кнопка  с  открытым  контактом,  которая  по  принципу  работы  заменяет 

фотодиод.  Сигналы  датчика  проходят  две  ступени  усиления  с  помощью  сдвоенного  ОУ  MCP602. 

Конденсаторы  С1  и  С2  служат  для  фильтрации  высокочастотных  помех.  К  выходу  ОУ  подключен 

светодиод D1, который мигает согласно считываемому пульсу. Этот же вывод подключается к порту 

С.0 МК, где далее обрабатывается. 

Рис. 3.

 Принципиальная схема датчика пульса на операционном усилителе MCP602 

Ниже представлен код программы, обрабатывающий сигналы датчика пульса.  

Device 

= 18F2550 

Xtal 

= 48 

Config_Start 

   

PLLDIV = 5 ; Divide by 5 (20 MHz oscillator input) 

   USBDIV = 2 ; USB clock source comes from the 96 MHz PLL divided by 2 

   FOSC = HSPLL_HS ; HS oscillator, PLL enabled, HS used by USB 

   FCMEN = OFF ; Fail-Safe Clock Monitor disabled 

   IESO = OFF ; Oscillator Switchover mode disabled 

   PWRT = OFF ; PWRT disabled 

   BOR = On ; Brown-out Reset enabled in hardware only (SBOREN is disabled) 

   BORV = 2 ; 

   VREGEN = On ; USB voltage regulator enabled 

   WDT = OFF ; HW Disabled - SW Controlled 

   WDTPS = 32768 ; 1:32768 

   MCLRE = On ; MCLR pin enabled; RE3 input pin disabled 

   LPT1OSC = OFF ; Timer1 configured for higher power operation 

   PBADEN = OFF ; PORTB<4:0> pins are configured as digital I/O on Reset 

   CCP2MX = On ; CCP2 input/output is multiplexed with RC1 

   STVREN = On ; Stack full/underflow will cause Reset 

   LVP = OFF ; Single-Supply ICSP disabled 

   XINST = OFF ; Instruction set extension and Indexed Addressing mode disabled (Legacy mode) 

   Debug = OFF ; Background debugger disabled, RB6 and RB7 configured as general purpose I/O pins 

   CP0 = OFF ; Block 0 (000800-001FFFh) not code-protected 

   CP1 = OFF ; Block 1 (002000-003FFFh) not code-protected 

   CP2 = OFF ; Block 2 (004000-005FFFh) not code-protected 

   CP3 = OFF ; Block 3 (006000-007FFFh) not code-protected 

   CPB = On ; Boot block (000000-0007FFh) code-protected 

   CPD = OFF ; Data EEPROM not code-protected 

   WRT0 = OFF ; Block 0 (000800-001FFFh) not write-protected 

   WRT1 = OFF ; Block 1 (002000-003FFFh) not write-protected 

   WRT2 = OFF ; Block 2 (004000-005FFFh) not write-protected 

   WRT3 = OFF ; Block 3 (006000-007FFFh) not write-protected 

   WRTB = OFF ; Boot block (000000-0007FFh) not write-protected 

жүктеу/скачать 15,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: