Электроника Плюс №4 / 2017

№ 4 | ноябрь/декабрь | 2017

ТУП «Альфачип Лимитед»

Тема номера:

ЭНЕРГЕТИКА

Поставка электронных компонентов, средств автоматизации, компонентов для светодиодного освещения 220012, г. Минск, ул. Сурганова, 5а, 1-й этаж Тел./факс: +375 17 366 76 01, +375 17 366 76 16 факс: +375 17 366 78 15 www.alfa-chip.com www.alfacomponent.com УНП 192525135

E-mail: smt@riftek.com Тел.: +375 17 281 36 57

С Днем энергетика и Новым Годом!

ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ISO 9001-2009

НОВАЯ СЕРИЯ ЦИФРОВЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ

220113, г. Минск, ул. Я. Коласа, 73 Тел.: +375 17 262 83 61, +375 17 262 57 50 E-mail: mnipi@mnipi.by www.mnipi.by УНП 100039847

ДИСТРИБЬЮТОР PANASONIC

проекторы • Мультимедийные ЖК-дисплеи • Профессиональные экраны • Проекционные Интерактивное оборудование • Вещательное оборудование • Видеонаблюдение • Потоковые сканеры • Защищенные ноутбуки и планшеты • Лингафонные и языковые кабинеты •

УНП 190351063

ООО «ТЕХОРГСНАБ»

Тел. (017) 289-24-42, (029) 133-55-66 www.tos.by 220072, г. Минск, ул. П. Бровки, 15

новости • мониторинг • обзор рынка • для специалиста • выставки

ВСЁ НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Планшетный персональный компьютер ВМ2307.М1 И ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ Планшетный персональный компьютер (ППК) ВМ2307.

• Промышленные компьютеры, серверы, центры М1 представляет собой полнофункциональную перобработки и хранения данных; сональную ЭВМ с сенсорным экраном 10" и восьмю • Встраиваемые и бортовые ППК вычислительные функциональными клавишами. предназначен для системы, в т.ч. для жестких условий эксплуаприменения в системах обработки информации, имеет тации; интегрированные средства ориентации на местности.

• ПЛК и ППК микроконтроллеры, распределенные Конструктивно представляет собой сизащищенное стемы управления и сбора данных; изделие, корпус которого выполнен из алюминиевого • Средства операторскогопозволяет интерфейса: монитосплава. Данная конструкция эксплуатировать ры, панелиусловиях: оператора, на консоли управления, изделие в жестких открытом воздухе, в поклавиатуры, трекболы, указательные устроймещениях, в кузовах на колесных и гусеничных шасси, ства, информационные табло и мониторы для на железнодорожном транспорте, как на стационарных, уличных применений; так и на подвижных объектах берегового и морского базирования.• Устройства локального и удаленного ввода-вывода сигналов, АЦП, ЦАП, решения для управления движением, нормализаторы сигналов;

• Сетевое и коммуникационное оборудование для различных сетей, шлюза данных, коммуВычислитель: таторыAMD Ethernet, медиа-конверторы, ® • тип процессора* G-Series APU T56N (2 сетевые × 1.60GHz) контроллеры, модемы, удлинители сетей, преили Intel® CoreTM i7-5650U (2 × 2.20 GHz) образователи интерфейсов, протоколов и т.п.; • ОЗУ*, не менее 8 ГБ • ДатчикиAMD для различных • видеоконтроллер* RadeonTMприменений; HD6310 или Intel® HD6000 • программная совместимость Win XP; Win 7; MCBC; • Источники вторичного электропитания для проAstroLinux мышленных, медицинских, бортовых и специ• накопитель альных данных* SSD до 1Тб применений, инверторы электропитания, программируемые источники питания; Дисплей LCD: • Решения на основе полупроводниковых источ• диагональ экрана 10` ников света для уличного освещения и архи• разрешениетектурной (пикселей) 1280 × 800 подсветки; • Специализированные датчики, контроллеры и Интерфейсы: для «умного дома»; • USB 2.0/3.0устройства – 2 канала • RS-232 – 2• канала Корпуса, конструктивы, субблоки в стандарте евромеханика, шкафы, стойки, компьютерные • Ethernet 10/100/1000 Мбит/с – 1 канал корпуса; • микрофонный вход • линейный •вход Крепежные элементы, клеммы, монтажный ин• выход (стерео) для головных телефонов струмент, провода и кабели, кабельные вводы,

Питание: • напряжение питания ~ 220 В через адаптер или = +17…+36 В • встроенная АКБ (тип, емкость) литий-ионные (Li-ion), 10 Ач • потребляемая мощность не более 40 Вт • время непрерывной работы от АКБ в нормальных условиях не менее 10 часов Масса 5 кг Габариты 208 × 290 × 57 мм Внешние условия эксплуатации: • рабочая температура окружающей среды, °С –40…+55 (–30 при работе от АКБ) • предельная температура окружающей среды, °С –65…+70 • относительная влажность воздуха до 98% при +35°С • атмосферное давление, кПа 60…107 • вибрация 5-500 Гц, 5 g • удары одиночный – 100 g, 1…5 мс, многократные – 15 g, 10…15 мс • дождь (интенсивность) 5 ± 2 мм/мин; иней, роса • пыль/песок (концентрация – скорость) (2±1) г/м3 – (0,5…1) м/с

соединители; Встроенные устройства: • Программное обеспечение всех уровней • звук стерео 2×1 Вт АСУТП, SCADA-системы, ОРС-серверы и • электронный компас средства их разработки.

• приемник GPS/GLONASS • видеокамера 2 Мп Развитая система логистики, нестандартные схемы Компетентный анализ техниБолее 50 вендоров Республика Беларусь Тел./факс +375 (17) 334-47-42 поставок, склады в Минске, Москве и Гамбурге ческих решений с гарантией в программе поставок 220040, Минск orion@niievm.by совместимости и работосподиапазон продукции Комплект Широкий поставки определяется промышленных компьютеров, ул. М. Богдановича,Производство 155 www.niievm.by собности конфигурации рук» шкафов автоматики, сборка телекоммуникадоговором«из наодних поставку. ционных шкафов Наличие сертификатов и ГТД и послегарантийПоставка Сервисный изделий центр осуществляется ное обслуживание продукции с приемкой «1» или приемкой «5».

УНП 100219724

Преобразователи частоты среднего напряжения VEDA Эффективное решение для двигателей большой мощности!

VEDADRIVE

Преобразователи частоты VEDA Drive предназначены для управления как асинхронными, так и синхронными двигателями среднего напряжения (6-11 кВ) мощностью от 315 до 15 250 кВА. Преимуществами привода являются: высокий КПД, русскоязычная панель управления, простая в обслуживании компоновка, широкий диапазон входного напряжения.

• РАСЧЕТ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ • ПОСТАВКА • МОНТАЖ • ПУСКО-НАЛАДКА • СЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ • РЕМОНТ

ООО «Электротехническая компания «ЭКНИС» Минск, пр.Машерова 17-506, 220029, Тел.: +375 (29) 6 891 890 Тел./факс: +375 (17) 288 15 22 УНП 190575885 www.ecnis.biz

Преобразователи частоты Altivar и устройства плавного пуска Altistart производства Schneider Electric

ОДО «Пневмоэлектросервис» 246027, Беларусь, г. Гомель, ул. Богдана Хмельницкого, 77 Тел.: +375 (232) 40-08-08 (многоканал.), моб.: +375 (29) 642-06-37. www.profes.by, mail: info@profes.by Наш представитель в г. Минске: +375 (44) 565-53-25 (Velcom)

УНП 490317219

Весь спектр технической поддержки приводной техники: установка, настройка, ремонт, постгарантийное обслуживание

СОДЕРЖАНИЕ

ЭЛЕКТРОНИКА + ИЗДАЕТСЯ ПРИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКЕ ФАКУЛЬТЕТА РАДИОФИЗИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БЕЛОРУССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА НОВОСТИ НОВОСТИ ЭНЕРГЕТИКИ И СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ .....................................................................2 МОНИТОРИНГ ВИДЕТЬ ДАЛЬШЕ, БЫТЬ ТОЧНЕЕ ..................................................................................................8 ОБЗОР РЫНКА КОМПОНЕНТОВ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ Иван Покровский ........................................................................................................................10 КАК СЧИТАЮТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ В МИРЕ Анастасия Симакина ...................................................................................................................12 УМНЫЕ СЕТИ ДЛЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ Александр Бутусов ......................................................................................................................17 ОБЗОР РЫНКА РОУТЕРЫ ДЛЯ ПРОВОДНОГО И БЕСПРОВОДНОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ КОММЕРЧЕСКИХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ К СЕТИ ИНТЕРНЕТ......................................................................19 ПРОЦЕССОР CORE I7-8700K: ТЕКТОНИЧЕСКИЙ СДВИГ Илья Гавриченков .......................................................................................................................21 СУПЕРКОНДЕНСАТОР – ЧТО ЗА ЗВЕРЬ? Андрей Повный ...........................................................................................................................26 СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ КАК АЛЬТЕРНАТИВА АККУМУЛЯТОРАМ В БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРИФЕРИИ Сергей Асмаков ..........................................................................................................................30 НОВЫЙ ПРОЦЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ Q7 R2.0 EMQ-I2401 РАСШИРЯЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ БЕЗ ВЫСОКИХ ЗАТРАТ .......................................................................................32 КОМПЛЕКСНЫЙ ЭНЕРГОУЧЕТ НА ИМПОРТОЗАМЕЩАЮЩЕЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЙ ПЛАТФОРМЕ ..................................................................................34 LORA – ОДИН ИЗ СТАНДАРТОВ ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ СЕТИ ...............................38 LORA ПРОТИВ «СТРИЖА»: СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ Виталий Мосеев ......................................................................................................................... 41 ШЛЮЗЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ С ПОДДЕРЖКОЙ МЭК 101, 103, 104 И 61850 ...................... 43 АНАЛОГОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ ФИРМЫ MICROCHIP TECHNOLOGY ................................................ 44 НОВЫЕ СЕМЕЙСТВА МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ .............................................................................. 46 ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА SCADA СИСТЕМЫ: ФУНКЦИИ И НАЗНАЧЕНИЕ Александр Миллер ......................................................................................................................48 ИЗОЛИРОВАННЫЙ ИЛИ НЕИЗОЛИРОВАННЫЙ DC/DC-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ: ЧТО ВЫБРАТЬ? Владимир Рентюк, Владислав Филатов .......................................................................................50 ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ MICROSEMI ДЛЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Евгений Потемкин ..................................................................................................................... 54 AEROLINK PROTECTION – НОВОЕ СЛОВО В РЕЗЕРВИРОВАНИИ БЕСПРОВОДНЫХ КАНАЛОВ СВЯЗИ ОТ КОМПАНИИ МОХА Евгений Потемкин ..................................................................................................................... 57 НАУКА ДИАГНОСТИКА МАГНИТОРЕЗОНАНСНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ СВЧ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ НА ОСНОВЕ АРСЕЛОНА И ПОРОШКА ГЕКСАФЕРРИТА СТРОНЦИЯ А.Г. Бакаев, М.И. Маркевич, А.М. Чапланов, С.В. Адашкевич, В.Ф. Стельмах, ..............................60

№4 ноябрь/декабрь 2017 Издание для специалистов, занимающихся разработкой и поставкой электроники, компонентов и другой продукции в различных отраслях промышленности. Издание знакомит специалистов с новыми достижениями и разработками в области электроники, микроэлектроники, электротехники, оптоэлектроники, энергетики, средств связи. Публикует научные статьи ученых. Размещает рекламу по теме номера. Учредитель: ООО «ВитПостер» Главный редактор Бокач Павел Викторович m6@tut.by +375(29) 338-60-31 Редакционная коллегия: Председатель: Чернявский Александр Федорович академик НАН Беларуси, д.т.н. Секретарь: Садов Василий Сергеевич, к.т.н. sadov@bsu.by Члены редакционной коллегии: Беляев Борис Илларионович, д.ф.-м.н. Борздов Владимир Михайлович, д.ф.-м.н. Голенков Владимир Васильевич, д.т.н. Гончаров Виктор Константинович, д.ф.-м.н. Есман Александр Константинович, д.ф.-м.н. Ильин Виктор Николаевич, д.т.н. Кугейко Михаил Михайлович, д.ф.-м.н. Кучинский Петр Васильевич, д.ф.-м.н. Мулярчик Степан Григорьевич, д.т.н. Петровский Александр Александрович, д.т.н. Попечиц Владимир Иванович, д.ф.-м.н. Рудницкий Антон Сергеевич, д.ф.-м.н. Начальник отдела рекламы и раcпространения: Антоневич Светлана Геннадьевна тел.: +375 (29) 680-16-49 antonevich-s@mail.ru

ПРАЙС-ЛИСТ......................................................................................................................63

Подписано в печать 07.12.2017.

«АВТОМАТИЗАЦИЯ. ЭЛЕКТРОНИКА-2018» И «ЭЛЕКТРОТЕХ. СВЕТ-2018»

Отпечатано в типографии ООО «Бизнесофсет». ЛП No 02330/70 от 17.06.2015. Пр. Независимости, 95/3-7, 220043, г. Минск. Тел./факс: (017) 280 13 80 E-mail: boprint@tut.by

С 28 февраля по 2 марта 2018 года в Минске на новой площадке: пр. Победителей, 20, Фэлкон клаб, пройдут две международные выставки «Автоматизация. Электроника-2018» и «Электротех. Свет-2018», где представят последние разработки, решения и технологии в области автоматизации производств, ИТ решений для бизнеса, энергетической отрасли в целом. Выставка «Автоматизация. Электроника» – одна из крупнейших в Беларуси

специализированных выставок отечественных и мировых производителей, поставщиков средств автоматизации и электронных компонентов, технологического оборудования и материалов для электронной и электротехнической промышленности. Благодаря совместному проведению выставок посетители сразу смогут охватить весь спектр актуальных решений для любого рода бизнеса и индустрии. minskexpo.com

До встречи на выставке!

Бумага офсетная. Печать цифровая. Тираж 299 экз. Заказ 459. Издатель ООО «ВитПостер». Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/99 от 02.12.2013.

E-mail: artmanager3@mail.ru © ООО «ВитПостер», 2017 №4 | ноябрь-декабрь |2017

1

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

НОВОСТИ ЭНЕРГЕТИКИ И СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ В этом номере на обложку вынесена тема «Энергетика», однако не только она одна стала «стержнем» журнала. Невозможно разделить энергетику и смежные отрасли – силовую электронику и системы автоматизации и управления. В этом номере «Электроники плюс» мы предлагаем обзоры на эти тему. И новости, как обычно, тоже затронут указанные темы. Хотя, другие интересности нам тоже не чужды!

ОДНА ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ МОЖЕТ ОБЕСПЕЧИТЬ ЭНЕРГИЕЙ ВЕСЬ МИР?

Новое исследование, проведенное в Стэнфордском университете, предполагает, что это возможно. Ученые определили, что если разместить в океане ветряную электростанцию размером с Индию, то этого будет достаточно для удовлетворе-

ния энергетических потребностей каждой страны на Земле. В исследовании, опубликованном в Трудах Национальной академии наук США, доктора наук Анна Познер и Кен Калдейра написали: «Среднегодовое количество ветро-

вой энергии, доступной в Северной Атлантике, может быть достаточно для покрытия мировой энергопотребности». В результате этого эффекта производство электроэнергии для крупных ветряных электростанций на суше ограничена примерно 1,5 Вт на квадратный метр. Однако в Северной Атлантике предел был бы намного выше – более шести киловатт на квадратный метр. Это возможно, потому что в атмосферу над Северным Атлантическим океаном попадает больше тепла. В результате проблема «сопротивления турбин» становится по существу преодоленной. Технические задачи в решении энергетических проблем, как видим, вполне решаемы. Удалось бы решить политические! facepla.net

КОМПЛЕКТ РАЗРАБОТКИ IOT-УСТРОЙСТВ С ПОДДЕРЖКОЙ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ, BLUETOOTH, СЕНСОРНЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ И ДИСПЛЕЯ Cypress выпустила комплект разработки энергоэффективных высокопроизводительных решений в сфере Интернета вещей. Новинка PSoC 6 BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-062BLE) создана на базе программируемого логического чипа с 150-МГц ядром ARM Cortex-M4 и 100-МГц ядром Cortex-M0+. По словам дистрибьюторов RS Components, активное потребление тока для Cortex-M4 составляет 22 мкА/МГц, для Cortex-M0+ – 15 мкА/МГц. Функции динамического масштабирования напряжения и частоты гарантируют энергоэффективность при изменении нагрузки. Что наиболее важно для активного использования Интернета вещей – в комплект включена среда доверенного исполнения на аппаратной основе, причем она не требует наличия внешней памяти или элемента безопасности. Среда поддерживает безопасную загрузку, хранение данных и криптографические алгоритмы. Основная плата поддерживает Bluetooth 5, включает чип PSoC 63 (ядра Cortex), 512 МБ флеш-памяти типа quadSPI NOR и имеет контроллер USB Type-C (с поддержкой 2

№4 | ноябрь-декабрь |2017

питания). Программируемые элементы чипа PSoC 63 позволяют создавать программно-определяемую периферию и специализированные аналоговые блоки сопряжения. В комплект входят сенсорные емкостные кнопки и слайдеры (Cypress CapSense), датчик удаленности. Допол-

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА + нительная плата с 2,7-дюймовым дисплеем E-ink (CY8CKIT-028-EPD) подключается к основной плате через разъем, совместимый с Arduino UNO v3. Это также позволяет использовать

различные шилды Arduino. Дисплей на электронных чернилах подходит для сферы IoT, поскольку не потребляет энергии в момент отображения информации.

Опции питания платы включают поддержку LiPo-аккумуляторов и суперконденсаторов, они могут использоваться в качестве резервных источников. datasheet.su

ЧИП СИЛЬНОТОЧНОГО 4-КАНАЛЬНОГО H-МОСТА Toshiba Electronics выпустила новый чип 4-канального драйвера двигателя (H-моста) с рабочим током до 3,5 А и напряжением до 40 В. Компонент TB67H452FTG предназначен для быстро растущего рынка потребительской техники. По мере того, как потребительские устройства становятся портативными и предполагающими питание от батарей, растет спрос на электродвигатели с высоким током и низким напряжением питания. Подобные решения актуальны в схемах электроинструмента, камер наблюдения, небольших домашних роботов. Новый чип TB67H452FTG выпущен для таких систем.

Чип с 4 каналами может параллельно управлять четырьмя коллекторными или двумя шаговыми двигателями. Также возможна реализация схемы одновременного управления двумя коллекторными и одним шаговым двигателем. В режиме шагового двигателя чип выдает целое, половинное и четвертное разрешение шага. Малое сопротивление (< 0,6 Ом) чипа обеспечивает эффективной работой в любых схемах. Для достижения особого уровня КПД возможно объединение H-мостов и снижение сопротивления до 0,3 Ом. Еще больше повысить эффективность работы можно за счет встроенного режима энергосбережения. Чип TB67H452FTG

обладает функцией обнаружения ошибок и условий перегрева, сверхтока, низкого напряжения, что гарантирует безопасную работу в любое время. Компонент выпускается в корпусе QFN48 с размерами 7,0 х 7,0 х 0,9 мм. datasheet.su

HUAWEI И GOOGLE СДЕЛАЛИ МОЩНЫЙ ОДНОПЛАТНЫЙ ARM-КОМПЬЮТЕР

Huawei представила мощный одноплатный компьютер HiKey 960, разработанный совместно с компаниями Google, ARM, Archermind и LeMaker. Об этом сообщает портал PCWorld. Подавляющее большинство современных стационарных компьютеров и ноутбуков используют процессоры архитектуры x86, в

то время как практически все мобильные устройства используют ARM-процессоры. При создании программного обеспечения под архитектуру ARM разработчикам, как правило, приходится пользоваться различными виртуальными платформами, запускаемыми на компьютерах с процессорами x86.

Как отмечает PCWorld, HiKey 960 может использоваться и как платформа в DIY-проектах, но его реальное применение — использование в качестве основного компьютера, поскольку устройство обладает достаточной мощностью, по сравнению с другими одноплатными компьютерами. HiKey 960 использует восьмиядерный процессор Kirin 960 (четыре ядра Cortex-A73 и четыре Cortex-A53), 32 гигабайта встроенной памяти, три гигабайта LPDDR4 RAM и видеопроцессор The Mali-G71, который поддерживает разрешение до 4K (используемый интерфейс HDMI 1.2a поддерживает только 1080p). Компьютер совместим с операционными системами Android, инструкция по установке Android 7.1 опубликована в открытом доступе. Цена устройства составляет 239 долларов. Стоит отметить, что HiKey 960 не только ощутимо мощнее, но и дороже своих конкурентов. Существуют и другие одноплатные компьютеры: Raspberry Pi, Intel Edison, Asus Tinker Board, 64-битный PINE A64 и C.H.I.P. texnomaniya.ru №4 | ноябрь-декабрь |2017

3

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

ВХОДНЫЕ ФИЛЬТРЫ С ПОДДЕРЖКОЙ СТАНДАРТА IEC 60601-1 Фирма TE Connectivity (TE) выпустила серию входных фильтров Corcom IH, подавляющих электромагнитные помехи в медицинском оборудовании с незаземлёнными разъёмами питания C18. Новые розеточные входные фильтры также применяться в лабораториях, измерительных приборах. Согласно разработчикам, серия IH поможет производителям медицинских систем достичь соответствия международному стандарту IEC 60601-1, задающему определённые требования безопасности к оборудованию для домашнего использования. Рынок медицинских решений для дома будет расти в силу старения населения и тенденций удалённого наблюдения за больными благодаря развитию Интернета вещей. Серия IH соответствует строгим стандар-

там безопасности и предоставляет уровень защиты пациента – 2х MOPP (двойная изоляция). Фильтры способствуют ослаблению электромагнитных помех в частотном диапазоне 150 кГц – 300 МГц, что предписывается в стандартах FCC Part 15, EN55011 и EN55022. Фильтры спроектированы для оптимальной работы с медицинским оборудованием.

Корпус совместим с кабелями V-Lock, что минимизирует риск случайного отключения питания. Фильтры с 4,8мм контактами спроектированы для возможности быстрого подключения и сборки. Доступны варианты корпуса под монтаж с самофиксацией, а также с фланцами для сверхпрочной фиксации. datasheet.su

ХОЛДИНГ «ШВАБЕ» ПРЕДСТАВИЛ «УМНЫЙ» КАРДИОМЕТР Холдинг «Швабе», входящий в состав «Ростеха», представил телемедицинский комплекс для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний «Кардиометр-МТ» в интерактивной кардиовикторине в рамках Российского национального конгресса кардиологов, состоявшегося в Санкт-Петербурге, сообщает пресс-служба госкорпорации. Возможности комплекса были продемонстрированы в новом формате. Действующие врачи-кардиоло-

ги проверили свои силы, сразившись с техникой в ЭКГ-скрининге в рамках традиционной кардиовикторины. «Кардиометр-МТ» формирует предварительное заключение всего за несколько минут на основании системы автоматической расшифровки результатов ЭКГ, в базу которой встроено 500 тысяч верифицированных электрокардиограмм. Разработка функционирует уже в 14 регионах страны и Казахстане. shvabe.com

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЛЕР ШИМ Новый чип LT8711 – это контроллер ШИМ с токовым режимом, способный работать в различных конфигурациях, включая схемы синхронного понижения, повышения, SEPIC, преобразования ZETA DC/DC, а также несинхронного гибридного преобразования. В новинке вместо выходного диода применяется высокоэффективный p-канальный МОП-транзистор с током до 10 А, что обеспечивает чип LT8711 универсальностью применения в широком диапазоне схем автомобильного и промышленного назначения, в солнечной энергетике, в системах общего назначения.

4

№4 | ноябрь-декабрь |2017

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА + Контроллер LT8711 работает в диапазоне входного напряжения 4,5..42 В. На выходе напряжение зависит от выбранных внешних компонентов. Ток собственного потребления 15 мкА способствует продлению времени автономной работы схем при питании от батарей.

Burst-режим с малыми пульсациями на выходе обеспечивает высокой эффективностью при небольшой нагрузке. В схеме синхронного понижения компонент LT8711 может работать при коэффициенте запол-

нения до 100 %, что актуально при питании от разряжающейся батареи. Для стабилизации входного напряжения в чипе LT8711 используется вывод EN/FBIN, благодаря чему исключается повреждение высокоимпедансного источника, например, солнечной батареи. Этот вывод также применяется для подстройки блокировки при недостатке входного напряжения. Фиксированная частота переключения выбирается в диапазоне 100..750 кГц с возможностью синхро-

низации с внешним источником. Среди дополнительных возможностей: сдвоенные входы питания, вывод выбора топологии и подстраиваемый мягкий запуск. Контроллер LT8711 выпускается в 20-выводном корпусе TSSOP и корпусах QFN (3 х 4 мм). Версии с промышленным и расширенным температурным диапазоном работают при температуре перехода от -40 до +125 °C. Стоимость стартует с $2,30 при заказе от 1000 шт. datasheet.su

СОВЕРШЕННО БЕСШУМНЫЙ МИНИ-ПК Компания Compulab представила новый миниатюрный персональный компьютер fitlet2, работающий совершенно бесшумно благодаря безвентиляторному исполнению. В основе модели лежит четырехъядерный процессор Atom x7-E3950 тактовой частотой 1,6/2,0 ГГц. Также существуют версии с двухъядерным процессором Atom x5-E3930 (1,3/1,8 ГГц)

или четырехъядерным Celeron J3455 (1,5–2,3 ГГц).

Оперативная память до 16 Гб формата SO-DIMM. Отвода тепла – через верхнюю ребристую поверхность корпуса. Внутри мини-ПК есть место для твердотельного модуля формата М.2. Предусмотрены интерфейсы USB 2.0 и USB 3.0, кардридер, HDMI, miniDP, разъемы для наушников и микрофона. Цена новинки около $160. ichip.ru

СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ В ОКНАХ В наше время самым распространенным в быту альтернативным источником энергии являются солнечные панели. Традиционно их устанавливают на крышах частных домов или во дворах. Но с недавних пор стало возможным размещать эти элементы прямо в окнах, что позволяет использовать такие батареи даже владельцам обычных квартир в многоэтажных домах. При этом уже появились решения, позволяющие создавать солнечные

панели с высоким уровнем прозрачности. Именно такие энергетические элементы и следует устанавливать в окнах жилых помещений. К примеру, прозрачные солнечные панели разработали специалисты из Мичиганского Государственного Университета. Эти элементы пропускают 99 процентов проходящего через них света, но имеют при этом коэффициент полезного действия в 7%. novate.ru

UPRISE – ВЕТРЯНАЯ ТУРБИНА НА ПРИЦЕПЕ

Компания Uprise создала необычную ветряную турбину высокой мощности, которую можно использовать как в быту, так и в промышленных масшта-

бах. Этот ветряк располагается в прицепе, который может передвигать за собой внедорожник или дом на колесах. В сложенном состоянии с турбиной Uprise можно ездить по дорогам общего пользования. Но в развернутом состоянии она превращается в полноценный ветряк высотой пятнадцать метров и мощностью 50 кВт.

Uprise можно использовать во время путешествий в доме на колесах, для обеспечения энергией отдаленных объектов или обычных частных жилых домов. Установив эту турбину у себя

во дворе, ее владелец может даже продавать излишки электричества соседям. novate.ru

№4 | ноябрь-декабрь |2017

5

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

КИТАЙСКИЙ БЕЗРЕЛЬСОВЫЙ ПОЕЗД Китайская компания CRRC Corporation представила первый в мире безрельсовый поезд, работающий на «виртуальных рельсах», который начал работать в провинции Хунань в Китае. Автономный железнодорожный экспресс-транзит (АРТ) может уменьшить выбросы в атмосферу и оптимизировать трафик, а стоимость у него

меньше, чем строительство метро или трамвайной системы. Полностью электрический поезд может перевозить до 300 пассажиров в трех вагонах через города со скоростью 69 км в час. Для АРТ не нужны традиционные железнодорожные пути, с помощью датчиков его сенсорная технология различает пунктирные линии на улицах. АРТ поможет улучшить обще-

ственный транспорт в Чжучжоу, а затем начнет работу и в других городах Китая. Поезд может проехать чуть более 24 километров после 10-минутной зарядки. На АРТ установлена литий-титановый аккумулятор, система использует технологию быстрой зарядки. Длина поезда 31 метр, а вместо стальных колес он оснащен резиновыми шинами. Две кабины локомотива позволяют легче вписываться в повороты и исключают необходимость разворота. Продолжительность жизни безрельсового поезда запланирована около 25 лет. АРТ дешевле, чем типичный метрополитен, который стоит от 60 до 105 миллиона долларов США за километр. У электрических трамваев цена колеблется от 22,5 до 30 млн. долларов США за километр. Стоимость строительства АРТ составляет «примерно одну пятую инвестиций». facepla.net

МНОГО СЛОВ – МАЛО ДЕЙСТВИЙ! Компания General Electric проанализировала исполненные компанией заказы и начальное представление о них у заказчика. Результаты встревожили руководство компании. Слишком сильны расхождения между взглядами заказчиков на цифровые преобразования и промышленные инициативы IoT, которые их компании внедряли, и ожиданиями от их внедрения. Лица, ответственные за принятие решений, хоть и рассматривают IIoT как инструмент для роста своего бизнеса и конкурентоспособности, однако, подавляющее большинство руководителей с трудом представляют, что из себя на самом деле представляет эта технология. А потому не предпринимают действий, необходимых для получения реальных преимуществ. Основываясь на результатах исследования, аналитики создали «Индекс цифровой промышленной эволюции GE» для отслеживания реального прогресса цифровой трансформации. Индекс составлен путем опроса руководителей сотен американских компаний в пяти различных отраслях: промышленности, комму6

№4 | ноябрь-декабрь |2017

нальных услугах, электроэнергетике, транспортной сфере и аэрокосмической промышленности. Мнение участников оценивалось на основе позиции, выгоды, готовности инфраструктуры, наличия препятствий.

Аналитики считают положение дел тревожным и предупреждают: тормозящим фактором внедрения технологий «индустрии 4.0» становится недостаточная компетентность руководящего звена компаний в вопросах современ-

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА + ных технологий. Менеджерам компании рекомендовано сделать упор на информировании потенциальных заказчиков и текущих партнеров не только на технологических особенностей, но и начать с азов, разъясняя руководителям суть современных технологий простым

доступным языком. Заказчики должны понимать, каким именно способом новые технологии будут участвовать в управлении их бизнесом. За последние годы разрыв в образовании между управляющим звеном и узкими специалистами достиг таких

масштабов, что они перестали понимать друг друга, будто разговаривают на разных языках. В связи с этим растет спрос на «технических обозревателей» – людей, умеющих объяснять одним, что же имели в виду другие. ge.com

ВЫСОКОПЛОТНЫЕ ИБП СЕРИИ DPH МОЩНОСТЬЮ 500 КВА Компания Delta Electronics представила на российском рынке источники бесперебойного питания (ИБП) Modulon DPH мощностью 500 кВА. Эти ИБП с двойным преобразованием обеспечивают плотность мощности 55,6 кВА на один модуль высотой 3U. Благодаря модульной конструкции, ИБП обеспечивают гибкое конфигурирование для резервирования электропитания, а также позволяют наращивать мощность и выполнять масштабирование с возможностью «оплаты по мере роста» (payas-you-grow). В серии DPH также входят модели мощностью 75, 150 и 200 кВА. Высокая плотность мощности позволяет избежать избыточного увеличения размеров ЦОД еще на стадии проектирования. Модульные решения упрощают наращивание мощности и делют его более экономичным, чем традиционный ИБП в виде моноблоков. Высокая плотность мощности позволяет уменьшить пространство, занимаемое решениями по обеспечению питания и оставить больше места для ИТ-стоек.

Отказоустойчивая конструкция ИБП Modulon DPH 500 кВА предусматривает резервирование силовых модулей и сдвоенную CAN-шину, встроенную логическую схему управления и самосинхронизация. Дополнительным преимуществом адаптируемой модульной конструкции является возможность горячей замены важных компонентов. Доступно параллельное резервирование по схеме N+X (до 8 ИБП). Кроме того, возможность горячей замены модулей позволяет сократить время обслуживания на 50% по сравнению с традиционными ИБП. Кроме того, новый ИБП Delta имеет КПД преобразования тока до 96,5% при нормальной работе и 99% в экономичном режиме. Новая модель серии DPH оснащена сенсорным экраном, системой управления и мониторинга, а также системой контроля батарей. Большой цветной 10-дюймовый сенсорный экран позволяет просматривать записи в журнале событий и получать доступ к диагностической информации. osp.ru

SCHNEIDER ELECTRIC ОБНОВЛЯЕТ ЛИНЕЙКУ АВР Компания Schneider Electric обновляет линейку стоечных переключателей нагрузки (АВР). Устройства старшей серии AP77XX были сняты с производства, им на смену приходят модели линейки AP44XX, основная задача которых — обеспечение качественного гарантированного питания на уровне стойки с возможностью переключения критической нагрузки на резервный источник электроэнергии. Благодаря изменениям в схемотехнике, ключевые характеристики изделий были значительно улучшены. Линейка одноюнитовых переключателей нагрузки AP44XX предназначена для установки в серверные и телекоммуникационные шкафы. В моделях нового поколения время переключения сократилось до 10 мс, что гарантирует стабильное функци-

онирование ИТ-оборудования с одним блоком питания. Помимо этого, были улучшены протоколы безопасности, доработан веб-интерфейс, а модуль управления стал съемным и для его замены больше не требуется демонтаж устройcтва. «Новые АВР серии AP44XX найдут широкое применение в ЦОДах и серверных любого масштаба и конечно повторят успех легендарной линейки переключателей нагрузки APC AP77xx. Сокращенное до 10 мс время переключения, множество новых упрощающих эксплуатацию функций, улучшенная защита и интерфейс не оставят сомнений для перехода на новую модель, — комментирует Денис Шарапов, менеджер по развитию направления «Модульные центры обработки данных»

подразделения IT Division компании Schneider Electric. — Управление переключением может осуществляться локально, автоматически, а также администрироваться удаленно». Цветной LCD-дисплей наглядно отображает состояние переключателя и измеряемые параметры, а также позволяет быстро его настроить. Направление электропитания отображается визуально цепочкой светодиодов, а для обновления прошивки на фронтальной панели есть порт USBпорт. Быстрое срабатывание может сопровождаться возникновением электрической дуги, поэтому устройство оснастили оснащено системой защиты от залипания контактов — она также выполняет функцию синхронизации фаз при переключении. osp.ru №4 | ноябрь-декабрь |2017

7

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

ВИДЕТЬ ДАЛЬШЕ, БЫТЬ ТОЧНЕЕ МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ РАДИОВЫСОТОМЕР ПРВ-16БМ.03 ЗНАЧИТЕЛЬНО УЛУЧШИЛ СВОИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПО ОБНАРУЖЕНИЮ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ В современных вооруженных конфликтах система противовоздушной обороны играет важнейшую роль и определяет весь ход противоборства сторон. Именно поэтому действия западных коалиций преимущественно направлены на взлом несовершенной ПВО, чтобы затем беспрепятственно выполнять свои боевые задачи. Ключевым элементом всей системы обороны являются радиолокационные станции. В 1970-х годах на вооружение в СССР была принята подвижная импульсная радиолокационная станция сантиметрового диапазона, более известная специалистам, как радиовысотомер ПРВ-16. По своим техническим характеристикам он имел комплекс защиты от воздействия активных и пассивных помех, метеообразований и протяженных местных предметов, противорадиолокационных ракет, а также был оснащен аппаратурой пеленгования одиночного самолета-постановщика шумовой помехи, сигнализацией неисправностей оборудования и обеспечивал работу при отрицательных углах места (до -1,5°). Шло время. Совершенствовалась авиационная техника, ракетное вооружение. Соответственно потребовалась и кардинальная модернизация радиолокационных станций. После тщательного изучения рынка и возможностей белорусских предприятий военно-промышленного комплекса в 2007 году руководством ВВС и войск ПВО Министерства обороны было принято решение о модернизации радиовысотомеров ПРБ-16 на базе ОАО «Научно-исследовательский институт электронных вычислительных машин». Требовалось улучшить технические характеристики, избавиться от устаревших электро-вакуумных приборов, С этой целью в 2007-2008 годах ОАО «НИИЭВМ» провело опытно-конструкторскую работу, направленную на модернизацию первого радиовысотомера ПРВ-16 до уровня ПРВ-16БМ, который должен был выступать опытным образцом. Разработчики планировали повысить уровень защиты от активных и пассивных помех, дальность обнаружения цели, точность, снизить при этом энергоемкость и оптимизировать рабочее место оператора. Сделать это предполагалось за счет использования современной элементной базы, а также цифровых методов обработки

8

№4 | ноябрь-декабрь |2017

радиолокационной информации. В результате проведенной модернизации эксплуатационная надежность радиовысотомера была доведена до уровня современных РЛС. Модернизированный ПРВ-16БМ давал, меньшую погрешность при определении высоты воздушного объекта и мог работать в комплексе с радаром кругового обзора. Обновленный радиовысотомер получил высокую оценку специалистов радиотехнических войск ПВО Беларуси, был принят на вооружение и дал старт плановой модернизации всех ПРВ-16, состоящих на вооружении. Таким образом, с 2010 по 2016 год модернизации подверглось более 20 изделий, в результате чего были существенно повышены их тактико-технические характеристики. В настоящее время реализуется четвертый уровень модернизации радиовысотомера до уровня ПРВ-16БМ.03. Модернизации подверглись радиоприемный тракт, система автоматики, система управления вращением антенны и рабочее место оператора. В результате данной модернизации появилась возможность осуществлять отображение сигнальной и координатной информации, в автоматическом режиме определять координаты воздушных

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

Структурная схема модернизированного радиовысотомера ПРВ-16БМ.03

объектов (дальность, азимут, угол места, высота) с гораздо меньшей погрешностью, пеленг по азимуту и углу места на постановщик активных шумовых помех, имитировать воздушную обстановку для тренировки оператора, а также вести функциональный контроль модернизированной аппаратуры и документирование действий оператора. Принципиально новым элементом модернизированного приемного тракта стал разработанный непосредственно ОАО «НИИЭВМ» малошумящий высокочастотный транзисторный усилитель (МВТУ06.М2), который заменил лампу бегущей волны и позволил улучшить характеристики изделия по дальности обнаружения целей, определения ее координат и азимута, помехозащищенности, снизил энергопотребление изделия в целом. Следует отметить, что МВТУ – это инновационное изделие, которое создано Наименование характеристик

Значение характеристик ПРВ-16

ПРВ-16БМ.03

1000 1000

100 60

150 250

100 200

2°

1,5°

10

5,9

28 2

35 4

—

30

Среднеквадратичная ошибка определения координат целей: - по дальности, м: в амплитудном режиме, не более в когерентном режиме, не более - по высоте, м: при Нц < 1000 м, не более при Нц > 1000 м, не более - по азимуту, не более Коэффициент шума приемного устройства: - при выключенном режиме силового приема, не более, дБ Коэффициент усиления приемного тракта, не менее, дБ Радиорадиовысотомер позволяет выполнять тренажно-имитационные функции: задание ВО, не менее Автоматическое обнаружение целей на одном азимуте, не менее

благодаря освоению и использованию в производстве современных технологий по созданию СВЧ-устройств. Кроме того в приемном тракте реализованы наукоемкие методы обработки цифровой информации, позволяющие, в комплексе с другим модернизированным оборудованием, добиться больших возможностей изделия по обнаружению низколетящих малозаметных воздушных объектов. Новое рабочее место оператора было оснащено высокопроизводительным вычислителем, разработанным также ОАО «НРШЭВМ» специально для модернизации данного радиовысотомера, который производит все необходимые вычисления и обмен информацией, в автоматическом режиме взаимодействует с другими РЛС по согласованным протоколам обмена данными. В целях повышения стабильности питающего напряжения, снижения энергопотребления, повышения надежности электропитания в изделии установлен инновационный преобразователь частоты (напряжения) и шкаф автоматики с элементами силовой коммутаций. В результате проведенной модернизации срок эксплуатации радиорадиовысотомера продлён на 10 тысяч часов. При этом наработка на отказ обновленной части аппаратуры составляет не менее 1000 часов. За счет применения современной микроэлектронной компонентной базы электропотребление высотометра уменьшилось на 30%. По тактико-техническим характеристикам, дальность обнаружения воздушных объектов с эффективной отражающей поверхностью (ЭОП) площадью 1 м2 у ПРВ16БМ.03 возросла по сравнению с ПРВ-16 на высоте 100 метров – на 5 км (с 35 до 40 км), на высоте 500 метров – на 30 км (c 70 до 100 км), на высоте 1000 метров – на 10 км (со 110 до 120 км) и на высоте 3000 метров – на 17 км (со 170 до 187 км). Обновленный радиовысотомер стал способен эффективно обнаруживать и сопровождать, как современные, так и перспективные средства воздушного нападения. niievm.by №4 | ноябрь-декабрь |2017

9

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

ОБЗОР РЫНКА КОМПОНЕНТОВ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ «Силовая электроника» не слишком удачный перевод английского выражения «power electronics». В такой интерпретации несколько искажается содержание этого инженерного и промышленного направления, поскольку power electronics — та часть электронной отрасли, которая работает с электрической энергией, и данное словосочетание правильнее было бы переводить как «энергетическая электроника». И здесь неважно, какова величина мощности, напряжения или тока, важно, что объектом является электрическая энергия, а не сигналы или информация. ИВАН ПОКРОВСКИЙ, руководитель Информационно-аналитического центра современной электроники Современная силовая электроника обеспечивает преобразование электроэнергии в очень широком диапазоне мощностей – от милливатт до гигаватт. До недавнего времени силовая электроника выполняла в основном обеспечивающую функцию по отношению к оборудованию информационных технологий – питала его необходимой энергией. Соответственно и рынок силовой электроники развивался в фарватере ИТ-индустрии: от аналоговой аппаратуры к цифровой, от стационарных устройств к мобильным, от корпоративных серверов к огромным дата-центрам. Для многих направлений цифровой электроники именно электропитание становится ключевой проблемой, от решения которой зависит дальнейшее повышение основных потребительских характеристик (производительность, надежность, автономность и т. д.).

Таблица 1 – Гибрибные и электрические автомобили значительно увеличивают рынок силовой электроники Стоимость электронных компонентов в автомобиле (USD) MOSFETs Analog ICs Other Total Эконом-класс 17 12 174 205 Бизнес-класс 18 15 231 264 Люкс 20 23 385 428 Гибридные автомобили 193 42 351 586 Класс автомобиля

Однако область применения силовой электроники не ограничивается ИТ-индустрией. Силовая электроника является принципиально важным элементом замещающих технологий, которые распространяются на рынках электротехники и электроэнергетики. Термин «замещающая» означает, что силовая электроника предлагает решения, позволяющие вытеснять традиционную, неэлектронную продукцию или перераспределять стоимость в пользу электроники. В будущем, скорее всего, стоимость автомобильного электропривода сравнится с ценой двигателя внутреннего сгорания, но в то же время спрос на компоненты силовой электроники вырастет более чем в 10 раз, и это без учета потребностей заправочной инфраструктуры. Число промышленных и бытовых электродвигателей, оснащенных частотными регуляторами, постоянно 10 №4 | ноябрь-декабрь |2017

растет. Также, по оценкам IR, количество частотнорегулируемых приводов почти утроилось за пять лет, с 2010 по 2015 год. Плавный пуск позволяет использовать двигатели меньшей мощности, а это значит, что уменьшается материалоемкость оборудования, деньги перераспределяются из металлургии в силовую электронику. Кроме того, регулируемый электроникой привод становится все более надежным и начинает замещатьвытеснять традиционные пневматические и гидравлические системы управления в промышленности, на морском, воздушном и железнодорожном транспорте. Это значительный рынок, но он не сопоставим со спросом, который ожидает силовую электронику в набирающей обороты робототехнической промышленности. Еще одна область применения силовой электроники – электроэнергетика. В солнечной энергетике только 20–30% стоимости приходится на фотоэлектрические элементы, остальные 70–80% определяют инвертор и аккумуляторы. Таким образом, от преобразователей электроэнергии зависит конкурентоспособность всей солнечной энергетики. Нет сомнений, что по мере снижения стоимости аккумуляторов и инверторов область применения солнечных батарей будет быстро расширяться и создавать все больший спрос на силовую электронику. Распространение ветровой электроэнергетики в некоторых странах привело к впечатляющим результатам. Так, за 25 лет развития альтернативной энергетики Дания полностью закрыла свои потребности и перестала импортировать электроэнергию. На рисунке 1 представлен слайд из презентации профессора Фреде Блобьерга на конференции IPCDC в Москве.

Рисунок 1 – Потребление энергии и виды источников

ЭЛЕКТРОНИКА + На вопрос участника конференции: «Куда будете девать избыточную электроэнергию?» – профессор Блобьерг ответил в шутку: «Продавать в Россию». Трудно оценить, какова доля правды в этой шутке, но представленная информация говорит о том, что технологии силовой электроники могут принципиально изменить роль стран на рынке энергоносителей. На данном слайде видно, как выросла доля «местной» электрогенерации. Это не обязательно солнечные или ветровые установки, это могут быть небольшие тепловые станции, генераторы электроэнергии, которые подключены в общую сеть. Концепция распределенной электрогенерации и интеллектуальных электросетей (smart-grids) быстро распространяется во многих странах, дополняя централизованную энергогенерацию. Подключение местной электрогенерации в сеть требует использования современных сложных преобразователей. И это огромный потенциал спроса на все компоненты силовой электроники. Для того чтобы соответствовать требованиям новых рынков, разработчики силовой электроники должны постоянно повышать основные характеристики своей продукции. Наиболее важные задачи, от решения которых зависит не только конкурентоспособность продукции, но и развитие всего рынка: • повышение КПД; • повышение удельной мощности преобразователей; • повышение климатической стойкости и надежности; • снижение стоимости.

Рисунок 2 – Ключевые технологические области источников питания Наиболее важные технологии, развитие которых позволяет решать эти задачи: • использование новых полупроводниковых материалов: GaN в низковольтных применениях с высокими техническими требованиями и SiC в высоковольтных применениях;

МОНИТОРИНГ • использование 300-мм пластин в производстве традиционных кремниевых полупроводниковых компонентов для снижения стоимости и проникновения на рынки, особенно чувствительные к цене; • снижение стоимости пленочных конденсаторов, которые имеют значительные технические преимущества по сравнению с электролитическими; • использование нанокристаллического железа вместо традиционных ферритов, что особенно актуально для конвертеров на транспорте и альтернативной электроэнергетики; • цифровые системы управления преобразователями электроэнергии; • технологии сборки и корпусирования силовых модулей. Как смещается фокус научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в силовой электронике, показано на слайде из презентации профессора Милана Йовановича, вице-президента по исследованиям и разработкам Delta Power Electronics Laboratory. Презентация состоялась на конференции IPCDC в Москве. По оценкам, основанным на исследовании 2016 года, объем российского рынка силовых полупроводниковых компонентов составил в 2015 году около 120 млн долларов. Из них примерно половина приходится на силовые интеллектуальные модули, а другая половина – на рынок силовых дискретных компонентов и сборок. Компания Infineon после поглощения International Rectifier занимает на этом рынке около 40%. Другие крупные игроки – STMicroelectronics, Semikron, Fuji Electric, Mitsubishi Electric, IXYS – имеют рыночные доли в пределах 10%. Достойную конкуренцию зарубежным поставщикам на рынке силовых полупроводниковых компонентов составляют российские производители «Электровыпрямитель» и «Протон электротекс». Обе компании работают преимущественно на гражданских рынках, обе успешно развивают экспортные поставки, что является хорошим подтверждением конкурентоспособности их продукции. Объем отечественного рынка преобразователей электроэнергии (конечного оборудования силовой электроники), по нашим оценкам, в 2015 году превысил 2 млрд долларов. Доля российского оборудования здесь составляет около 30%. В основном российские компании выпускают преобразователи большой мощности для нефтегазовой промышленности, транспорта, электроэнергетики, базовых станций сотовой связи. До 2015 года конкурировать с китайской продукцией на рынке преобразователей малой мощности было очень сложно. Однако после девальвации рубля российское производство получило ценовое преимущество, и это дает толчок проектам по разработке и производству массовой продукции для рынков ЖКХ, промышленных, офисных и даже бытовых применений. vestnikmag.ru №4 | ноябрь-декабрь |2017

11

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

КАК СЧИТАЮТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ В МИРЕ В 2017 году Казахстан провел World Expo. В стране построен настоящий «город будущего» по проекту Адриана Смита и Gordon Gill Architecture. Этот город разместится на площади в 173 гектара. Доминирующей частью станет сферический павильон, представляющий Казахстан. Вместе с другими 28 зданиями, включая научный центр, театр на 1000 мест, отели и офисы, он будет объединен в единую умную электросеть (smart grid), в которой здания будут иметь коэффициент энергоэффективности от 30-40% до 75% за счет использования возобновляемых ресурсов. АНАСТАСИЯ СИМАКИНА Современные архитекторы и инженеры представляют города в ближайшем будущем именно так: возобновляемые энергоресурсы, «умные» здания и, конечно, высокая степень оснащения современными технологиями учета.

ства, должно быть установлено 53 млн умных счетчиков энергии к 2020 году. В целом, согласно решению политиков Евросоюза, к 2020 году 80% домохозяйств должны быть оснащены умными приборами учета энергии и газа. В Азии и Тихоокеанском регионе, во многом благодаря Китаю, проникновение smart meters ожидается на уровне 70% в 2022 году.

Рисунок 1 – Проект Адриана Смита и Gordon Gill Architecture для Казахстана: город будущего не может обойтись без smart grid.

Рисунок 2 – Проникновение smart meters на рынке электроэнергии по регионам, 2012-2022. Источник: Navigant Research.

Технологии М2М составляют основу современной экономики устойчивого развития. И новое поколение промышленных интеллектуальных измерительных приборов (smart meters) демонстрирует, какой потенциал М2Мсоединения имеют для трансформации мировой экономики. В энергетической отрасли развитие smart meters позволит эффективно контролировать объем потребляемой энергии по всей цепочке, повышая эффективность национальных энергосистем на порядок. Smart meters тесно связаны с понятием smart grid – современных, технически оснащенных сетей передачи ресурсов, где благодаря специальным ИТ-решениям достигается полный контроль за трафиком и могут быть реализованы функции продвинутого мониторинга и анализа. Для конечных потребителей развитие smart meters – это возможность контролировать свое энергопотребление онлайн и выбирать более гибкие тарифы на носители. Для генерирующих, сбытовых, дистрибьюторских компаний такие технологии прежде всего обещают сокращение операционных издержек и рост прибыльности.

По прогнозам Navigant Research, к 2020 году в мире будет более 830 млн умных измерительных приборов. Лидерами среди стран будут Китай (только здесь – 437,8 тыс.), США, Япония, Франция, Италия, Германия, Бразилия, Великобритания и другие.

Многообещающие перспективы Сегодня многие страны инвестируют в smart grid и smart meters. В Великобритании, по планам правитель12 №4 | ноябрь-декабрь |2017

Таблица 1 – Топ-10 мировых рынков по числу установленных приборов smart meters к 2020 году. Источник: Navigant Research Страна Китай США Япония Франция Италия Германия Бразилия Великобритания Испания Южная Корея Всего

Установлено приборов 437 847 228 132 042 022 58 750 000 35 300 000 33 600 000 32 900 000 29 576 569 26 920 000 21 800 000 21 328 625 830 064 443

Аналитики Navigant Research полагают, что выручка на рынке smart meters составит $5,3 млрд в 2022 году. Самым

ЭЛЕКТРОНИКА + успешным годом станет 2018 год с выручкой $7,4 млрд. Есть и другие оценки: по подсчетам Grand View Research, мировой рынок smart meters к 2020 году достигнет 165,5 млн единиц и $22.18 млрд выручки, при этом более 80% рынка будет приходиться на приборы, установленные в домовладениях. По мнению компании Marketsandmarkets, в конце 2014 года объем мирового рынка smart meters составил $11,18 млрд . Такие разницы в оценках обусловлены различием методик, но в целом дают представление о том, что рынок умных измерений представляет собой многомиллиардную перспективную индустрию.

Рисунок 3 – Поставки приборов smart meters по регионам, 2012-2022 годы. Источник: Navigant Research.

МОНИТОРИНГ Драйверы и факторы В бурно развивающихся странах Юго-Восточной Азии, Индии, Африки и Южной Америки развитие и переоснащение инфраструктуры электросетей стало ответом на развитие промышленности и увеличение спроса на электроэнергию. В снабжении электроэнергией нуждаются не только индустриальные объекты, но и 1,2 млрд населения: 17% от всей популяции планеты. В Европе, Северной Америке, Австралии и Новой Зеландии поставщики электроэнергии в большей степени сконцентрированы на развитии технологии «умных» измерений и продвинутых инструментов анализа объемов поставляемых и потребляемых мощностей (в том числе за счет технологий работы с большими данными). Предприятия в странах с развитой экономикой в целом стремятся улучшить менеджмент управляемых ими сетей, так как их прибыли продолжают снижаться. В частности, по данным Bloomberg New Energy Finance, многие европейские коммунальные предприятия потеряли до 50% своей рыночной стоимости с 2010 года. Что подогревает развитие индустрии smart grid на международном уровне? Прежде всего это климатические изменения планетарного масштаба, которые вынуждают правительства и производственные компании внедрять более эффективные модели расходования и потребления энергоносителей («зеленые» технологии). К этому, кстати, призывает Рамочная конвенция ООН об изменении климата, подписанная большинством стран мира.

Разные страны – разные подходы Мировой рынок smart grid развивается очень бурно и в переоснащение электросетей вкладываются значительные средства. Важно, что эти процессы протекают не только на западе. Еще в 2013 году Китай превзошел США по объему рынка «умных сетей». Однако, от региона к региону драйверы этого рынка различаются. Конечно, центральный мотив модернизации у всех стран общий: коммунальные предприятия стремятся к сокращению операционных расходов в борьбе за прибыльность и делают ставку на повышение эффективности работы за счет современных технологий. Администрация международной торговли США (входит в Министерство торговли) опубликовала отчет за апрель 2016 года, в котором содержались результаты анализа состояния 34 рынков на предмет уровня развития smart grid. Так, было выделено топ-10 мировых рынков (в порядке убывания): Канада, Мексика, Япония, Саудовская Аравия, Австралия, Великобритания, Китай, Индия, Вьетнам и Франция. При составлении рейтинга во внимание принимались потенциал рынка smart grid, торговые отношения с другими странами в этом аспекте, инвестиции в сектор энергетики и состояние экономики конкретной страны. По сравнению с 2015 годом, быстрый рост в рейтинге показали Мексика (+9), Индия (+13), Испания (+16). Зато серьезно сдали позиции Сингапур (-14), Бразилия (-13) и Колумбия (-10).

Рисунок 4 – Червь Slammer в 2003 году оставил без электроэнергии 50 млн человек в США: smart grid позволяют обеспечить принципиально иной уровень безопасности объектов энергосети Кроме того, smart grid является частью концепции «умного города» (smart city): эта концепция предусматривает развитие целого комплекса технологий IoT на базе мегаполисов для управления транспортной и коммунальной инфраструктурой, средствами безопасности и видеонаблюдения, а также развития сервисов для горожан. Интернет вещей также активно внедряется в энергоси№4 | ноябрь-декабрь |2017

13

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

стемы, в первую очередь в виде «умных» контрольно-измерительных приборов, которыми оснащаются сети для достижения полного контроля над ними и ресурсами. Кроме того, на базе smart grid можно внедрять современные системы безопасности: сегодня задача защиты электросетей нередко переходит в разряд вопросов национальной безопасности. Например, в 2003 году в США без электроэнергии осталось 50 млн человек из-за атаки вируса Slammer (Blaster). А в 2010 году компьютерный червь Stuxnet поразил серверы Иранской ядерной программы. Если бы он не был вовремя обнаружен специалистами, то мог бы отбросить развитие данной программы на десятилетия назад. Эта хакерская атака на Иран официально была признана военной и политически окрашенной. Более того, в 2013 году «Лаборатория Касперского» сообщала о том, что Stuxnet оказалась заражена одна из российских АЭС. Развитие smart meters и smart grid в разных странах происходит неравномерно: здесь играют роль и политическая воля, и экономические возможности, и множество других факторов. Вот только несколько примеров, демонстрирующих, насколько индивидуально формируется данная индустрия в каждой конкретной стране.

что уже создало драматическую ситуацию с экологией в большинстве местных мегаполисов. Поэтому китайское правительство делает ставку на возобновляемую энергию и атомные ресурсы, развитие которых позволит удовлетворить растущий внутренний спрос на энергоносители: по прогнозам, он будет увеличиваться на 4% ежегодно в ближайшую пятилетку. И если в целом энергосектор Китая вырос в денежном выражении на 2% в год, то сегменты возобновляемой энергии, энергоэффективных технологий и smart grid – на 16%, 25% и 34% соответственно.

Канада Канада является признанным мировым лидером развития smart grid. Вместе с этим страна сохраняет за собой большой потенциал для развития подобного рода технологий, поскольку часть инфраструктуры в Канаде морально устарела. Провинции Альберта и Онтарио планируют сделать многомиллиардные инвестиции в модернизацию энергосетей. Общая мощность выработки энергосети Канады оценивается в 133 Гвт, причем страна поставляет часть электроэнергии в США (только в 2013 году экспортировалось 62 млрд Квт в час). Хотя в Канаде и развивается использование альтернативных источников энергии, из всех мощностей 77 Гвт приходится на гидроэлектростанции. 80% генерирующих мощностей страны в течение 10-15 лет будут модернизированы. По оценкам Natural Resources Canada, индустрия smart grid в стране вырастет в объеме с $520 млн в 2011 году до $2,1 млрд в 2020 году. Большинство домохозяйств Канады оснащены «умными» измерительными приборами для контроля за потребляемой электроэнергией, но процесс оснащения ими будет продолжаться: до 2018 года будет устанавливаться около 1 млн таких приборов ежегодно. Лидером среди регионов страны по части умных измерения остается Онтарио: здесь 2,6 млн потребителей имеют интерактивный доступ к показаниям датчиков через сервис мониторинга под названием «Green Button» («Зеленая кнопка»). Китай Китай лидирует по объему инвестиций в smart grid среди других мировых стран. При этом в энергетике Китая продолжает доминировать угольный сегмент, 14 №4 | ноябрь-декабрь |2017

Рисунок 5 – Смог на улицах Пекина: ставка на возобновляемую энергетику и smart grid должен улучить экологию страны. С 2010 году страна вкладывает средства в развитие умных сетей. Так, крупнейшая китайская вертикальноинтегрированная компания в данной отрасли State Grid Corporation of China (SGCC) ставила в план 2011-2015 года увеличение объемов инвестиций в умные сети на 68%. В период 2016-2020 компанией на эти же цели будет потрачено $243,2 млрд. Конечно, подобные решения не могут не вызывать рост рынка smart meters. Только в 2015 году количество установленных по тендерам умных электроприборов и счетчиков составило 425.8 млн, а годовые инвестиции составили $1,4 млрд. Ожидается, что к 2019 году они достигнут $2,9 млрд. По данным GTM, к 2020 году на Китай будет приходиться 24% мирового рынка smart grid, что эквивалентно $96 млрд. Бразилия Бразильский рынок электроэнергии находится в сильной зависимости от гидрогенерирующих предприятий, на которые приходится 80% генерируемой в год энергии. В целом рынок имеет множество внутренних проблем, а потребители страдают от постоянного роста цен на носители. Рынок поставщиков электроэнергии сильно монополизирован: его треть контролируется государственной Eletrobrás, более того, большинство энерголиний в стране принадлежат государству (их

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА + оператором также является государственная ONS). Только в сегменте конечной дистрибуции приватизация привела к появлению реальной конкуренции: в стране существует около 60 конечных провайдеров. В целом, из-за депрессии в экономике Бразилии спрос на энергоносители будет расти медленно: на 1,3% в 2015-2020 годы, что не отменяет необходимости инфраструктурной модернизации.

5,7% мировой электроэнергии в 2013 году. Дефицит энергопоставок в отдельные регионы Индии достигает 5-25%. Блэкаут 2012 года, оставивший без света 620 млн человек, до сих по остается сильным аргументом в пользу модернизации инфраструктуры.

Рисунок 6 – В Индии 300 млн человек не имеют доступа к электроэнергии, что не мешает местному правительству строить планы по созданию 100 умных городов. Рисунок 6 – Итайпу́ является крупнейшей ГЭС в мире по выработке электричества в год. Это чудо инженерной мысли стоимостью более 15 млрд. долларов находится на реке Парана на границе Бразилии и Парагвая. В 2012 году правительство Бразилии представило амбициозный план, согласно которому должны быть инвестированы $235 млрд в создание гидроэлектростанций на 36 Гвт, предприятий биоэнергетики, которые обеспечат 12 Гвт, и электростанций на основе энергии ветра на 11 Гвт. Согласно плану от 2011 года, к 2020 году 18 Гвт энергии в стране к 2020 году должно генерироваться за счет возобновляемых ресурсов. Но в целом энергоинфраструктура страны остается достаточно архаичной. В декабре 2015 года Министерство ресурсов и энергетики Бразилии заявило, что намерено привлечь $25 млрд инвестиций в энергетику к 2030 году. Часть этих средств должно быть потрачено на установку 2,7 млн солнечных генераторов: сейчас на этот сегмент приходится менее 1% генерации при том, что климат страны благоприятствует. Тем не менее, рынок умных измерений находится в зачаточном состоянии и требует регулятивного вмешательства со стороны соответствующих местных органов – ANEEL и INMETRO. Индия Для правительства под руководством индийского премьера Нарендры Моди обеспечение всех регионов страны достаточным количество энергоресурсов является первостепенной задачей. В Индии проживает 18% мирового населения, но страна потребляла только

Главная цель – обеспечить стабильными энергопоставками 300 млн людей, которые вообще не получают электроэнергию, а также те 250 млн, которые имеют доступ к ней на несколько часов в сутки. Bloomberg New Energy Finance указывает, что для этого генерирующие мощности страны должны быть увеличены вчетверо. К 2030 году для этого потребуются инвестиции в размере $750 млрд. Э н е р г о с е т и с т р а н ы у п р а в л я ю т с я Po w e r G r i d Corporation. В ближайшие 5 лет компания намерена вложить $18 млрд в развитие сетей, включая умные технологии. По оценкам индийского министерства энергии, всего требуется инвестировать $50 млрд за десять лет. При этом если промышленные компании могут покупать ресурсы напрямую у генерирующих компаний, частные и более мелкие организации получают энергию через дистрибуторов: в ряде штатов они государственные, а в ряде – частные, как например в Мумбаи, Калькутте, Ахмедабаде. Бизнес большинства дистрибуторов не прибылен: исправить ситуацию опять же могут вложения в smart инфраструктуру. Минэнерго разработало дорожную карту по развитию smart grid, для ее выполнений учреждена National Smart Grid Mission (NSGM), которая только в 2015 году получила финансирование в размере $72 млн (предусмотрено $155 млн на пять лет). Кроме того, в Индии существует национальная инициатива в области М2М, которая так и называется: National Telecom Machine-to Machine.

M2M Roadmap - это документ, представляющий собой первую национальную инициативу в области IoT. Пилотная программа по развитию smart grid в Индии позволит установить умные измерительные приборы для 20 тыс. потребителей. Более того, Индия анонсировала №4 | ноябрь-декабрь |2017

15

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

амбициозный план по созданию 100 умных городов: по 20 ежегодно будут получать соответствующее финансирование. Япония Энергорынок Японии до сих пор не смог оправиться от памятного землетрясения 2011 года, спровоцировавшего выход из строя АЭС в Фукусиме, а также последовавших за этими событиями жестких регулятивных нововведений. Более того, в результате этих событий правительство страны резко взяло курс на усиление энергобезопасности, в том числе посредством smart grid. На рынке Японии доминируют 10 региональных предприятий, которые контролируют генерацию, трансмиссию и дистрибуцию ресурсов. При этом цены на носители традиционно остаются высокими, а уровень потребления – низким, в силу в том числе местного менталитета. За последние 4 года все предприятия взяли курс на умные измерения энергии, взяв план на оснащение соответствующими приборами в общей сложности 80 млн домохозяйств, дедлайн для реализации этих планов – 2025 год, и уже в 2015 году Япония превзошла Китай по объему инвестиций в smart meters. Также правительство страны заинтересовано в развитии «чистых» технологий энергогенерации, что также стимулирует развитие smart grid: энергоэффективность должна быть обеспечена на уровне в том числе отдельно взятых домовладений.

Bloomberg New Energy Finance прогнозирует установку от 6 до 10 млн умных электроприборов в Японии ежегодно вплоть до 2022 года.

Рисунок 7 – Ядерный инцидент на Японской АЭС Фукусима заставит правительство страны усилить меры энергобезопасности: также за счет smart grid.

16 №4 | ноябрь-декабрь |2017

Мексика Энергореформа 2014 года сделала Мексику одним из наиболее перспективных мировых рынков smart grid: целью данной реформы является либерализация сегмента генерации, а также развитие конкуренции. Государственная Comisión Federal de Electricidad (CFE) ранее управляла практически всей трансмиссией и дистрибуцией электроэнергии в стране, в результате реформ она была разделена на 10 самостоятельных предприятий. Также в ходе реформ был создан независимый оператор сетей, CENACE, благодаря которому потребители получили возможность покупать ресурсы напрямую у производителей. Все это сделало возможным трансформацию монополизированного рынка, где CFE единолично обслуживала 40 млн человек, в современный и эффективный. Ряд представленных проектов предполагал внедрение в стране только в 2015 году 700 тыс. приборов smart meters, а в 2016 году – еще 2 млн. В августе 2015 года также было объявлено, что Мексика инвестирует $330 млн в smart grid за три года. Только частные инвестиции в энергетику страны до 2018 года оцениваются в $62,5 млрд. Потенциал рынка smart grid будет также расти по мере освоения возобновляемых источников энергии. Саудовская Аравия Энергетический рынок страны серьезно вырос за последние 20 лет, в ближайшие годы объем электрогенерации в стране будет расти на 5% ежегодно. Эти дополнительные 2-4 Гвт должны обеспечить растущий спрос Саудовской Аравии на энергоресурсы. Среди стран Залива рынок электроэнергии Саудовской Аравии является крупнейшим, и здесь доминирует по большей части принадлежащая государству Saudi Electricity Company (SEC). На нее приходится 75% генерации, два других крупных игрока – Saline Water Conversion Corporation (SWCC) и Saudi Aramco. SEC уже инициировала ряд масштабных проектов модернизации инфраструктуры: с 2000 года ее сети передачи увеличились на 50%, а инвестиции в их развитие до 2020 года составят $80 млрд. это, в частности, позволит сократить потери электроэнергии на протяжении сети дистрибуции, достигающие сейчас до 9% передаваемой энергии. SEC сделала наличие умных измерительных приборов необходимым условием обслуживания потребителей, они устанавливаются повсеместно. Инвестиции Саудовской Аравии в smart grid составят $24 млрд в ближайшие десять лет. Как видим, большинство мировых правительств, и это относится не только к странам «первого эшелона», решают проблему внедрения умных измерений в энергетике в меру своих возможностей. Так что в городах smart meters в ближайшие несколько лет станет совершенно обычным явлением. iot.ru

ЭЛЕКТРОНИКА +

МОНИТОРИНГ

УМНЫЕ СЕТИ ДЛЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ Из-за роста численности населения Земли, а также роста доли городского населения – до 86% к 2050 году, городам необходимо будет решать проблемы с обеспечением населения продовольствием, водой электроэнергией и т.д. Оптимизировать поставки энергоресурсов частным потребителям позволят автоматические системы коммерческого учета электроэнергии, а также умные сети. В России развитию интеллектуальной энергетики будут способствовать проникновение новых технологий Интернета вещей и принятие законов, направленных на повышение энергоэффективности. АЛЕКСАНДР БУТУСОВ Городам потребуется больше энергии По прогнозам экспертов ООН, к 2050 году численность населения Земли вырастет до 10 млрд. В связи с этим обострятся проблемы с продовольствием, получением коммунальных ресурсов (воды, газа, электроэнергии) и т.д. Сегодня 75% всех энергоресурсов потребляются в городах, а численность городского населения составляет 53%. К 2050 году численность городского населения вырастет до 86%. Поэтому на Земле будет потребляться на 50% больше электроэнергии, чем сейчас, подсчитали аналитики Schneider Electric.

По данным за 2013 год, общий износ распределительных электрических сетей в России достиг 70%. Потери электроэнергии в некоторых регионах составляли 40%. По оценкам «Россетей», в 2016 году розничный энергорынок России был оснащен автоматизированным учетом на 9%. Как отметил в ходе своего выступления на форуме ENES в 2017 году глава Минэнерго России Александр Новак, 60-80% населения развитых стран проживает в городах, а потребление энергоресурсов там не растет благодаря принятым программам энергоэффективности и цифровым технологиям. В развивающихся странах только 30-40% населения проживает в городах, но потребление энергоресурсов стремительно растет. Решить проблемы мегаполисов помогут реализация концепций «умный город» и интеллектуальных энергосетей. Так, в мире существуют успешные примеры снижения потребления в городах электроэнергии на 30% и водных ресурсов на 15%. К 2020 году перед правительством России стоит задача повысить энергоэффективность экономики на 40%, добавил Александр Новак. Отчасти поэтому в мире количество мегаполисов, реализующих проекты умных городов, интеллектуаль-

ного учета и умных электросетей, постоянно растет. Эксперты консалтинговой компании ABI Research весной 2017 года спрогнозировали, что до 2022 года рост количества умных счетчиков, отслеживающих потребление электроэнергии, воды и газа, окажется двукратным. Это произойдет на фоне развития технологий энергоэффективных сетей большого радиуса действия (LPWAN). Объем прибыли мобильных операторов от подключения электросетей и умных счетчиков к 2026 году составит $26 млрд, спрогнозировали аналитики. Согласно прогнозу, к 2022 году в Европе будет насчитываться 158 млн интеллектуальных приборов учета, подключенных к LPWA-сетям. Сейчас порядка 60 млн счетчиков европейцев не оснащены возможностями дистанционной передачи показаний. Согласно подсчетам Еврокомиссии, к 2020 году будут заменены 200 млн счетчиков энергии и 45 млн счетчиков газа. К обозначенному времени такие устройства будут установлены у 72% потребителей электроэнергии и 40% потребителей газа. И все же на динамику этого роста будут в первую очередь влиять инициативы городских администраций и правительств стран. К примеру, в 2014 году правительство Великобритании задачу оснащения жилья граждан умными счетчиками признало национальной. По данным ABI Research, в Великобритании уровень проникновения интеллектуальных приборов учета на конец 2016 года составлял менее 10%. В 2017 году результаты опроса MoneySuperMarket показали: интеллектуальными приборами учета пользуется только 16% жителей Объединенного Королевства. Также, по данным ABI Research, правительство Индии планировало реализовать 15 «пилотов» в сфере умного учета, но семь из них даже не начинались. Агентство по регулированию энергетики ANEEL Бразилии, к примеру, отказалось от планов по переводу жителей в кратчайшие сроки ан умные счетчики. Как сети умнеют Отечественные эксперты оценивают рынок умных сетей в $800 млрд до 2035 года. Наиболее известный проект умных сетей реализуется в Калининградской области «Россетями» и их дочерней компанией «Янтарьэнерго» с 2014 года. Он состоит из трех этапов. №4 | ноябрь-декабрь |2017

17

МОНИТОРИНГ Этап первый: автоматизация центров питания и сетей. Определить аварию на сети теперь можно за считанные секунды, поврежденный участок определяется автоматически. Специальные устройства – реклоузеры, сохраняют подачу электроэнергии основной части потребителей. Раньше для выявления повреждений и ликвидации последствий аварии приходилось отправлять более пяти бригад в сутки. Операции производились на месте, ремонтные бригады находились на постоянной связи с диспетчерами. Время устранения нарушений могло превышать шесть часов. Сейчас бригады выезжают только единожды, для ликвидации аварии. Обесточивается до десяти трансформаторных подстанций и максимум 900 жителей. Раньше этот показатели были значительно выше: 20-30 подстанций и более 3 тыс. человек. К тому же время ликвидации последствий аварий сократилось до 49 минут. Этап второй: внедрение интеллектуального учета (счетчиков). Планируется, что до конца года более 70 тыс. интеллектуальных счетчиков будет смонтировано до конца 2017 года. Сейчас установлена лишь четвертая часть от этого количества. Но даже это позволило сократить потери на сетях почти на 1% или на 30 млн рублей. Ежегодно коммерческие потери составляют 200 млн рублей в год, но и их планируется ликвидировать к 2018 году. Этап третий: повышение наблюдаемости и управляемости объектов сети 0,4 - 15 киловольт завершится в 2018 году. Умным сетям – умный учет В 2011 году правительство России рассчитывало, что для реализации программы энергоэффективности к 2020 году в России будет установлено более 100 млн интеллектуальных приборов учета взамен существующих индукционных и простых электронных счетчиков. По оценкам экспертов ГК «Оптима», количество установленных умных счетчиков на начало 2016 года не превышало 500 тыс. Законодательно эта мера не была закреплена, поэтому установки умных счетчиков в масштабах страны – единичные проекты.

2017 год может стать переломным: правительство и депутаты рассматривают несколько законопроектов, которые позволят перейти к умным измерениям.

18 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + В марте 2017 года стало известно о том, что государство намерено обязать территориальные сетевые организации (ТСО) внедрять систему интеллектуального учета электроэнергии уже с 1 июля 2018 года. Минэнерго разработало законопроект, согласно которому с 1 июля 2018 года запрещены к установке и модернизации счетчики старого образца, которые не поддерживают дистанционную передачу данных о потребленных ресурсах. Одной из целей внедрения технологий smart metering станет адресное воздействие на неплательщиков. Коммерческий эффект использования отдельных компонентов Smart Grid Экономия потребляемой энергии 20-45% Снижение потерь от перерывов в подаче электро- до 15% энергии Снижение капитальных затрат на оборудование 5-10% Снижение аварийности и затрат на ремонтные работы до 10% Экономия при выработке электроэнергии 10-15% тепловыми электростанциями Ожидаемый эффект от реализации интеллектуальной системы учета энергоресурсов (Smart Metering): Потенциальное снижение объема необходимых новых 20% мощностей Снижение технических потерь (за счет установки 50% приборов учета более высокой точности и адресного ремонта сети) Снижение операционных затрат за счет сокращения до 10% численности персонала и объемов ТОиР Своевременность оплаты (за счет возможности 50-70% ограничения нагрузки) и уменьшение задолженности потребителей

В апреле 2017 года разработан законопроект о бесплатной установке новых счетчиков электроэнергии. На это с июня 2018 года могут рассчитывать те, у кого счетчик вышел из строя или закончился срок его эксплуатации (16 лет). На замену жильцам дают трехтарифные счетчики, услуги монтажа одного счетчика обходится в 6 тыс. рублей. Сейчас в большей части регионов энергосбытовые компании предлагают менять счетчики абонентам за свои деньги. Новые технологии и законы ускорят внедрение АСКУЭ По оценкам экспертов группы компаний «Оптима», в отечественном секторе число установок умных приборов учета не превышает и 500 тыс. Драйверами роста рынка станет изменение российского законодательства, которое должно обязать обслуживающие и ресурсоснабжающие организации в обязательном порядке заменять обычные счетчики на умные, говорят эксперты. Еще один драйвер роста рынка – развитие технологий, в том числе – Интернета вещей. Например, сети LPWAN сделают многообразие «умных» приборов учета стандартом отрасли. При этом эксперты не исключают, что барьерами для развития интеллектуального учета могут стать отсутствие нужных законов или их медленное исполнение. iot.ru

ЭЛЕКТРОНИКА +

УМНЫЕ СЕТИ (SMART GRID) Умная электросеть (англ. Smart Grid) – это электрическая сеть, включающая в себя ряд различных операционных и энергетических возможностей, таких как умные счётчики, умные приложения, возобновляемые энергоресурсы и энергоэффективность. На протяжении всего двадцатого века мировая потребность в электроэнергии росла, в результате чего появлялось всё большее количество электростанций и соответствующей инфраструктуры. Вместе с этим увеличивался запрос на модернизацию и автоматизацию электросетей. Первые инновации в сфере электроэнергетики начали появляться в 1980-х годах, с развитием систем автоматического считывания показаний электросчётчика. В первой половине 1990-х свой вклад в сферу умной энергетики внесла американская государственная организация Bonneville Power Administration (BPA; с англ. Бонневильское управление энергетики). BPA экспериментировали с сетью датчиков, способных быстро проанализировать отклонения в качестве передаваемого электричества. Кроме того, прототипы датчиков были способны обслуживать огромные территории. Одним из первых массовых проектов по оснащению домов умными счетчиками под названием Telegestore Project был запущен властями Италии. В период с 2001 года по 2006 год количество установленных умных счётчиков в стране увеличилось со 150 000 до 29 800 000. В американском городе Остин, штат Техас, умная электросеть была построена уже в 2003 году. Тогда треть простых счетчиков была заменена на умные, способные обмениваться информацией с помощью mesh-сети. На сегодняшний день в умной электросети Остина в режиме реального времени управляются порядка 500 000 устройств (умные термостаты, умные счетчики, датчики и др.), обслуживается около миллиона простых пользователей и 5000 предприятий. Общая площадь, которую обслуживают системы и технологии умных сетей, составляет более тысячи квадратных километров. Сегодня проекты умных сетей (smart grid) реализуются в таких странах, как Нидерланды, Германия, Австралия, Португалия, Канаде. В России развитие Smart Grid происходит в рамках дорожной карты EnergyNet и одноименной ассоциации. В умных сетях используются следующие технологии и устройства: Комплексная система связи, предназначенная для обмена данными и передачи информации; Датчики и измерительные приборы, которые используются для контроля за стабильностью электросети, отслеживания состояния оборудования, а также предотвращения похищения энергии; Умные счетчики; Устройства синхронизированных векторных измерений для определения комплексных величин тока и напряжения. Устройства для контроля энергопотоков. Системы умных сетей (smart grid) и составляющие их элементы внедряются в существующие энергосети.

Smart Grid позволяет оптимизировать расход электричества, снизить количество аварий и потерь электричества, а также повысить КПД работы электросетей.. energy.gov

ОБЗОР РЫНКА

РОУТЕРЫ ДЛЯ ПРОВОДНОГО И БЕСПРОВОДНОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ КОММЕРЧЕСКИХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ К СЕТИ ИНТЕРНЕТ 3G роутер TELEOFIS RTU968 V2 TELEOFIS RTU968 V2 – новый 3G-роутер для проводного и беспроводного подключения коммерческих и промышленных объектов к сети Интернет. Встроенный 3G-модем обеспечит скоростной беспроводной доступ в Интернет в любом месте, где есть покрытие сети сотового оператора. Роутер отлично подойдет для применения на удалённых объектах автоматизации, так как имеет возможность резервирования как проводного, так и беспроводного канала связи. Незаменим для использования в сфере М2М решений, где требуется быстрая и безопасная передача данных по защищенному каналу. Возможности операционной системы позволяют создавать защищённые VPN сети и обеспечивают надёжную систему коммуникации между объектами. Возможности RTU968 V2: • Два сетевых разъёма Ethernet 10/100Base-TX (LAN/WAN) • Промышленные интерфейсы RS-232 и RS-485 с поддержкой преобразования промышленных протоколов Modbus RTU/ASCII в Modbus TCP • Два слота под SIM-карты для надёжного беспроводного соединения • USB Host (тип A) для подключения внешних устройств • Четыре универсальные линии GPIO • Слот для карт памяти microSD для хранения большого объёма данных • Разъём SMA(f) для подключения внешней усиливающей 3G антенны • Встроенный блок часов реального времени (RTC), позволяющий сохранять ход часов при отключении внешнего питания роутера

№4 | ноябрь-декабрь |2017

19

ОБЗОР РЫНКА • Аппаратный сторожевой таймер WatchDog для перезагрузки роутера в случае системных зависаний Доступные опции (за отдельную стоимость): • Сверхточные часы реального времени со встроенным термокомпенсированным генератором для максимально точного хронометража (точность ±1сек/сут.).

• GPS-приёмник для определения координат и сверхточной синхронизации времени со спутниковых систем GPS/ ГЛОНАСС. При подключении GPS-антенны часы будут дополнительно синхронизироваться со спутниками и корректировать значения времени с точностью до миллисекунды • Wi-Fi 2.4GHz 802.11b/g/n • Модуль резервного питания на ионисторе, который при отсутствии внешнего питания обеспечит автономную работу роутера в течение 2 минут • Дополнительный интерфейс RS-232 (вместо RS-485) • Расширенная гарантия +1 год (всего 3 года) Уникальной особенностью RTU968 V2 является мощная операционная система OpenWRT с открытым исходным кодом, что делает роутер гибкой программной платформой для встраивания пользовательского ПО. Система имеет удобный пакетный менеджер с репозиторием, включающим более 3500 пакетов программ. Это позволяет обеспечить легкую интеграцию с ПО верхнего уровня и адаптировать систему под любые задачи пользователя. Прибор выполнен в компактном металлическом корпусе, имеет несколько вариантов монтажных креплений (в том числе, на DIN-рейку и на стену) и работает в расширенном температурном диапазоне -40…+70°С.

ЭЛЕКТРОНИКА + • USB Host (тип A) для подключения внешних устройств • Четыре универсальных порта GPIO • Слот для карт памяти microSD для хранения большого объёма данных • Два разъёма SMA(f) для подключения внешних усиливающих 4G антенн • Встроенный блок часов реального времени (RTC), позволяющий сохранять ход часов при отключении внешнего питания роутера • Аппаратный сторожевой таймер WatchDog для перезагрузки роутера в случае системных зависаний Доступные опции (за отдельную стоимость): • Сверхточные часы реального времени со встроенным термокомпенсированным генератором для максимально точного хронометража (точность — ±1сек/сутки).

• GPS-приёмник для определения координат и сверхточной синхронизации времени со спутниковых систем GPS/ ГЛОНАСС. При подключении GPS-антенны часы будут дополнительно синхронизироваться со спутниками и корректировать значения времени с точностью до миллисекунды.

• Wi-Fi 2.4GHz 802.11b/g/n.

• Модуль резервного питания на ионисторе, который при отсутствии внешнего питания обеспечит автономную работу роутера в течение 2 минут.

• Дополнительный интерфейс RS-232 (вместо RS-485).

• Расширенная гарантия +1 год (всего 3 года)

4G роутер TELEOFIS RTU1068 V2 TELEOFIS RTU1068 V2 — новый 4G-роутер для высокоскоростного проводного и беспроводного подключения коммерческих и промышленных объектов к сети Интернет. Встроенный LTE-модем обеспечивает беспроводной доступ в Интернет до 100Мбит/сек в любом месте, где есть покрытие сети сотового оператора. Роутер отлично подойдет для применения на удалённых объектах автоматизации, так как имеет возможность резервирования как проводного, так и беспроводного канала связи. Незаменим для использования в сфере М2М решений, где требуется быстрая и безопасная передача данных по защищенному каналу. Возможности операционной системы позволяют создавать защищённые VPN сети и обеспечивают надёжную систему коммуникации между объектами. Возможности RTU1068 V2: • Два сетевых разъёма Ethernet 10/100Base-TX (LAN/WAN) • Промышленные интерфейсы RS-232 и RS-485 с поддержкой преобразования промышленных протоколов Modbus RTU/ASCII в Modbus TCP • Два слота под SIM-карты для надёжного беспроводного соединения 20 №4 | ноябрь-декабрь |2017

Уникальной особенностью RTU1068 V2 является мощная операционная система OpenWRT с открытым исходным кодом, что делает роутер гибкой программной платформой для встраивания пользовательского ПО. Система имеет удобный пакетный менеджер с репозиторием, включающим более 3500 пакетов программ. Это позволяет обеспечить легкую интеграцию с ПО верхнего уровня и адаптировать систему под любые задачи пользователя. Прибор выполнен в компактном металлическом корпусе, имеет несколько вариантов монтажных креплений (в том числе, на DIN-рейку и на стену) и работает в расширенном температурном диапазоне -40…+70°С. teleofis.ru

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

ПРОЦЕССОР CORE I7-8700K: ТЕКТОНИЧЕСКИЙ СДВИГ С выходом процессоров семейства Coffee Lake компания Intel впервые в своей истории сделала старшими массовыми решениями шестиядерники. Все мы догадываемся, почему так случилось, но в конечном итоге положение дел на процессорном рынке возвращается к своему привычному состоянию, в котором AMD должна угнаться за Intel, а не наоборот ИЛЬЯ ГАВРИЧЕНКОВ Подходящий к завершению 2017 год вполне можно назвать периодом небывалых перемен на процессорном рынке. Чего только стоит связанное с выпуском носителей микроархитектуры Zen триумфальное возвращение компании AMD в сегмент производительных CPU. Впервые за последнее десятилетие AMD удалось сформировать конкурентоспособный ассортимент предложений, способных стать альтернативой не только интеловским решениям среднего и нижнего уровня, но и продуктам с ценой в диапазоне от 300 до 1 000 долларов. И даже больше того, за первые три квартала этого года AMD не только догнала своего извечного антагониста, но и в чем-то даже смогла стать законодательницей мод. В 2003 году с подачи этой компании процессоры для PC стали приобретать поддержку 64-битных расширений архитектуры x86, а Intel оказалась догоняющей. Сегодня же история повторяется: AMD раньше своего конкурента оказалась готова проводить в жизнь идеи широкой многоядерности, предлагая пользователям настольных систем более четырех полноценных вычислительных ядер в продуктах среднего уровня и до 16 ядер – в чипах, нацеленных на использование энтузиастами высокой производительности. Такая заявка AMD, сделанная при выпуске процессоров Ryzen и Ryzen Threadripper, потребовала от Intel активных ответных действий. Для начала, с учетом появления 12- и 16-ядерных Ryzen Threadripper, микропроцессорный гигант спешно скорректировал свои планы и расширил семейство процессоров Core X, старшие представители которого получили не до 10 вычислительных ядер, как предполагалось сначала, а до 18. Но еще более интересные события стали разворачиваться в последней четверти 2017 года, которая по накалу страстей, похоже, легко затмит все предыдущие три квартала. Изначально в этот период Intel собиралась обновить ассортимент своих массовых предложений за счет ввода в строй нового процессорного дизайна восьмого поколения, Coffee Lake, основным нововведением в котором должен был стать переход на еще более совершенную модификацию 14-нм техпроцесса. Но в свете растущей популярности восьми- и шестиядерных Ryzen ей пришлось заняться серьезным пересмотром проекта Coffee Lake. И в результате вместо привычного и едва заметного прироста тактовой частоты теперь мы можем получить от Intel много больше – дополнительные вычислительные ядра, которые должны обеспечить процессорам компании куда более убедительное улучшение производительности. Сама Intel говорит о том, что новые массовые чипы смогут поднять быстродействие

компьютеров на величину от 25 до 45 процентов, и на фоне прибавок в скорости, которые в последние годы обычно не превышали 5-10 процентов, это выглядит как настоящая революция. И даже больше того, вполне правомерно говорить, что Coffee Lake представляет собой наиболее существенное изменение процессорного дизайна, сделанное компанией Intel после 2011 года, когда были представлены чипы серии Sandy Bridge.

Рисунок 1 – Coffee Lake представляет наиболее существенное изменение процессорного дизайна Первые потребительские процессоры, обладающие четырьмя вычислительными ядрами, появились среди предложений Intel в 2006 году, когда компания запустила серии Core 2 Extreme и Core 2 Quad на базе дизайна Kentsfield. Первоначально такие CPU собирались из двух разрозненных полупроводниковых кристаллов, которые устанавливались на единой процессорной плате. Подобную конструкцию сохранили и вышедшие впоследствии процессоры Penryn, но в 2008 году с переходом на микроархитектуру Nehalem массовые четырехъядерные процессоры получили уже монолитное ядро. Затем, в 2011 году, были представлены новаторские Sandy Bridge, которые хоть и сохранили четырехъядерную компоновку, принесли огромное количество нововведений и улучшений, вылившихся в серьезный скачок производительности. Помимо массы микроархитектурных изменений, в Sandy Bridge инженеры Intel внедрили также и модульную конструкцию CPU на основе кольцевой шины, которая позволила достаточно просто конфигурировать процессоры с изменяемым числом и составом разнородных блоков. Так, в поколении Sandy Bridge достоянием процессов стал системный агент со встроенным L3-кешем и контроллером памяти, а также интегрированное графическое ядро, которые были введены в структуру этих чипов как раз посредством новой кольцевой шины. №4 | ноябрь-декабрь |2017

21

ОБЗОР РЫНКА После появления Sandy Bridge все последующие массовые процессоры Intel стали штамповаться по одной и той же схеме. Четыре вычислительных ядра, встроенный графический ускоритель и системный агент объединялись в один комплекс при помощи неизменной кольцевой шины. При этом в них, конечно, вносились какие-то изменения на уровне микроархитектуры, но никаких глобальных переделок не проводилось. Основным стержнем происходящего прогресса было элементарное увеличение плотности полупроводниковых кристаллов, происходящее за счет перевода производства на все более «тонкие» техпроцессы. В результате если сопоставить Kaby Lake и Sandy Bridge, то получится, что конечным итогом последовательной смены 32-нм на 22нм и впоследствии на 14-нм нормы стало 42-процентное уменьшение площади процессорного кристалла при троекратном увеличении числа транзисторов. Обычно получаемый за счет совершенствования производственного процесса потенциал инженеры Intel направляли на улучшение встроенной графики, но в Coffee Lake он пущен на увеличение обычной вычислительной производительности и на расширение возможностей многопоточной обработки. Поэтому, хотя Coffee Lake и продолжают производиться с использованием 14-нм норм (как Skylake и Kaby Lake), они получили в полтора раза больше ядер и в полтора раза больше кеш-памяти третьего уровня. Весьма характерно, что столь серьезная переделка конструкции процессора была проведена Intel в сжатые сроки. Положительную роль смогла сыграть та самая универсальная кольцевая шина, которая наследовалась процессорными дизайнами из поколения в поколение. И в конечном итоге спустя всего лишь полгода после появления восьмиядерных Ryzen у Intel готов ответ на грозный выпад компании AMD – шестиядерные Coffee Lake. Давайте посмотрим, насколько убедительно он звучит.

Coffee Lake: что нового Если кратко, то на низком уровне в новых процессорах нет почти ничего, что бы заслуживало сколь-нибудь подробного рассказа: основная масса структурных блоков Coffee Lake без каких-либо изменений перенесена из прошлых дизайнов. То есть главное, что реализовано в новых массовых процессорах Intel, – это высокоуровневое изменение общего строения, заключающееся в увеличении количества вычислительных ядер с четырех до шести штук. Если же говорить о показателе IPC (числе исполняемых за такт инструкций) и об удельной производительности на ядро, то в этих параметрах никаких перемен не произошло. Вычислительные ядра Coffee Lake полностью аналогичны ядрам Kaby Lake. Правда, если посмотреть на фотографию структуры ядра CPU, то некоторые сомнения в этом все же возникают. При подготовке Coffee Lake инженеры Intel выполнили оптимизацию полупроводникового строения ядра. Новая улучшенная компоновка должна вызывать меньше проблем с локальным перегревом областей кристалла и позволять сохранять стабильность при более высоких рабочих частотах. Какие-либо изменения в микроархитектуре при этом не закладывались, и фактически Coffee Lake правомерно было бы назвать новым степпингом 22 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + Kaby Lake. Или даже Skylake, если вспомнить о том, что и на предыдущей итерации развития процессорного дизайна интеловские инженеры никаких улучшений в микроархитектуру тоже не вносили. То же самое касается и графического ядра. Оно тоже осталось унаследованным от процессоров Kaby Lake. Встроенная в десктопные версии Coffee Lake графика класса GT2 относится к поколению 9.5 и располагает ставшим уже привычным арсеналом из 24 исполнительных блоков. Правда, это не помешало Intel изменить маркетинговое наименование своего интегрированного GPU. Если раньше он назывался HD Graphics, то теперь ему назначено более лестное имя UHD Graphics, явно указывающее на то, что текущему поколению интегрированной графики по плечу и 4K-разрешения. Небольшие технические изменения можно найти лишь в контроллере памяти. Новые массовые процессоры Intel получили официальную поддержку DDR4-2666 SDRAM и по этому параметру сравнялись с предложениями конкурента. Впрочем, как и раньше, контроллер памяти Coffee Lake обладает завидной гибкостью, что позволяет разгонять частоту памяти до существенно более высоких, чем обещается в спецификациях, значений. Несмотря на все сказанное, полупроводниковый кристалл Coffee Lake выглядит очень непривычно. Все дело в двух дополнительных ядрах, которые расположились вдоль протянутой по центру кристалла кольцевой шины. При производстве Coffee Lake используется технологический процесс с 14-нм нормами, и площадь полупроводникового кристалла с шестью вычислительными ядрами получается равной 150 мм2. Если вспомнить о том, что площадь четырехъядерного кристалла Kaby Lake составляла порядка 126 мм2, то можно прикинуть, сколько занимает одно дополнительное ядро. Вместе с сопряженной 2-мегабайтной областью L3-кеша получается что-то около 12 мм2. Это значит, что при необходимости Intel легко сможет добавить и еще некоторое количество ядер – транзисторный бюджет при этом растет совсем незначительно. Но на данный момент из маркетинговых соображений микропроцессорный гигант решил ограничиться в массовом сегменте лишь шестью ядрами. Возможность появления в ассортименте Intel недорогих многоядерных процессоров во многом обуславливается совершенствованием 14-нм технологического процесса, запущенного Intel еще в 2014 году (впервые этот процесс был применен для процессоров Broadwell). К настоящему времени данная технология позволяет выпускать шестиядерные решения с сохранением сравнительно невысокого тепловыделения и при хорошем выходе годных кристаллов. Все дело в том, что в случае Coffee Lake при производстве процессоров применяется новая модификация 14-нм техпроцесса, которую Intel относит к третьему поколению данной производственной технологии, условно обозначаемому 14++ нм. Если сопоставлять новую технологию производства с изначальной версией 14-нм техпроцесса, которая применялась в Broadwell и Skylake, то при прочих равных она может обеспечить либо 26-процентное увеличение тактовой частоты, либо 52-процентное снижение тепловыделения. Это весьма значительные улучшения, которые делают такую усовершенствованную технологию

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА + Таблица 1 Серии процессоров

Число ядер

Core i7-8xxx Core i5-8xxx Core i3-8xxx

6 6 4

Core i7-7xxx Core i5-7xxx Core i3-7xxx

4 4 2

Число L3-кеш, Hyperпотоков Мбайт Threading Coffee Lake (октябрь 2017 года) 12 12 Есть 6 9 Нет 4 6-8 Нет Kaby Lake (январь 2017 года) 8 8 Есть 4 6 Нет 4 3-4 Есть

AVX2

Turbo Boost 2.0

Память

Есть Есть Есть

Есть Есть Нет

DDR4-2666 DDR4-2666 DDR4-2400

Есть Есть Есть

Есть Есть Нет

DDR4-2400 DDR4-2400 DDR4-2400

Таблица 2 Ядра/потоки Core i7-8700K Core i7-8700 Core i5-8600K Core i5-8400 Core i3-8350K Core i3-8100

6/12 6/12 6/6 6/6 4/4 4/4

Базовая Турборежим, L3-кеш, Разгон TDP, Вт частота, ГГц ГГц Мбайт 3,7 4,7 12 Есть 95 3,2 4,6 12 Нет 65 3,6 4,3 9 Есть 95 2,8 4,0 9 Нет 65 4,0 Нет 8 Есть 91 3,6 Нет 6 Нет 65

с точки зрения параметров производительности даже лучше первой версии 10-нм техпроцесса. Именно по этой причине 10-нм процессорный дизайн Cannon Lake в десктопных решениях применяться не будет, и в течение ближайших полутора лет модельный ряд процессоров для настольных систем будет опираться на 14-нм кристаллы Coffee Lake. Модельный ряд Coffee Lake Если говорить о произошедшем обновлении процессоров Intel, то нужно иметь в виду, что Core восьмого поколения – это не обязательно Coffee Lake. На мобильном рынке под этой же маркой представлены носители дизайна Kaby Lake Refresh. Но в части настольных систем Intel пока не допускает никакой путаницы, и все выходящие сегодня процессоры Core, относящиеся к восьмитысячной серии, – это Coffee Lake, производимые по технологии 14++ нм и обладающие увеличенным числом вычислительных ядер. Именно дополнительные ядра стоит считать главным преимуществом новинок. Теперь для того, чтобы получить систему на процессоре Intel, способную выполнять более восьми потоков одновременно, вовсе не обязательно смотреть в сторону дорогостоящих HEDTрешений. С приходом дизайна Coffee Lake серия Core i7 получает в свое распоряжение шесть ядер с поддержкой Hyper-Threading, Core i5 будут шестиядерными процессорами без поддержки виртуальной многопоточности, а Core i3 станут обладателями четырех полноценных ядер без Hyper-Threading (таблица 1). Произошедшая модернизация процессорного дизайна, безусловно, станет причиной существенного роста производительности настольных систем. Действительно, новые процессоры серии Core i3 теперь можно считать аналогами старых Core i5, а новые Core i7 беззастенчиво вторгаются на территорию, принадлежавшую раньше HEDT-платформе. Фактически можно даже говорить о

Память

Цена

DDR4-2666 DDR4-2666 DDR4-2666 DDR4-2666 DDR4-2400 DDR4-2400

$359 $303 $257 $182 $168 $117

том, что Coffee Lake отправляют в разряд устаревших решений совсем недавно анонсированный шестиядерный LGA2066-процессор Skyake-X Core i7-7800X, не говоря уже о четырехъядерных Kaby Lake-X. Представители семейства Coffee Lake с аналогичным числом ядер стоят дешевле, но при этом ощутимо превосходят их как по частотам, так и по производительности на ватт. Таким образом, пользователям, которые захотят получить принципиально более высокое быстродействие и более развитую многопоточность, чем может предложить стандартная интеловская платформа, выбирать теперь придется между процессорами Core i9 или Ryzen Threadripper. Модельный ряд процессоров Coffee Lake, ориентированных на использование в составе настольных систем, пока будет состоять из шести представителей – по два процессора в сериях Core i7, Core i5 и Core i3 (таблица 2). Дальнейшее расширение семейства процессоров Coffee Lake для настольных систем намечено на начало 2018 года. В этот период к имеющемуся множеству из шести моделей добавится по два процессора Core i5 и Core i3, три процессора Pentium и два – Celeron. Попутно будут представлен достаточно широкий ассортимент энергоэффективных десктопных модификаций Coffee Lake с расчетным тепловыделением на уровне 35 Вт. Стоит заметить, что увеличение числа вычислительных ядер, происходящее с переходом массовых процессоров на дизайн Coffee Lake, не могло не сказаться на тактовых частотах новинок. У шестиядерников они, естественно, стали ниже. Например, номинальная частота Core i7-8700K относительно частоты старшего Kaby Lake, Core i7-7700K, снизилась на 500 МГц, а паспортная частота Core i5-8600K меньше частоты Core i5-7600K на 200 МГц. Очевидно, сделано так ради того, чтобы полуторакратное увеличение количества ядер прошло без необходимости заметного поднятия планки теплового пакета, который у наиболее «горячих» новинок прибавил лишь 4 Вт – с 91 до 95 Вт. №4 | ноябрь-декабрь |2017

23

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА + полнение LGA1151, работать они могут лишь в новых материнских платах.

Рисунок 2 – Слева – Kaby Lake; справа – Coffee Lake Тем не менее снижение номинальных частот эффективно компенсируется сильно возросшей агрессивностью технологии Turbo Boost 2.0, которая даже у старшего процессора Coffee Lake может наращивать частоту на целый гигагерц. В результате по максимально достижимым частотам новинки даже превосходят своих предшественников. Например, тот же Core i7-8700K при неполной нагрузке может самостоятельно разгоняться на 200 МГц сильнее по сравнению с Core i7-7700K, а для Core i5-8600K максимальная доступная частота выше предельной частоты Core i5-7600K на 100 МГц. Технология Turbo Boost Max 3.0, которая дополнительно поднимает частоты избранных ядер в HEDT-платформе Intel, в массовых процессорах Coffee Lake при этом не поддерживается. Впрочем, в данном случае в ней не было бы особого смысла: Turbo Boost 2.0 раскрывает частотный потенциал Coffee Lake более чем достаточно. Еще одной приятной неожиданностью стали цены. Несмотря на то, что с появлением Coffee Lake массовая платформа Intel сделалась намного привлекательнее, стоить новые процессоры будут почти столько же, сколько и их предшественники. Например, в то время, как официальная цена четырехъядерного Core i7-7700K была установлена в $339, шестиядерный Core i7-8700K получил официальную стоимость на уровне $359, что больше всего лишь на 6 процентов. На те же скромные 6 процентов подорожал и старший представитель в серии Core i5: четырехъядерный Core i5-7600K был оценен производителем в $242, а шестиядерный Core i5-8600K получил официальную цену на уровне $257. В серии же Core i3 цены на процессоры одинакового позиционирования не изменились вовсе, несмотря на то, что раньше они имели лишь по два вычислительных ядра, а теперь располагают четырьмя и фактически стали современными аналогами старых Core i5. Впрочем, не стоит забывать, что все сказанное относится исключительно к официальному прайс-листу. Розничные продавцы вполне могут захотеть воспользоваться ситуацией и применить к новинкам дополнительную наценку. Новая старая платформа Вместе с десктопными процессорами Coffee Lake компания Intel предложила и новый набор логики – Intel Z370. Сделано это было потому, что старые материнские платы получить полноценную совместимость с новинками не имели никакой возможности. Несмотря на то, что микропроцессорный гигант сохранил для настольных процессоров Core восьмого поколения привычное ис24 №4 | ноябрь-декабрь |2017

Рисунок 3 – Слева – Kaby Lake; справа – Coffee Lake Корень несовместимости Coffee Lake со старыми LGA1151-материнскими платами кроется в схеме питания. Новые CPU, получившие в свое распоряжение шесть вычислительных ядер, используют более высокие, нежели их предшественники, питающие токи, на которые старые материнские платы изначально рассчитаны не были, особенно если вести речь о разгоне процессора. Из-за этого добавление поддержки свежих процессоров в старых LGA1151-платах вполне могло привести к перегрузкам линий питания и повреждению оборудования, поэтому Intel приняла решение четко разграничить совместимость процессоров на уровне наборов логики. В результате для новых CPU в обязательном порядке требуются новые платы на базе Intel Z370 или на других чипсетах трехсотой серии, которые появятся позднее – в начале и в середине 2018 года. Неработоспособность Coffee Lake в платах на более ранних наборах микросхем обеспечивается программно, на уровне микрокода. Однако нужно понимать, что между платами на базе Intel Z270 и Z370 есть и заметные схемотехнические различия. Например, конвертер питания платформ, поддерживающих Coffee Lake, в обязательном порядке должен иметь четыре канала, в то время как для Skylake и Kaby Lake допускался трехканальный дизайн VRM (с удвоителями фаз или даже без них). Кроме того, для обеспечения стабильности токов процессоры семейства Coffee Lake задействуют в разъеме LGA1151 большее число контактов, через которые

Рисунок 4 – LGA1151 новой версии: неотличим от старого варианта

ЭЛЕКТРОНИКА +

ОБЗОР РЫНКА

Рисунок 5 подается питающее напряжение. В дизайне Kaby Lake в процессорном разъеме LGA1151 оставались незадействованными 46 контактов, а питание подводилось через 128 контактов. Теперь же число линий питания выросло до 146, а количество зарезервированных на будущее контактов сократилось до 25. Впрочем, ограниченная электрическая совместимость между Coffee Lake и Kaby Lake все-таки возможна – назначение большинства контактов в процессорном гнезде не поменялось. И это значит, что новые материнские платы в теории способны работать с процессорами предыдущих семейств. Правда, пока эта возможность на практике не реализована, и неизвестно, смогут ли в конечном итоге материнки на базе Intel Z370 принимать процессоры поколений Skylake и Kaby Lake. Тут все будет зависеть от желания и умений разработчиков плат. Если же обратить внимание на характеристики нового набора логики Intel Z370, то окажется, что он почти не отличается от старшего чипсета прошлого поколения, Z270 (рисунок 5). Фактически разнятся лишь те свойства, которые имеют отношение непосредственно к процессору: в Z370 поддерживаются новые процессоры Coffee Lake и более быстрая двухканальная память DDR4-2666 SDRAM. При этом поддержки DDR3 (DDR3L)-памяти, которая оставалась в Skylake и Kaby Lake в целях совместимости, в новой платформе уже нет. В остальном же Intel Z370 полностью наследует все заложенные в Z270 функции. Правомерно даже говорить о том, что новый набор логики Intel Z370 – это всего лишь перемаркированная версия Z270, в которой программным путем добавлена совместимость с новыми процессорами и отключена совместимость со старыми.

Столь странное обновление платформы, в рамках которого косметически актуализирован лишь один чипсет из большого семейства, связано с тем, что разработчики Intel банально не успели с подготовкой полноценного множества системных концентраторов к выходу Coffee Lake. Поэтому выпуск основной массы чипсетов, совместимых с Coffee Lake, отодвинут на начало 2018 года, а Z370 – это своего рода временный и переходный вариант. Полный же набор чипсетов трехсотой серии помимо Z370 будет включать традиционный комплекс решений различных уровней, в состав которого войдут Q370, H370, Q360, B360 и H310. В этих микросхемах «второй волны» появятся долгожданные нововведения: встроенный контроллер шины USB 3.1 Gen 2 с поддержкой до шести портов данного типа, поддержка карт памяти SDXC, а также встроенный контроллер Wi-Fi 802.11ac канального уровня. Однако платы на базе таких чипсетов, в отличие от платформ на основе Z370, не будут позволять разгон процессора. Обновление же оверклокерского решения и добавление в него всех перечисленных новых возможностей планируется еще позднее – в рамках «третьей волны» модернизации платформы LGA1151, которая состоится во второй половине 2018 года. Именно поэтому все совместимые с Coffee Lake модели материнских плат, которые партнеры Intel представили на данный момент, используют один и тот же чип Intel Z370. Однако при этом новые платы в большинстве своем не просто повторяют продукты прошлого поколения с чипсетом Z270. В некоторых решениях применяются более мощные, чем раньше, схемы VRM, а многие из них приобрели также и измененный дизайн системы охлаждения.

3dnews.ru №4 | ноябрь-декабрь |2017

25

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

СУПЕРКОНДЕНСАТОР – ЧТО ЗА ЗВЕРЬ? Супер- или ультраконденсаторы, известные также как высокоемкие конденсаторы, накапливают энергию электростатическим способом, поляризуя раствор электролита. В процессе накопления энергии в суперконденсаторе не задействованы химические реакции, хотя суперконденсатор – электрохимическое устройство. Рассмотрим их свойства и возможности. АНДРЕЙ ПОВНЫЙ Высокоемкие или суперконденсаторы могут заряжаться и разряжаться тысячи раз в силу высокой обратимости механизма накопления энергии. Суперконденсатор – электрохимический конденсатор, обладающий способностью накапливать чрезвычайно большое, по отношению к его размеру и в сравнении с традиционным конденсатором, количество энергии. Это свойство суперконденсатора представляет особый интерес для автомобильной промышленности в производстве гибридных транспортных средств, а также в производстве транспорта на аккумуляторной электротяге, где суперконденсатор используется в качестве дополнительного накопителя энергии. Свойства суперконденсаторов Среди свойств следует отметить: • Самую высокую плотность емкости • Самую низкую стоимость в расчете на 1 фараду • Надежный, длительный срок службы • Высокий кпд цикла (95% и выше) • Бесперебойную эксплуатацию • Экологическую безопасность • Широкий диапазон рабочих температур • Высокую удельную мощность и достаточно высокую удельную энергию • Очень высокую скорость заряда/разряда • Большое количество (тысячи) циклов с незначительным ухудшением параметров

• Хорошую обратимость механизма накопления энергии • Сниженную токсичность используемых материалов • Низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) Суперконденсаторы, емкость которых обеспечивается их двухслойной структурой, накапливают энергию в поляризованном жидком слое толщиной всего несколько ангстрем, расположенном на границе между раствором электролита с ионной проводимостью и электродом с электронной проводимостью. По мнению специалистов в этой области, например, г-на Калерта (Dr. Kahlert), суперконденсаторами следует считать конденсаторы емкостью минимум 10 фарад. Суперконденсаторы – это преимущественно двухслойные конденсаторы; конденсаторы, изготовленные по другим технологиям, например, пленочные или керамические, суперконденсаторами не считают. Обычно, в суперконденсаторе два активных электрода, разделенные пористым непроводящим материалом, размещены между двумя металлическими токовыми коллекторами. Электролит, водный либо органический, пропитывает пористые электроды и обеспечивает возникновение носителей заряда с последующим его накоплением. Суперконденсатор обычно используют для обеспечения импульсной или пиковой мощности в каком-либо устройстве. Суперконденсатор также используется для кратковременного снабжения устройств энергией и для поглощения энергии из области своего при-

Рисунок 2 – Суперконденсатор DH5U308W60138TH

Рисунок 1 – Сравнение конструктивных схем трёх конденсаторов. Слева: «обычный» конденсатор, в середине: электролитический, справа: ионистор. Автор Stan Zurek.

26 №4 | ноябрь-декабрь |2017

Рисунок 3 – Суперконденсаторы (ионисторы)

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

Область применения суперконденсаторов Области применения суперконденсаторов можно классифицировать, основываясь на существующем и потенциальном применении. Среди развивающихся областей применения: накопительные устройства для источников возобновляемой энергии, например, солнца, ветра и океанской волны, топливных элементов; транспортные средства, например, гибридные электрические транспортные средства, устройства запуска двигателя обычных транспортных средств, работающих на бензине, локомотивы поездов и транспортные средства, работающие на водородном топливе. Суперконденсаторы также могут использоваться как накопители энергии в жилищном секторе, например, в домах с солнечными фотоэлектрическими системами, где требуются не обычные аккумуляторные батареи, а иные накопительные устройства. В ближайшем будущем многообещающими областями применения могут стать военная техника, авиакосмическая и медицинская промышленность. Благодаря высокой удельной емкости и плотности энергии, суперконденсаторы используются как источник кратковременного электропитания в электронных устройствах. Их также очень широко используют в системах бесперебойного электропитания (UPS). Преимуществом является то, что они обеспечивают мгновенную мощность в критических областях применения. Среди развивающихся областей применения суперконденсаторов – кратковременное параллельное питание для стационарных систем бесперебойного электропитания с топливными элементами. В наибольшей степени они пригодны для использования в устройствах запуска двигателя, а также в устройствах демпфирования пиковой нагрузки. Среди существующих областей применения – электроэнергетика с критическими нагрузками (энергосистемы общего пользования), больницы, банковские центры, вышки беспроводной связи и коммуникации аэропортов. Суперконденсаторы обеспечивают критическую нагрузку в течение нескольких секунд и даже миллисекунд. Самое широкое применение они нашли на рынке бытовой электроники в виде источника резервного питания запоминающих устройств, микропроцессоров и материнских плат. На рынке потребительской электроники суперконденсаторы во всевозрастающем количестве используются в мобильных телефонах.

Ионисторы, суперконденсаторы, ультраконденсаторы – история создания и развития технологии 7 июня 1962 года химик из американской компании Standard Oil Company Роберт Райтмаер подал заявку на получение патента, где подробно описывался механизм сохранения электрической энергии в конденсаторе, обладающем «двойным электрическим слоем». Если в обычном конденсаторе алюминиевые обкладки, традиционно, были изолированы слоем диэлектрика, то в предлагаемом изобретателем варианте акцент делался непосредственно на материал обкладок. Электроды должны были иметь различную проводимость: один электрод должен был обладать ионной проводимостью, а другой – электронной. Таким образом, в процессе заряда конденсатора происходило бы разделение электронов и положительных центров в электронном проводнике, и разделение катионов и анионов в ионном проводнике. Электронный проводник предлагалось сделать из пористого углерода, тогда ионным проводником мог бы быть водный раствор серной кислоты. Заряд в таком случае сохранялся бы на границе раздела этих особых проводников (тот самый двойной слой). Разность потенциалов этих первых ионисторов могла достигать значения в 1 вольт,

Срок изготовления от 2 дней до двух недель

12 дней

УНП 100230391

менения. Примером применения пиковой мощности являются линии электропередачи, примером кратковременного снабжения энергией – сотовые телефоны/ бытовая электроника и радиотехника, а примером поглощения энергии – устройства регенеративного торможения в гибридных/электрических транспортных средствах.

№4 | ноябрь-декабрь |2017

27

ОБЗОР РЫНКА

БЕЛОРУССКИЙ СУПЕРКОНДЕНСАТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ На выставке в Национальной академии наук представлен экспериментальный образец суперконденсатора для электротранспорта, созданный белорусскими учеными. Это один из экспериментальных образцов сверхъемкого накопителя энергии. Такой накопитель планируется использовать в белорусском электромобиле, – цитирует агентство первого заместителя председателя Президиума НАН Беларуси Сергея Чижика. Накопитель будет предназначен и для электробусов. Младший научный сотрудник НПЦ по материаловедению НАН Александра Коновалова отметила, что в ближайшем будущем планируется ввести в эксплуатацию электробусы с отечественными суперконденсаторами.

Преимущества суперконденсатора – легкость, компактность и быстрая зарядка. Суперконденсатор состоит из графеноподобных материалов, разработанных в НПЦ по материаловедению. Он довольно легкий и намного меньше, чем обычные конденсаторы. Конечно, окончательный образец будет больше по размерам, потому что для электробуса нужно больше заряда, но все же будет довольно компактным. Эта модель может заряжаться до 20 ватт за несколько минут, в то время как обычные конденсаторы такой энергоемкости заряжаются несколько дней. А окончательный образец можно будет подзарядить буквально за час. Еще одно преимущество новинки – более долгий срок службы. Обычно конденсаторы постепенно выходят из строя, а у белорусского суперконденсатора количество перезарядок увеличивается в 2-3 раза.

ABW.BY Фото БЕЛТА 28 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + а емкость – единиц фарад, ведь теперь расстояние между обкладками было меньше 5 нанометров. В 1971 году лицензия была передана японской компании NEC, занимающейся к тому моменту всеми направлениями электронной коммуникации. Японцам удалось успешно продвинуть технологию на рынок электроники под названием «Суперконденсатор». Спустя семь лет, в 1978 году, компания Panasonic, в свою очередь, выпустила «Золотой конденсатор» («Gold Cap»), так же завоевавший успех на этом рынке. Успех был обеспечен удобством применения ионисторов для питания энергозависимой памяти SRAM. Однако эти ионисторы обладали высоким внутренним сопротивлением, которое ограничивало возможность быстрого извлечения энергии, а значит, сильно сужала диапазон сфер применения. В 1982 году специалисты американского Научно-исследовательского Института Pinnacle (PRI), расположенного в городе Лос-Гатос, штат Калифорния, работая над улучшением материалов электродов и электролитов, разработали ионисторы с чрезвычайно высокой плотностью энергии, которые появились на рынке под названием «PRI Ultracapacitor». Спустя 10 лет, в 1992 году, компания Maxwell Laboratories (позже сменившая название на Maxwell Technologies, г. Сан-Диего, штат Калифорния, США) начала развивать технологию PRI под названием «Boost Caps». Целью теперь стало создание конденсаторов высокой емкости с низким сопротивлением, чтобы получить возможность питания мощного электрооборудования.

Рисунок 4 – Источник бесперебойного питания на суперконденсаторах В 1999 году тайванская компания UltraCap Technologies Corp. также начала сотрудничество с PRI, которые разработали к тому времени электродную керамику чрезвы-

ЭЛЕКТРОНИКА +

Рисунок 5 – Суперконденсаторные автомобильные модули

чайно большой площади, и к 2001 году на рынок вышел первый высокоемкостной ультраконденсатор производства Тайваня. С этого момента началось активное развитие технологии во многих НИИ мира. Применение ионисторов Ионисторы получили заслуженное применение в качестве источников резервного питания во множестве устройств. Начиная с питания таймеров телевизоров и СВЧ-печей, и заканчивая сложными медицинскими приборами. На платах памяти, как правило, установлены ионисторы. При смене батареи в видео или фотокамере, ионистор поддерживает питание схем памяти, отвечающих за настройки, это же касается музыкальных центров, компьютеров и другой подобной техники. Телефоны, электронные счетчики электроэнергии, охранные системы сигнализации, электронные измерительные приборы и приборы медицинского применения – везде нашли применение суперконденсаторы. Малые ионисторы на основе органических электролитов обладают максимальным напряжением около 2,5 вольт. Для получения более высоких допустимых напряжений, ионисторы соединяют в батареи, обязательно применяя шунтирующие резисторы. К преимуществам ионисторов относится: • высокая скорость заряда-разряда; • устойчивость к сотням тысяч циклов перезаряда по сравнению с аккумуляторами; • малый вес по сравнению с электролитическими конденсаторами; • низкий уровень токсичности; • допустимость разряда до нуля. Разработки и перспективы При разработке ионисторов все более и более повышается их удельная емкость, и по всей вероят-

ОБЗОР РЫНКА

Рисунок 6 – Зарядное устройство на графеновом суперконденсаторе ности, рано или поздно это приведет к полной замене аккумуляторов на суперконденсаторы во многих технических сферах. Последние исследования группы ученых Калифорнийского университета в Риверсайде показали, что новый тип ионисторов на основе пористой структуры, где частицы оксида рутения нанесены на графен, превосходят лучшие аналоги почти в два раза. Исследователи обнаружили, что поры «графеновой пены» обладают наноразмерами, подходящими для удержания частиц оксидов переходных металлов. Суперконденсаторы на основе оксида рутения теперь являются самым перспективным из вариантов. Безопасно работающие на водном электролите, они обеспечивают увеличение запасаемой энергии и повышают допустимую силу тока вдвое по сравнению с самыми лучшими из доступных на рынке ионисторов. Они запасают больше энергии на каждый кубический сантиметр своего объема, поэтому ими целесообразно будет заменить аккумуляторы. Прежде всего, речь идет о носимой и имплантируемой электронике, но в перспективе новинка может обосноваться и на персональном электротранспорте. На частицы никеля послойно осаживают графен, выступающий опорой для углеродных нанотрубок, которые вместе с графеном формируют пористую углеродную структуру. В полученные нанопоры последней из водного раствора проникают частицы оксида рутения диаметром менее 5 нм. Удельная емкость ионистора на основе полученной структуры составляет 503 фарад на грамм, что соответствует удельной мощности 128 кВт/кг. Возможность масштабирования этой структуры уже положила начало и создала основу на пути создания идеального средства хранения энергии. Ионисторы на основе «графеновой пены» прошли успешно первые тесты, где показали способность к перезаряду более восьми тысяч раз без ухудшения характеристик. electrik.info №4 | ноябрь-декабрь |2017

29

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ КАК АЛЬТЕРНАТИВА АККУМУЛЯТОРАМ В БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРИФЕРИИ За последние годы мы привыкли к стремительному темпу развития цифровой техники. Но если одни категории комплектующих (такие как микропроцессоры или модули памяти) действительно совершенствуются с поистине космической скоростью, то по ряду других направлений прогресс не столь заметен. К числу последних относятся перезаряжаемые источники питания. И это, безусловно, создает определенные проблемы, поскольку от характеристик этих компонентов зависят такие важные параметры, как продолжительность автономной работы, время восстановления заряда, а также размеры и вес конечного продукта. СЕРГЕЙ АСМАКОВ Тонкости выбора источника питания В настоящее время в портативных электронных устройствах применяются источники питания нескольких различных типов. Такое разнообразие не является капризом разработчиков, а имеет вполне логичное объяснение. Например, в случае мобильных устройств – таких как смартфоны, планшеты или ноутбуки – приоритетное значение имеет удельная энергоемкость (то есть количество запасаемой электроэнергии на единицу объема аккумуляторной батареи). Чем выше этот показатель, тем больше будет емкость батареи при тех же физических габаритах. Таким образом, установка батареи с более высокой удельной энергоемкостью позволит продлить время автономной работы мобильного устройства, не увеличивая его размеры – что крайне важно, учитывая нынешнюю моду на гаджеты в максимально тонких корпусах. Именно поэтому в современных смартфонах и планшетах применяются литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторные батареи, которые на данный момент лидируют в категории малогабаритных перезаряжаемых источников питания по удельной энергоемкости. Однако при разработке беспроводных периферийных устройств приоритеты будут совершенно иными. Поскольку уровень энергопотребления беспроводных мышей и клавиатур по сравнению с теми же смартфонами невелик, то и острой необходимости в использовании источников питания с рекордно высокой энергоемкостью в этом случае нет. Кроме того, нет и жестких ограничений по массо-габаритным показателям. Таким образом, во многих случаях разработчики делают выбор в пользу пусть не самого компактного, но зато более легкого и/ или менее дорогого источника питания. Не случайно на протяжении уже многих лет наблюдается устойчивая тенденция к увеличению доли беспроводных периферийных устройств, рассчитанных на питание от стандартных батареек формата АА либо ААА. Наиболее очевидными преимуществами данного реше30 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ния являются доступность и максимальная простота использования. Стандартные элементы питания можно купить практически в любом магазине. Кроме того, при полном разряде батарейки достаточно установить вместо нее новую, и можно сразу же продолжить работу. Не нужны дополнительные кабели, зарядные устройства и т.п. Как говорится, дешево и сердито.

Рисунок 1 – Большинство ныне выпускаемых моделей беспроводных мышей рассчитаны на питание от стандартных батареек С этих позиций использование аккумуляторных батарей в беспроводных периферийных устройствах выглядит менее удобным. Для подзарядки требуется определенное время (обычно 2-3 часа), и при этом конструкция далеко не всех моделей позволяет продолжать работу при подключении внешнего источника питания. Как следствие, пользователю необходимо следить за индикатором уровня заряда, чтобы беспроводная мышь или клавиатура не отключилось в самый неподходящий момент. Еще одним фактором, ускорившим процесс перехода производителей беспроводной периферии на пита-

ЭЛЕКТРОНИКА +

ОБЗОР РЫНКА

Одним из наиболее перспективных вариантов являются суперконденсаторы или, как их правильнее называть, ионисторы (англоязычные авторы для обозначения этих элементов часто используют аббревиатуру EDLC, которая расшифровывается как Electric double-layer capacitor). Первые образцы суперконденсаторов были созданы более 50 лет тому назад. В настоящее время они применяются в ряде электроприборов (в частности, в карманных фонариках, фотовспышках и пр.) в качестве основных и резервных источников питания. Кроме того,

благодаря своим свойствам суперконденсаторы являются идеальным накопителем электроэнергии для систем рекуперации кинетической энергии, которыми оснащаются многие выпускаемые сейчас транспортные средства с электрическими и гибридными силовыми установками. Важнейшими достоинствами суперконденсаторов в сравнении с литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами являются высокая скорость заряда, эффективность и огромный ресурс. Суперконденсаторы способны запасать большое количество энергии в течение короткого промежутка времени, что позволяет сократить время подзарядки до минимума. Кроме того, ионисторы характеризуются высокой эффективностью. Если современные литийионные аккумуляторы способны отдать лишь порядка 60% электроэнергии, затраченной на их зарядку, то у суперконденсаторов этот показатель превышает 90%. Еще одно важное преимущество – огромный ресурс. У литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов существенная деградация (снижение емкости относительно первоначального значения) наблюдается уже после нескольких сотен циклов заряда-разряда. А суперконденсаторы способны выдержать без заметной деградации порядка нескольких десятков тысяч циклов. В числе прочих преимуществ можно отметить малый удельный вес и экологичность. Благодаря низкой токсичности материалов, из которых изготавливаются ионисторы, их гораздо проще и безопаснее утилизировать, чем литиевые, никель-кадмиевые, никель-металлгидридные и свинцово-кислотные аккумуляторы. Возможно, здесь у читателей возникнет вполне закономерный вопрос: если уже более полувека известны такие замечательные источники питания, то почему они до сих пор не получили широкого распространения в цифровых устройствах? Дело в том, что наряду с перечисленными выше достоинствами у суперконденсаторов имеются и свои недостатки. Наиболее существенные из них – это довольно низкая удельная энергоемкость, нелинейная кривая разряда, а также большой ток саморазряда.

Рисунок 2 – Внешне ионистор похож на электролитичекий конденсатор, однако при тех же размерах имеет значительно большую емкость (у образца, представленного на этой фотографии, она составляет 3000 фарад)

Рисунок 3 – Образцы суперконденсаторов различной емкости

ние от батареек, стал значительный прогресс в области снижении уровня энергопотребления электронных компонентов, которого удалось достичь разработчикам в последние годы. Современные модели беспроводных мышей и клавиатур способны проработать на одном комплекте батареек как минимум несколько недель и даже месяцев. Таким образом, менять элементы питания даже при активном использовании приходится нечасто. Естественно, имеет значение и цена. Установка весьма недешевых литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов неизбежно приводит к удорожанию устройства. А это крайне важно, когда речь идет о моделях стоимостью порядка 20-30 долл. Кроме того, аккумуляторные батареи упомянутых типов имеют ограниченный ресурс – обычно от 500 до 1000 циклов заряда-разряда. Таким образом, при интенсивном использовании именно ресурс аккумулятора становится критичным фактором, ограничивающим жизненный цикл устройства. Итак, батарейки дешевы, доступны и удобны. Чем не идеальный вариант для беспроводной клавиатуры или мыши? Однако не будем забывать, что у батареек есть и свои недостатки: они заметно утяжеляют устройства (что может быть критично, если речь идет о беспроводной мыши) и к тому же их пусть и редко, но необходимо время от времени менять. Что же могут предложить разработчики в качестве альтернативного варианта? Еще не забытое старое

№4 | ноябрь-декабрь |2017

31

ОБЗОР РЫНКА Показатель удельной плотности запасаемой энергии у современных суперконденсаторов составляет от 7 до 9 Вт•ч на литр объема. Для сравнения: у ныне выпускаемых литий-ионных аккумуляторов этот показатель варьируется в пределах 250-400 Вт•ч на литр. Из-за большого тока саморазряда ионисторы не подходят для долговременного хранения электроэнергии. Кроме того, кривая разряда суперконденсаторов нелинейна: напряжение на выходе зависит от оставшегося заряда. В силу вышеизложенных причин выпускаемые в настоящее время ионисторы непригодны для использования в мобильных устройствах, где первоочередное значение имеет соотношение размеров и энерогоемкости батареи. Однако для беспроводных периферийных устройств суперконденсаторы являются весьма интересной альтернативой одноразовым батарейкам. В этом случае пригодятся такие свойства ионисторов, как высокая скорость заряда и высокая эффективность. Владельцу беспроводной мыши или клавиатуры не придется ждать 2-3 ч, как в случае устройств с литиевыми аккумуляторами: для восстановления заряда хватит всего нескольких минут. За это время можно накопить запас энергии, которой хватит на несколько часов активной работы, а при не очень интенсивном использовании – даже на целый день. Например, полный цикл заряда оборудованной встроенным суперконденсатором беспроводной мыши Genius DX-ECO, которую мы тестировали пару лет тому назад, составляет всего 5 минут, а накопленной за это время электроэнергии хватает на 4 ч работы.

Рисунок 4 – Источником питания беспроводной мыши Genius DX-ECO служит встроенный суперконденсатор Конечно, подзаряжать беспроводное устройство, оснащенное ионистором, придется ежедневно (а 32 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + возможно, даже чаще). Однако, как уже было упомянуто, данная процедура займет всего несколько минут – как раз хватит времени выпить чашечку кофе или просто немного отвлечься от компьютера. А поскольку суперконденсаторы обладают огромным ресурсом, то даже при условии нескольких ежедневных подзарядок срок службы устройства составит не менее десяти лет. Важным преимуществом суперконденсаторов в сравнении с литиевыми аккумуляторами и обычными батарейками является заметно меньший вес. А это значит, что та же беспроводная мышь, оборудованная ионистором, будет лишь немногим тяжелее проводного аналога. Перспективы Итак, суперконденсаторы обладают высокой скоростью заряда и энергоэффективностью, а также огромным ресурсом. Благодаря низкой токсичности материалов их гораздо проще и дешевле утилизировать, чем литиевые аккумуляторы. Такое сочетание свойств делает суперконденсаторы весьма перспективным вариантом для использования в качестве перезаряжаемых источников автономного питания беспроводных периферийных устройств. А что касается необходимости часто подключать кабель для подзарядки, то эту проблему нетрудно решить, применив беспроводное зарядное устройство – тем более, что подобные решения сейчас уже начинают появляться на массовом рынке. Благодаря внедрению новых материалов в будущем станет возможным создание суперконденсаторов с гораздо более высокой (по сравнению с ныне выпускаемыми) удельной плотностью запасаемой энергии. Большие надежды специалисты возлагают на разработку графеновых суперконденсаторов. Использование этого инновационного материала позволит уже в ближайшее время создать образцы с удельной плотностью запасаемой энергии порядка 60 Вт•ч на литр. Конечно, это значительно меньше по сравнению с современными литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами, но уже вполне сопоставимо с характеристиками свинцово-кислотных батарей. И можно не сомневаться в том, что развертывание серийного выпуска графеновых суперконденсаторов позволит значительно расширить сферу применения этих источников питания. Ими можно будет оснащать не только беспроводные манипуляторы и клавиатуры, но и портативные акустические системы, а также источники бесперебойного питания небольшой мощности. compress.ru

ЭЛЕКТРОНИКА +

ОБЗОР РЫНКА

НОВЫЙ ПРОЦЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ Q7 R2.0 EMQ-I2401 РАСШИРЯЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ БЕЗ ВЫСОКИХ ЗАТРАТ Компания IPC2U сообщает о выходе нового процессорного модуля Qseven EMQ-i2401 от компании Arbor Technology – одного из лидеров в сфере производства встраиваемых вычислительных систем промышленного назначения. Используя линейку процессоров известных под кодовым названием Apollo Lake, Arbor произвела вполне энергоэффективный модуль малых габаритов формфактора Q7(70х70мм). Не требуя большой мощности от источников питания, EMQ-i2401 потребляют в среднем всего 6Вт, избегая излишнего тепловыделения.

EMQ-i2401 может оснащаться до 8Гб низковольтной оперативной памятью DDR3L, распаянного на модуле и встраиваемой eMMC 5.0 на 64Гб для сбора данных. Расширяя возможное применение, новинка использует процессоры Intel серии Apollo Lake от начального уровня двухъядерного Intel® Celeron® N3350 1,1 / 2,4 ГГц до четырехъядерных процессоров Intel® Pentium® N4200 с 1.1 / 2.5 ГГц, каждый с потребляемой мощностью 4 Вт и базовым применением SDP (Scenario Design Power). Новинка доступна к заказу в следующих вариантах: Модель

EmQ-i2401-N3350

EmQ-i2401-N4200

Standard New Instructions), который разгружает интенсивные вычислительные процессы известного алгоритма AES (Advanced Encryption Standard). Технология, благодаря которой осуществляется шифрование на аппаратном уровне с высокой производительностью, избегая излишней нагрузки на ядра процессоров.

Описание На базе Intel Celeron N3350 2.4 ГГц, 1xDDR3L до 8ГБ, 1xeMMC до 32 ГБ, 1xLAN, 4xPCIe x1, 6xUSB, 2xLVDS/DDI (HDMI/DVI/ DP), 2xSATA3, SDIO, I2C Bus, HD Audio диапазон температур -20..+70С На базе Intel Pentium N4200 2.5 ГГц, 1xDDR3L до 8ГБ, 1xeMMC до 32 ГБ, 1xLAN, 4xPCIe x1, 6xUSB, 2xLVDS/DDI (HDMI/DVI/ DP), 2xSATA3, SDIO, I2C Bus, HD Audio диапазон температур -20..+70С

Также модуль выделяется высокими возможностями в области обработки и визуализации графических данных и способен воспроизводить высококачественную графику одновременно на трех дисплеях или на двух мониторах с разрешением 4K (3840 х 2160 пикселей). Интегрированный Intel® HD Graphics 505 поддерживает DirectX 11.2, OpenGL 4.4 и OpenCL 1.2 / 2.0. Высокоэффективное, аппаратное ускорение декодирования видео в H.265 / HEVC и H.264 / AVC, делает возможным поток 4K видео в режиме реального времени. Используя интерфейсы DisplayPort или HDMI в дополнение имеет стандартный интерфейс 24-bit LVDS. Благодаря встроенному Ethernet-контроллеру Intel® I210 обеспечивается высокоскоростная передача данных со коростью до 1Gb. Также реализована поддержка USB 3.0 со скорость передачи до 5 Гбит/с, 4 линии PCI Express x1 и два интерфейса SATA до 6 Гбит/с, один интерфейс UART, шину I2C, шину LPC и SDIO, а также имеет Intel® HD Audio с процессорами Pentium® N4200 / Celeron® N3350.

EMQ-i2401 в свою очередь может порадовать актуальный функционал Intel® AES-NI (Intel® Advanced Encryption

Технические характеристики: • Intel Apollo Lake • До 8Гб ОЗУ • 4 x PCIe x1 • Двухканальный 24-битные LVDS • 1 порт DDI • Сетевой контроллер Intel® i210IT • DisplayPort или HDMI, HD Audio, 24bit LVDS, 4K в реальном времени.

• интерфейсы UART, I2C, LPC и SDIO Изготовленный из высококачественных материалов модуль EMQ-i2401 обеспечивает надёжность работы в промышленной среде с расширенным температурным диапазоном от -20 до +70 градусов по Цельсию. Новинка идеально подойдет для разработки энергоэффективных встраиваемых решений для различных индустриальных применений, требующих повышенную надежность и длительную наработку на отказ. ipc2u.ru №4 | ноябрь-декабрь |2017

33

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

КОМПЛЕКСНЫЙ ЭНЕРГОУЧЕТ НА ИМПОРТОЗАМЕЩАЮЩЕЙ АППАРАТНОПРОГРАММНОЙ ПЛАТФОРМЕ При этом результаты исследований, проведенных на предприятиях, показывают, что эффективность потребления энергии не на самом высоком уровне: потенциал возможного энергосбережения достигает 20–25 %, что в денежном выражении может составлять сотни миллионов рублей. Альтернативой устаревшему способу учета энергоносителей, напрямую зависящей от человеческого фактора, является АСКУЭ – автоматизированная система коммерческого учета энергоресурсов. Она позволяет: • снизить потребление энергоресурсов за счет своевременного обнаружения каналов утечки, перераспределения энергетической мощности, переноса выполнения наиболее энергоемких операций на время, когда действуют самые выгодные тарифы; • получать информацию со счетчиков прямо на монитор компьютера, что сводит к минимуму возможность злоупотреблений, и обеспечивает точный прозрачный и оперативный учет, который можно адаптировать к разным тарифным системам. Благодаря внедрению АСКУЭ снижаются затраты на приобретение энергоносителей, возрастает эффектив-

ность работы предприятия в целом. В России подобную систему разрабатывает группа компания Миландр. Компания является единственной на российском рынке, кто занимается разработкой и производством АСКУЭ на импортозамещающей аппаратно-программной платформе. По словам представителей компании, доля отечественных компонентов достигает 95%. При этом АСКУЭ не только не уступает западным аналогам, но и по ряду параметров превосходит их. Какие задачи решает Система? Применение АСКУЭ от группы компаний Миландр позволяет компаниям решать следующие задачи: Учет энергоресурсов • Электроэнергия в многотарифном режиме.

Рисунок 1 34 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + • Расход горячей и холодной воды, водоотведение.

• Расход газа.

• Учет тепла. Автоматизация • Автоматический сбор данных с приборов учета энергоресурсов.

• Передача информации в центр сбора и обработки данных и в ГИС ЖКХ, согласно требованиям федерального закона.

• Контроль баланса полученной и отпущенной электроэнергии.

• Контроль аварийных ситуаций.

• Формирование отчетных документов. Дополнительные задачи • Мониторинг технического состояния компонентов.

• Удалённое конфигурирование и настройка компонентов.

• Удаленная смена тарифов (для счетчиков электроэнергии).

• Оперативный доступ к показаниям счетчиков.

• Контроль нарушений со стороны потребителей.

• Функции личного кабинета потребителя • Удаленное ограничение в подаче электроэнергии в аварийных ситуациях и в случае задолженностей по оплате.

ОБЗОР РЫНКА • Измерение электроэнергии в многотарифном режиме, измерение активной и реактивной электроэнергии с классом точности 0.2S/0.5 (для счетчиков трансформаторного включения), 1/2 (для счетчиков непосредственного включения).

• Режим пониженного энергопотребления.

• Защита от перегрузок и КЗ.

• Срок хранения информации при отключении питания – 10 лет.

• Наличие встроенного реле отключения нагрузки.

• Наличие различных интерфейсов связи для интеграции в системы АСКУЭ – PLC, RF, RS-485 и GSM. • Измерительный элемент на нулевом проводе • Датчик магнитного поля с фиксацией события в журнале. В основе каждого счетчика — унифицированная плата высокопроизводительного малопотребляющего микроконтроллера MDR32F23QI с 32-битным RISC-ядром ARM Cortex-M0. Помимо счётчиков в квартирах устанавливается автономный (без подключения к внешнему питанию) универсальный малогабаритный модуль «MiLAN-RF.01», к которому подключаются импульсные выходы приборов учета воды, газа, датчики протечки, датчики открытия дверей.

Структура системы Система имеет трехуровневую структуру: • Приборы учета, датчики дыма/протечки и другие абонентские устройства.

• Устройства сбора и передачи данных (УС и ПД).

• Центральный сервер. Компания работает на рынке, где к компонентам предъявляются повышенные требования по отказоустойчивости и способности работать в экстремальных условиях, поэтому все используемые в АСКУЭ компоненты отличаются высокой надежностью и износостойкостью. Для учета энергоресурсов возможны комбинированные варианты построения системы. Основной вариант предусматривает установку на каждом этаже одного или более приборов учета электроэнергии («Милур-107» или «Милур-307»), в состав которых входит беспроводной модуль связи. Средства измерений, входящие в «Милур» сертифицированы и занесены в государственный реестр средств измерений.

Рисунок 2 – Счетчики электроэнергии «Милур-107» и «Милур-307» Технические характеристики: • Расширенный диапазон тока нагрузки.

• Возможность отображения параметров сети (напряжение, ток, потребляемая мощность).

Рисунок 3 – Модуль «MiLAN-RF.01» Технические характеристики: • Позволяет подключать 4 счетчика воды/газа или 4 детектора протечки/дыма/открытия дверей • Время работы от батареек до 11 лет • Может работать как ретранслятор RF-сети, при подключении к постоянному питанию • Позволяет строить распределённые сети без участия дополнительных дорогостоящих контроллеров Модуль «MiLAN-RF.01» ведет учет ресурсов и контролирует аварийные события внутри квартиры, передавая информацию на прибор учета электроэнергии «Милур-107/307» по беспроводному каналу связи. Стоит отметить, что для учета воды, газа, тепла в систему могут быть интегрированы счетчики любых производителей, имеющие импульсный выход. Далее «Милур-107/307» передает данные на устройство сбора и передачи данных или непосредственно на сервер, в зависимости от выбора архитектуры. Передача данных осуществляется по существующим силовым электрическим сетям — современная технология G3-PLC, по радиоканалу RF (868 МГц) и RS-485. Для обеспечения №4 | ноябрь-декабрь |2017

35

ОБЗОР РЫНКА гарантированной передачи информации могут использоваться два канала связи одновременно. Технические средства приема/передачи данных (каналообразующая аппаратура) входят в состав компонентов системы. Технические характеристики средств приема/ передачи данных: • Сбор данных с приборов учета электроэнергии и автономных модулей учета воды, газа, тепла.

• Количество опрашиваемых приборов и модулей до 1000.

• Защита от перегрузок и КЗ.

• Наличие различных интерфейсов связи для интеграции в системы АСКУЭ – 3G/GPRS, Ethernet, USB. • Web-интерфейс настройки и просмотра данных. В основе УСПД – процессор с 64-битным ядром ARM-А9, обеспечивающий высокую производительность. Взаимодействие АСКУЭ с пользователями происходит посредством организации автоматизированных рабочих мест (АРМ). Работа с системой может вестись с любого компьютера, подключенного к сети Internet и отвечающего эксплуатационным требованиям. Опциональная функция – автоматическое оповещение об аварийных событиях (затопление, аномальный расход воды, газа). Для взаимодействия с пользователями АСКУЭ предусмотрена организация следующих Автоматизированных Рабочих Мест Пользователей (АРМ)/ Система предназначена для работы в режиме 24*7*365 и обеспечивает защищенный полноценный Internet-доступ к информации. Работа с системой может вестись с любого компьютера, подключенного к сети Internet и отвечающего эксплуатационным требованиям. Ключевые особенности системы Простое развертывание Архитектура АСКУЭ обеспечивает простое развёртывание системы. Для установки АСКУЭ на объекте достаточно заменить счетчики электрической энергии и установить УСПД: • Не требуется производство дополнительных монтажных работ, связанных с прокладкой линий связи.

• Не требуется установка каналообразующей аппаратуры – модемы входят в состав компонентов системы. Гибкая конфигурация и легкость масштабирования Гибкая архитектура системы предоставляет возможность создания различных конфигураций: • В минимальной конфигурации АСКУЭ может рабо-

36 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + тать без центрального сервера. В этом случае система осуществляет автоматический сбор данных и передачу информации за отчетный период посредством многофункционального УСПД.

• Подключение к системе новых приборов учета происходит по принципу plug and play – при установке новых точек учета или замене существующих связь устанавливается автоматически. Информационный обмен АСКУЭ позволяет осуществлять полномасштабный информационный обмен со смежными системами. Система выполняет: • Экспорт данных в форматы xml, xls, doc и pdf.

• Поддержку макетов 80020, 80030, 80040, 51070 и других, в полном соответствии с текущей редакцией «Регламента коммерческого учета электроэнергии и мощности».

• Интеграцию и передачу данных в биллинговые системы по стандарту МЭК-61968-9. Формирование отчетов Система предоставляет возможность автоматического формирования следующих отчетов: • Ведомости электропотребления.

• Балансные ведомости.

• Ведомости зафиксированных максимумов средних тридцатиминутных мощностей.

• Графики нагрузки средних тридцатиминутных мощностей.

• Возможность создания отчетных форм по требованию заказчика.

• Возможность экспорта в форматы: xls, csv, pdf, xml, doc.

• Выбора промежутка времени для формирования отчета. Безопасность информации На всех уровнях система защищена от несанкционированного доступа. Конфиденциальность информации обеспечивается с помощью авторизованного доступа в систему и разделения прав доступа к информационным ресурсам. Для минимизации рисков, связанных с обеспечением целостности и подлинности данных, используются следующие способы защиты информации: • Передача данных в зашифрованном виде.

• Авторизированный доступ пользователей.

• Разделение прав доступа.

• Идентификация ПО.

• Резервирование баз данных. Система оповещения Мониторинг технического состояния системы в ре-

ЭЛЕКТРОНИКА + жиме, приближенном к реальному времени, позволяет увеличить быстроту реагирования обслуживающего персонала при возникновении нештатных ситуаций. Система автоматически формирует сигналы тревоги при обнаружении: • Сбоев в работе компонентов.

• Исчезновения напряжения питания.

• Несанкционированных попыток вмешательства в работу приборов учета. Список тревожных событий и алгоритмы формирования сигналов тревог настраиваются по желанию заказчика. Ведется журнал событий. Дистанционное управление энергопотреблением • В системе предусмотрена возможность удаленного ограничения подачи электроэнергии недобросовестным потребителям. По желанию заказчика ограничение может производиться автоматически или по команде с АРМ оператора.

• Оперативный контроль нарушений в сочетании с возможностью отключения нагрузки позволяет существенно сократить потери электрической энергии, связанные с неправомерными действиями потребителей. Ведение коммерческого учета • Автоматизированный расчет потребления за заданный расчетный период по каждой точке учета.

• Применение дифференцированных по зонам суток тарифов на электроэнергию.

• Обеспечение возможности удаленного изменения тарифов счетчиков электроэнергии на объекте учета.

• Обеспечение возможности автоматической выписки квитанций для оплаты.

• Информирование клиентов о состоянии оплаты. Сферы применения Система эффективно применяется в следующих сегментах: • Жилой сектор: многоквартирные дома.

• Частный сектор: дачные и коттеджные поселки, садоводческие товарищества, ТСЖ, гаражные кооперативы.

• Транспорт: порты, железные дороги, перегрузочные терминалы и аэропорты.

• Бизнес: производство, торговые центры, банки, АЗС, сетевые магазины. Для компаний с широкой географией точек учета электросчетчики Милур™ позволят собрать и контролировать все данные в одном личном кабинете из любой точки мира через обычный web-браузер • Управляющие компании и СНТ. Приборы Милур™ позволяют устранить небаланс, предотвратить хищения, вычислить и ограничить недобросовестных потребителей, снять показания удаленно и отправить их в ГИС ЖКХ.

• Генерирующие компании. Счетчики поддерживают косвенное и полукосвенное включение через трансформаторы тока и напряжения. Точность измерений 0,2S. Интерфейсы RS-485, RF, PLC. Интегрированы в многие АСКУЭ.

• Строительные компании и ДСК. Автоматический учет ресурсов в ближайшее время станет простой необходимостью, поэтому строительные компании могут заложить систему АСКУЭ в план будущего здания еще на начальном этапе проектирования. В настоящий момент системой пользуются такие компании, как Сбербанк, Тверской домостроительный комбинат, Жилой комплекс «Зеленоградский», Жилой

ОБЗОР РЫНКА район «Салават Купере», а также большое количество садовых товариществ и СНТ. *** АО «ПКК Миландр» – одна из ведущих российских компаний по производству интегральных микросхем и аппаратно-программных комплексов на их основе. Подход к созданию АСКУЭ основан на совместной работе с заказчиком по выбору оптимального варианта в каждом конкретном случае. Решение на базе КТС «Милур» позволяет создавать системы различного функционального наполнения от простейших АСКУЭ, обеспечивающих сбор данных со счетчиков и организацию коммерческого учета, до многофункциональных интеллектуальных информационно-измерительных комплексов. Компания предоставляет полный спектр услуг по созданию АСКУЭ: разработка, монтаж, внедрение и поддержка. Предоставляются различные варианты взаимодействия в сфере автоматизации энергоучета: • Поставка производимого оборудования для системных интеграторов.

• Техническая поддержка, сервисное обслуживание, программное и аппаратное сопровождение систем и оборудования.

• Комплексное обучение работе с продукцией. По желанию заказчика компания может выступить в качестве партнера на любом из этапов создания системы учета. milur.ru

УНП 190533632

№4 | ноябрь-декабрь |2017

37

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

LORA – ОДИН ИЗ СТАНДАРТОВ ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ СЕТИ LoRa (Long Range) – один из стандартов технологии энергоэффективной сети с большим радиусом действия LPWAN, предназначенный для межмашинных взаимодействия, сбора данных с датчиков, приложений Интернета вещей. К 2022 году, согласно оценкам аналитиков Stratistics MRC, объем глобального рынка LPWAN вырастет до $46 млрд. По итогам 2015 года объем рассматриваемого рынка оценивался $0,5 млрд. Эксперты объясняют взрывной рост тем, что датчики, работающие в сетях с низким энергопотреблением и дальним радиусом действия, способны решать массу задач – от пользовательских до промышленных. LPWAN-сети, базирующиеся на LoRa, стали самыми массовыми. Они доступны в 250 городах и 40 странах мира. Преимущества LoRaWAN очевидны: радиус покрытия сигналом одной базовой станицей может достигать 50 км, срок работы аккумуляторов датчиков может доходить до нескольких лет. Поэтому рассмотрим более детально сферы применения устройств в сетях LoRaWAN. Спектр применения LoRaWAN достаточно широк: от устройств для умного дома, таких, как датчики протечки и умные счетчики, до промышленных решений. Компании уже сейчас с помощью LoRaWAN отслеживают передвижение грузов и животных, увеличивают урожайность полей и т.д. История создания и развития Название LoRa является сокращением от слов Long Range Radio, что в переводе с английского означает дальняя радиосвязь. Данный стандарт был разработан американскими компаниями Semtech и IBM Research весной 2015 года и предназначен главным образом для сетей M2M и IoT. 16 июня 2015 года была выпущена спецификации протокола LoRaWAN v.1.0. Для поддержки этой технологии была создана открытая некоммерческая организация LoRa Alliance, целью которой является стандартизация LoRaWAN для его совместимости с существующими сетями с низким энергопотреблением. По словам LoRa Alliance, всего несколько станций с LoRaWAN смогут обеспечить покрытие в пределах целых городов или даже стран. LoRa Alliance включает в себя такие ведущие компании Северной Америки, Европы, Африки, Азии, как Cisco, IBM, Semtech, Singtel, российская компания Lace и другие. Технические характеристики Основные характеристики LoRa: • радиус действия: до 5 км в городе, до 15 км вне населенного пункта; • скорость: до 50 кбит/с; • срок службы без замены батареи: до 10 лет; 38 №4 | ноябрь-декабрь |2017

• используемые частоты: 902–928 МГц (США), 863– 870 МГц и 433 МГц (Европа), 779–787 МГц и 470–510 МГц (Китай), 915–928 МГц (Австралия). При построении сети на основе данного стандарта используется топология «звезда», то есть имеются центральные сервера и оконечные устройства, которые подключаются к нескольким серверам при помощи шлюзов. В целях экономии потребления электроэнергии оконечными устройствами сервер использует адаптивную подстройку скорости и частоты с учетом внешних факторов и характеристик сети. В целях безопасности технология LoRa имеет несколько уровней шифрования данных.

LoRaWAN имеет несколько классов конечных устройств: класс A – оконечные устройства с двусторонним соединением: передача данных по восходящей и нисходящей линиям связи в любой момент времени по мере необходимости; класс B – оконечные устройства с определенными интервалами приема: оконечное устройство может принимать данные от сервера в заранее известные промежутки времени; класс C – оконечные устройства с максимально возможным интервалом приема: оконечные устройства практически непрерывно готовы принимать данные, однако во время передачи окно приема закрывается. Кейсы применения LoRa активно используется в таких сферах, как: ЖКХ – автоматическое считывание в реальном времени показаний со счетчиков, установленных в домах; здравоохранение – считывание данных с датчиков, установленных на теле человека, например, пульсометр, датчик температуры, давления и т.п.; сельское хозяйство – контроль за влажностью и щелочностью почвы, температурой, освещенностью; приложения умного дома – управление различными системами внутри здания. Оборудование и решения для LoRa Одной из крупнейших компаний на постсоветском пространстве, работающих с LoRa, является компания OrionM2M – разработчик и производитель беспроводных систем передачи данных стандарта LoRaWAN для Интернета вещей (IoT).

OrionM2M предоставляет законченные решения: Сетевой сервер «OrionNetworkServer» и Базовая станция

ЭЛЕКТРОНИКА + «OrionGateway». Кроме этого, в продуктовой линейке компании есть и абонентские устройства: «OrionMeter», «OrionGPS», «OrionSecurity», «OrionLighting».

OrionM2M дает возможность реализовать бизнес-решения в различных сферах: Умный город, ЖКХ, Сельское хозяйство, Промышленность. Топ-5 сфер применения LoRaWAN

Сельское хозяйство Главным сдерживающим фактором применения IoT в АПК было слабое покрытие изолированных сельских и отдаленных регионов сетями сотовой связи и интернетом. Стоимость строительства необходимой инфраструктуры усилиями только собственников ферм могла быть сверхдорогой и трудной задачей. В настоящее время для обеспечения сигналом отдаленных местностей существуют решения в связке «LoRaWAN – спутниковая связь». Например, оператор спутниковой связи Inmarsat развернул сеть LoRaWAN совместно с Actility. Покрытие этой сети ограничивается лишь доступностью спутникового сигнала Inmarsat. Влажность воздуха, влажность почвенного слоя, химический состав почвы – одни из главных параметров, которые гарантируют получение большего урожая. Их можно отслеживать с помощью датчиков, подключенных к LoRaWAN. LoRaWAN позволит повысить урожайность изолированных плантаций масличной пальмы в Малайзии. Датчики автоматически мониторят такие параметры, как уровень воды в накопителях для полива, влажность почвы у корней растений и т.д. Зная, что влажность почвы на конкретном участке земли низкая, вода в определенных количествах своевременно доставляется для полива. Это позволяет более разумно управлять ресурсами и избежать переувлажнения почв. На изолированных ранчо Австралии крайне трудно контролировать передвижения стада. К тому же выезд квалифицированных ветеринаров на фермы стоит больших денег. Датчики компании Chipsafer решают большинство актуальных задач. Компания создала устройства для отслеживания передвижения крупного рогатого скота. Если животное выйдет за пределы «зеленого периметра», то владельцы и управляющие фермы получат оповещения об этом с указанием координат животного. Датчики также отслеживают температуру и влажность тела животного. Эти два параметра могут сигнализировать о состоянии здоровья скота, что позволит ветеринарам дистанционно или лично оказать своевременную помощь. Chipsafer использует возможности LoRaWAN совместно со спутниковой связью. За развитие умных ферм в Австралии всерьез взялись и National Narrowband Network Company (NNNCO) с Discover Ag. Совместно эти компании реализуют проект Connected Country. Основные устройства – датчики влажности почвы, управления поливом, мониторинга активов, оповещении о чрезвычайных ситуациях и т.д.

ОБЗОР РЫНКА Задача NNNCo – подключить фермеров к решениям на базе LoRaWAN – более доступным по стоимости, чем предлагаемые продукты мобильных операторов.

Отслеживание активов Аналитики консалтинговой компании Berg Insight подсчитали, что среднегодовые темпы прироста рынка устройств для мониторинга грузов (грузовых единиц, включая прицепы, интермодальные контейнеры, грузовые контейнеры, грузовые боксы и поддоны) в период с 2015 по 2020 гг. составят 23,2%. К 20202 году количество устройств для отслеживания грузов составит порядка 8,1 млн. Эксперты отмечают, что одним из факторов развития рынка станет доступность сетей LPWAN. «В сфере контейнерных перевозок очень важным параметром является автономный срок работы датчиков. Проблему решит использование датчиков на базе технологий LPWAN, в том числе LoRaWAN и NB-IoT», – рассказали авторы исследования. Подключенные паллеты – одно из наиболее перспективных направлений для энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия. Согласно оценкам экспертов, глобальная база поддонов, находящаяся в обращении, составляет почти 10 млрд единиц. Подключение паллетов к сети незначительно, примерно на $10 – повысит их стоимость. Эти расходы окупятся за счет повышения эффективности логистики. Датчики, кроме того, позволят увеличить срок службы паллетов. В среднем он составляет три года. В ближайшее время подключенные поддоны заинтересуют глобальных отраслевых игроков, полагают аналитики Berg Insight. Умный город По мнению аналитиков ABI Research, из-за глобальной тенденции миграции населения из сел в города спрос на умные измерения будет только расти. Этот рост количества интеллектуальных измерительных приборов для учета расхода электроэнергии, воды и газа до 2022 года ожидается двузначным, отмечают аналитики ABI Research. Даже на российском рынке представлены LoRaWANсчетчики от таких производителей, как «Орион Си-

№4 | ноябрь-декабрь |2017

39

ОБЗОР РЫНКА

67% ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В США НЕ ИСПОЛЬЗУЮТ IOT-РЕШЕНИЯ

Аналитики ABI Research, опросив представителей 455 компаний США, пришли к выводу, что 67% промышленных компаний из девяти вертикальных рынков в настоящее время не используют IoT-решения. Из них 74% занимаются изучением, оценкой или планированием развертывания таких решений в течение последующих 12 месяцев. Компании, работающие с индустриальными и производственными операциями, стремятся подключить свои HMI, SCADA и управляющие сети к корпоративным системам более высокого уровня, а также к облаку. Предоставление данных системам корпоративного уровня обеспечивает более высокий уровень поддержки аналитики и управления персоналом, процессами и системами. Сегодня экосистема IIoT становится более открытой, поскольку акцент смещается от упрощенных в сторону более сложных приложений (мониторинг и контроль, автоматизация).

Фактически, 35% респондентов в различных сегментах промышленности высоко оценивают потенциал и возможности искусственного интеллекта (ИИ), а 47% либо развернули, либо планировали развертывание роботизированных решений в течение следующих 12 месяцев. abiresearch.com

40 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + стема», «ЛоРа Линк», «Смартико» и др. Эти приборы учета передают информацию о потреблённых ресурсах на сервера обслуживающих организаций, и оповещают последних о попытках несанкционированного вмешательства в работу устройств. Наиболее известный российский проект оснащения счетчиками LoRaWAN, стартовал в Иннополисе (Казань). Сейчас территория Иннополиса на 100% покрыта сигналом сети LoRaWAN. Установка приборов учета начнется в ближайшее время. В городе планируют использовать Интернет вещей не только для автоматизации сбора показателей счетчиков, но и для управления парковками, учета работы коммунальной техники, организации безопасного дорожного движения, управления уличным освещением и т.д.

Умный дом Первые LoRaWAN-решения для умного дома появились сравнительно недавно. Например, Eddy Home и Semtech представили датчики водоснабжения для жилых помещений. В режиме реального времени устройства обрабатывают и собирают данные о потреблении воды и обстановке в доме. Пользователи с помощью мобильного приложения уведомляются о возможных протечках, резком перепаде температуры и влажности. Актуальность технологий умного дома за рубежом обусловлена дорогими ресурсами и низкими страховыми выплатами в случае, если владельцы не установили датчики для предупреждения или оповещения о возможных подтоплениях. Добыча нефти и газа Так как сети LoRaWAN работают в изолированных территориях, то они способны решить многие задачи не только в сельском хозяйстве, но и в добыче полезных ископаемых. Например, платформы на морском шельфе значительно отдалены от берега, а значит, и от сетей мобильной связи. IoT-решения, базирующиеся на связке «LoRaWAN – спутниковая связь», решают проблемы мониторинга работы критически важных механизмов станции. Датчики своевременно оповещают, каким узлам потребуется незамедлительный ремонт. Это позволяет избежать простоев, которые могут доходить до нескольких миллионов долларов в сутки. Эксплуатационные параметры снимаются датчиками регулярно и отправляются в диспетчерскую, где система SCADA управляет другими устройствами. Сферы применения LoRaWAN не ограничиваются этими пятью отраслями. Такие преимущества LoRaWAN, как широкий территориальный охват, низкое энергопотребление и низкая стоимость устройств наряду с минимальными затратами на техническое обслуживание позволяют реализовывать эффективные проекты во многих сферах. Неудивительно, в 40 странах уже доступны сети LoRaWAN, а США, Австралия, Новая Зеландия, Тайвань и Нидерланды сделали эту технологию национальным стандартом сетей IoT. lora-alliance.org, iot.ru

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

LORA ПРОТИВ «СТРИЖА»: СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ В России самыми масштабными не сотовыми LPWAN сетями стали «Сеть 868» и EveryNet, основанные на технологии LoRaWAN, а также «Стриж», использующая собственную технологию. Рассмотрим основные характеристики LoRaWAN и «Стриж». ВИТАЛИЙ МОСЕЕВ 1. Глобальные LPWAN «Стриж» и LoRa принадлежат к семейству не сотовых глобальных LPWAN, поэтому качественных различий между ними не так много, как, например, у LoRaWAN и NBIoT. Для работы этих сетей используются частоты 868 МГц.

2. Протокол связи Одним из главных отличий этих сетей является протокол связи. LoRa использует LoRaWAN - MAC протокол канального уровня (OSI media layer 2) для сетей с множеством узлов с большим радиусом действия и низким энергопотреблением. Сеть «Стриж» использует собственный протокол Marcato 2.0. Этот протокол является закрытым. Протокол обеспечивает шифрование XTEA с использованием 256 битного ключа.

3. Степень пропиетарности «Стриж» использует для работы закрытый протокол Marcato 2.0. В итоге для работы в этой сети необходимы шлюзы и конечные устройства производства «Стрижа». Такая абсолютная степень пропиетарности может негативно сказаться на как на стоимости устройств, так и на их ассортименте. Для LoRaWAN характерна низкая степень пропиетарности. Патент на LoRa-чипы принадлежит Semtech. Однако обладатель патентов не против того, чтобы оборудование выпускало несколько компаний. К тому же конечные устройства производит несколько десятков сторонних производителей. В итоге пользователю доступно множество бюджетных и эффективных вариантов для построения IoT-решений на базе LoRa. 4. Модуляция LoRa использует метод модуляции с расширением спектра и вариацией линейной частотной модуляции, а «Стриж» – сверхузкополосный метод с дифференциальной двоичной фазовой манипуляцией DBPSK. Применение широкополосной кодовой манипуляции LoRaWAN приводит к снижению эффективности использования частотного спектра. В результате количество устройств для работы в определенном частотном диапазоне значительно ниже, чем у «Стрижа». В полосе LoRa в 125 кГц, необходимой для кодирования одного канала, можно использовать до 1250 устройств «Стриж».

5. Ширина полосы сигнала Ширина полосы сигнала, рекомендуемая для стандартной сети LoRaWAN, составляет 125 кГц. У «Стрижа» ширина полосы сигнала составляет 100 Гц. У стандартной сети LoRaWAN – восемь широких каналов по 125 килогерц, а у «Стрижа» 5 тыс. узких по 100 герц каждый. Узкий канал имеет несколько особенностей. Например, он требует стабильности частоты кварцевых резонаторов, задающих рабочую частоту абонентского устройства. В противном случае необходимо использование дорогих термокомпенсированных генераторов, у которых погрешность по частоте на порядок меньше.

6. Разделение каналов FDMA (Frequency Division Multiple Access) – это множественный доступ с частотным разделением. Общий ресурс делится на несколько устройств. Такое деление может быть равным или неравным. FDMA, как правило, используется в связке с методами множественного доступа TDMA и CDMA. Принцип работы TDMA состоит в том, что на определенной частоте базовая станция какой-то промежуток времени работает на одного абонента, какую-то на другого и т.д. Перерывы настолько коротки, что для работы устройств они остаются незамеченными. Принцип работы практически цифрового стандарта CDMA означает, что все ячейки работают на одном и том же канале. В итоге частотный ресурс расходуется наиболее полно. Предусмотрена возможность плавного перехода устройства от обслуживания от одной базовой станции к другой.

LoRaWAN использует CDMA и TDMA, тогда как «Стриж» – FDMA и TDMA. 7. Радиорелейные и ячеистые сети Преимущество LoRaWAN заключается в использовании ячеистых (многоточечных) сетей. Устройства могут работать как радиорелейная станция и передавать сигнал до ближайшей точки доступа. Поэтому у провайдеров нет необходимости устанавливать дополнительные точки доступа с проводкой к ним. Альтернативный путь – использование миниатюрных радиорелейных станций WLAN, которые обеспечивают связь с имеющейся инфраструктурой точек доступа. «Стриж» такими характеристиками похвастаться не может. №4 | ноябрь-декабрь |2017

41

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

Таблица 1 – Сравнение характеристик LoRa и «Стриж»

Частота Протокол Модуляция Ширина полосы сигнала Разделение каналов Количество каналов Бюджет канала Симметричность канала Классы абонентских устройств Скорость связи Сложность базовой связи Помехоустойчивость Агрессивность по отношению к соседям Степень пропиетарности Дальность связи Глобальные сети LPWAN Локальные сети масштаба объекта Радиорелейные и ячеистые сети Стоимость модема, USD Стоимость базовой станции, USD Количество развернутых в мире сетей

LoRa 868 МГц LoRaWAN Широкополосная 125 кГц1 CDMA, TDMA2 8 168 dBm Полная A, B, C От 300 до 50 000 бит/с1 От низкой до средней Средняя Низкая Низкая (только чипы) 48,3 Да Да Да 30-40 1000 Около 100

Стриж 868 МГц Marcato 2.0 Узкополосная 100 Гц FDMA, TDMA2 5000 178 dBm Ограниченная A 100 бит/с Высокая Высокая От средней до высокой Абсолютная 50 Да С оговорками Нет 403 2500 1

1 – параметры, рекомендуемые для стандартной сети LoRaWAN; 2 – при активном использовании обратной связи с абонентами; 3 – в свободной продаже модемов нет.

8. Классы обслуживаемых устройств LoRaWAN может обслуживать устройства класса A, B, C, тогда как «Стриж» – только устройства класса А. Классы отличаются по расписанию передачи данных в эфир. Например, оборудование класса А передает информацию, а затем короткий промежуток времени ожидает ответа от базовой станции. Приемник выключается до следующего сеанса связи. Устройства класса B работают по расписанию. Передатчик включается в заданное время. Базовая станция располагает этим расписанием, поэтому способна передавать данные на устройство в соответствии с графиком. Устройства класса C держат приемник включенным постоянно, поэтому базовая станция может в любое время передать информацию.

9. Асинхронная передача данных Сети «Стриж» и LoRaWAN не являются сотовыми. Это значит, что устройствам не требуется просыпаться для синхронизации данных. Датчики можно запрограммировать на отправку данных по расписанию или по мере накопления информации. Поэтому срок работы аккумуляторов достаточно длительный и может достигать несколько лет.

10. Локальные сети масштаба объекта Построить эффективную сеть LoRaWAN под силу даже отдельному предприятию в виду меньшей стоимости базовой станции и более широкой экосистеме поставщиков оборудования и программной части. По42 №4 | ноябрь-декабрь |2017

строение сети «Стриж» на локальном объекте также возможно, но, ввиду абсолютной закрытости протокола, на подбор необходимого оборудования и согласование проекта может уйти больше времени.

11. Количество операторов Сети LoRaWAN развернуты более сотней операторов в 40 странах и 250 городах мира. Заручившись поддержкой ИТ-гигантов и крупнейших операторов связи, LoRaWAN уже покрыла сигналом более 40 стран мира и 250 городов. В США, Австралии, Новой Зеландии, Тайване и Нидерландах LoRaWAN считается стандартом сети Интернета вещей. Сеть «Стриж» представлена единственным оператором, предоставляющим услуги в некоторых странах СНГ.

12. Стоимость базовых станций инвестиции в строительство не сотовых LPWAN достаточно низкие, чем в мобильные LPWAN. Сети не сотовых LPWAN можно с легкостью развернуть как в городской черте, так и в сельской местности. Стоимость одной базовой станции LoRaWAN оценивается в $1000. Для охвата территории Нидерландов, к примеру, одним из операторов связи было приобретено 12.

13. Помехоустойчивость Технология «Стриж» более устойчива к помехам. Сигнал LoRaWAN обладает средней степенью устойчиво-

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА + сти. Защита от помех в случае с LoRaWAN обеспечивается с помощью кодирования. При одновременной работе в одном канале устройства могут добиться защиты от помех на уровне 10 – 20 Дб, в «Стриже» этот показатель составляет до 65 дБ защиты от помехи на соседнем канале.

ШЛЮЗЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ С ПОДДЕРЖКОЙ МЭК 101, 103, 104 И 61850 Компания IPC2U впервые представляет в своём ассортименте производителя ATOP, а именно широкую линейку шлюзов серии PG59xx для применения в области электроэнергетики. В линейку шлюзов входят модели с 1, 4, 8 и 16 портами интерфейсов RS-232/422/485.

14. Экосистема Решения «Стриж» развивает сама компания и несколько, преимущественно российских, производителей оборудования. Экосистема LoRa включает более 500 компаний – операторов связи и поставщиков ИТ-решений и оборудования. В LoRa Alliance входят такие ИТ-гиганты, как IBM, Cisco, Orange, NTT, Soft Bank, B osch, Schneider Electric, Inmarsat, Swisscom. Поддержка этих лидеров уже привела к тому, что LoRaWAN стала крупнейшей популярной LPWAN-технологией в мире. Об этом свидетельствует количество операторов, развернувших эту сеть.

Резюме LoRaWAN существенно превосходит «Стриж» в степени пропиетарности, разделении каналов, в возможности обслуживания нескольких классов устройств, возможности использования радиорелейных и ячеистых сетей, строительстве локальных сетей на предприятиях, стоимости базовых станций, экосистеме поддержки и количестве запущенных сетей. Это означает, что вариантов построения эффективных промышленных решений на базе LoRaWAN у заказчиков гораздо больше, чем при использовании технологии «Стриж». iot.ru

Шлюзы позволяют конвертировать следующие протоколы: • Modbus TCP/RTU/ASCII • МЭК 60870-5-103 • DNP 3.0 TCP и serial • МЭК 60870-5-104 • МЭК 60870-5-101 • МЭК 61850 Каждый шлюза предназначен для конвертации протоколов только один в один. Всего в линейке шлюзов PG59xx более 2000 шт. Название каждого шлюза состоит из двух частей: [серия] и [протоколы]. Например, для шлюза PG5916A-6SFP-MBES-03SM серией будет PG5916A-6SFP, MBES-03SM – протоколы. Чтобы было проще выбрать нужный шлюз, воспользуемся таблицей. Каждая серия модели, помимо протокола, имеет различные модификации, например, вместо разъема DB9 установлена клеммная колодка, дополнительно добавлена поддержка PoE и другие модификации. Из таблицы ниже вы выбираете серию шлюза с нужными вам характеристиками. Название PG5900A-6SFP PG5900A-6SFP-HV PG5900A PG5900A-HV PG5901-DB PG5901-TB PG5901-PoE-DB PG5901-PoE-TB PG5904D-4P-DB PG5904D-4P-TB

Конвертация протокола 6xLAN, SFP разъем, 24-48 VDC 6xLAN, SFP разъем, 100-240 VAC/100-370 VDC 6xLAN, RJ-45 разъем, 24-48 VDC 6xLAN, RJ-45 разъем, 100-240 VAC/100-370 VDC 1xRS-232/422/485, DB9 разъем, 2xLAN, RJ-45 разъем 1xRS-232/422/485, TB5 разъем, 2xLAN, RJ-45 разъем 1xRS-232/422/485, DB9 разъем, 2xLAN, RJ-45 разъем, PoE 1xRS-232/422/485, TB5 разъем, 2xLAN, RJ-45 разъем, PoE 4xRS-232/422/485, DB9 разъем, 2xLAN, RJ-45 разъем 4xRS-232/422/485, TB5 разъем, 2xLAN, RJ-45 разъем

Шлюзы предназначены для работы в агрессивных условиях промышленной среды, поэтому имеют специальную защиту, подтвержденную сертификатами. Например, МЭК 61000-4-2 ESD обеспечивает защиту от электростатического разряда при контакте до 8 кВ и через воздух до 15 кВ. Металлический корпус шлюза позволяет защититься от наводок, а промышленные компоненты обеспечивают работу шлюза при температурах от -40oC до 85oC. ipc2u.by №4 | ноябрь-декабрь |2017

43

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

АНАЛОГОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ ФИРМЫ MICROCHIP TECHNOLOGY Компания Microchip Technology Inc., широко известная прежде всего благодаря производству разнообразных PIC-микроконтроллеров, в последнее время зарекомендовала себя как производитель различных аналоговых компонентов. На сегодняшний момент Microchip выпускает огромное количество разнообразных микросхем аналоговой обработки сигналов. В общем виде фирма выделяет следующие группы своей продукции: • датчики температуры; • контроллеры электродвигателей вентиляторов; • линейные регуляторы и импульсные преобразователи напряжения; • DC-DC конверторы на переключаемых конденсаторах и ШИМ-контроллеры; • супервизоры питания и источники опорного напряжения; • драйверы MOSFET (мощных МОП-транзисторов); • устройства заряда батарей питания, в т.ч. на основе технологии PowerSmart®; • операционные усилители, компараторы, программируемые усилители (PGA); • АЦП и ЦАП, цифровые потенциометры; • преобразователи напряжение/частота и частота/ напряжение; • микросхемы для организации CAN-интерфейса, IrDA, Lin Bus трансиверы; В настоящей статье будут подробно рассмотрены АЦП, ЦАП, усилители и источники опорного напряжения, разработкой и производством которых занимается компания Microchip. Все операционные усилители и источники опорного напряжения Microchip, описанные в этой статье, предназначены для работы в промышленном диапазоне температур от -40°С до +85°С. АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Microchip предлагает несколько семейств АЦП, различающихся принципом преобразования аналогового сигнала в цифровой: • АЦП последовательного приближения (т.н. SAR-АЦП); • сигма-дельта АЦП; • АЦП двойного интегрирования (Dual Slope); • двоичные и BCD АЦП; • специализированные АЦП для работы с ЖКИ или светодиодным дисплеем. Серия MCP3XXX включает АЦП последовательного приближения с различной разрядностью: 10-ти, 12-ти разрядные приборы, а также 12-ти разрядные АЦП со знаком. Частота дискретизации при разрешении 10 бит может достигать 200 ksps. Это самые быстродействующие АЦП фирмы Microchip. Для передачи цифровой информации используется простой последовательный интерфейс SPI или I2C. АЦП данной серии обладают превосходной линейностью: дифференциальная и интегральная нелинейность не превышает ±1LSB и работают в индустриальном диапазоне температур.

44 №4 | ноябрь-декабрь |2017

Рисунок 1 – функциональная схема одноканального АЦП MCP3001 На рисунке 1 показана функциональная схема одноканального АЦП MCP3001. Он имеет дифференциальный вход, сигнал с которого подаётся на устройство выборки и хранения (УВХ). Блок управляющей логики вырабатывает тактирующие импульсы для УВХ и выполняет приращение содержимого 10-ти битного регистра SAR (Successive Approximation Register). Цикл преобразования начинается с обнуления этого регистра и фиксации напряжения на выходе УВХ по сигналу от блока логики. Последовательное увеличение содержимого регистра SAR вызывает рост напряжения на выходе подключенного к нему встроенного ЦАПа. Когда это напряжение становится равным выходному напряжению УВХ (т.е. напряжению на входе АЦП в момент начала цикла преобразования) компаратор вырабатывает сигнал завершения преобразования. После этого содержимое регистра SAR последовательно через регистр сдвига подается на выход АЦП. Сигма-дельта АЦП серии TC340X обладают высоким разрешением в пределах от 10 до 16 бит. Некоторые приборы имеют четыре дифференциальных или одиночных входа в одном корпусе. Время преобразования зависит от выбранной разрядности. При разрешении 15 бит со знаковым битом АЦП выполняет 8 преобразований в секунду (8 sps). При уменьшении разрешения до 10-ти бит скорость преобразования повышается до 512 sps. Рабочее напряжение однополярное и лежит в диапазоне 1,8-5,5 В. Ток потребления в активном режиме не превышает 300 мкА, а режиме «сна» снижается до 0,75 мкА. В приборе реализована функция автоматического перехода в режим «сна», которая ак-

ЭЛЕКТРОНИКА + тивизируется, если преобразования не совершаются. Управление и считывание результата в АЦП этой серии производится по 2-х проводному последовательному интерфейсу microPort (подобный SPI). В качестве источника опорного напряжения может использоваться либо встроенный источник на 1,193 В, либо внешний, для подключения которого имеется специальный вывод. Серия сигма-дельта АЦП ТС340Х великолепно подходит для использования в различных встраиваемых системах и устройствах с батарейным питанием. АЦП двойного интегрирования серии TC5X0 обладают очень высокой точностью при разрядности 17 бит. Они имеют полностью дифференциальный вход со схемой автоматического определения полярности входного напряжения. Взаимодействие с управляющим микроконтроллером происходит по 3-х проводной шине. Гибкий механизм выбора необходимой точности преобразования в зависимости от допустимой минимальной скорости позволяет выполнять от 4 до 10 преобразований в секунду. Микросхемы TC510/TC514 имеют интегрированный преобразователь напряжения для получения отрицательного напряжения при однополярном питании. Для коммутации входов в 4-х канальном АЦП TC514 встроен дифференциальный аналоговый мультиплексор. Особенности схемотехники преобразователей серии ТС5Х0 позволяют ослаблять шумовые наводки на частотах 50/60 Гц. В совокупности низкая потребляемая мощность, минимальное число внешних соединений, низкие входные токи смещения, низкая стоимость и высокое разрешение делают эту серию АЦП предпочтительной в использовании в сравнении с преобразователями, имеющими такую же скорость, но построенных по другим архитектурам. Двоичный АЦП TC850 имеет разрядность 15 бит плюс бит знака. Обеспечивается до 40 преобразований в секунду при следующих прочих характеристиках: • широкий динамически диапазон 96 дБ; • низкий входной ток смещения 30 пА; • чувствительность 100 мкВ; • трехстабильная выходная шина данных; • двуполярное питающее напряжение ±5 В при потребляемой мощности 20 мВт; • 40-выводный корпус PDIP, CERDIP или 44-выводной корпус PLCC. Для использования с устройствами вывода информации, такими как ЖКИ и светодиодные дисплеи, Microchip производит специализированные АЦП (TC7XXX), позволяющие с их помощью напрямую управлять индикаторами. Это особенно удобно для использования в цифровых мультиметрах и других портативных измерительных устройствах. Такие АЦП позволяют выводить на индикатор до 4,5 цифр. ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Группа микросхем ЦАП насчитывает три прибора TC1320, TC1321 и TC1322, основное отличие между которыми заключается в различном разрешении: 8, 10 и 12 бит соответственно.

ОБЗОР РЫНКА

Рисунок 2 – Устройство и принцип действия TC1321 Устройство и принцип действия ЦАП фирмы Microchip можно рассмотреть на основе 10- разрядного прибора TC1321. Он представляет собой монолитный прибор, рассчитанный на питание от однополярного источника напряжения от 2,7 В до 5,5 В. Микросхема содержит (рисунок 2) регистр данных, регистр конфигурации и выходной усилитель тока. Типичная величина нарастания напряжения выходного усилителя составляет 0,8 В/сек. Для работы ТС1321 необходим внешний источник опорного напряжения, который также задает максимальное значение выходного напряжения. В TC1321 используется ЦАП с токовым регулированием, основанный на массиве согласованных источников тока. Результирующий ток, протекая через прецизионный резистор, конвертирует содержимое регистра данных с учетом напряжения опорного источника VREF в выходное напряжение, равное: Vвых=VREF*(DATA/1024), где DATA – число в регистре данных. Управление ЦАПом осуществляется по 2-х проводному последовательному интерфейсу SMBus/I2C. Микросхема потребляет в рабочем режиме ток 350 мкА, в выключенном состоянии 0,5 мкА. Переход в рабочий режим выполняется установкой соответствующего бита в регистре конфигурации. Прибор предназначен для работы в промышленном диапазоне температур от -40°С до +85°С и выпускается в 8-выводном корпусе SOIC или MSOP. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ И КОМПАРАТОРЫ Фирмой Microchip производится широкая гамма операционных усилителей, некоторые из которых имеют потребление ниже 1 мкА (MCP60XX). Наиболее быстродействующая серия с полосой пропускания до 10 МГц представлена семейством MCP602X. Все операционные усилители работают от однополярного источника напряжением до 5,5 В, а некоторые серии сохраняют работоспособность при напряжении 1,4 В. Также все усилители имеют выходной сигнал с размахом, равным напряжению источника питания (rail-torail), а многие рассчитаны на rail-to-rail входной сигнал. Ряд устройств были разработаны с учетом снижения результирующего напряжения смещения нуля (VOS) до 150 мкВ. №4 | ноябрь-декабрь |2017

45

ОБЗОР РЫНКА В семейство MCP60X входят операционные усилители, ориентированные на работу с одним источником питания 2,7 В. Они имеют широкую полосу пропускания до 2,8 МГц и низкий потребляемый ток около 230 мкА. Эти устройства изготовлены по усовершенствованной КМОП-технологии Microchip, обеспечивающей малый ток смещения, высокую скорость работы и большой коэффициент усиления с разомкнутой петлей обратной связи. Все приборы семейства могут работать при питающем напряжении от 2,7 В до 5,5 В. Диапазон входного синфазного сигнала может быть на 0,3 В ниже «земли», что делает эти устройства идеальными для работы с однополярными источниками питания. Операционные усилители имеют единый стабильный коэффициент усиления. В одном корпусе доступны версии с одним (MCP601), двумя (MCP602) и четырьмя (MCP604) усилителями. Все семейства компараторов с префиксом ТС работают при напряжении 1,8–5,5 В при VOS ниже 5 мВ. Некоторые устройства (например, TC1031) имеют интегрированный источник опорного напряжения на 1,2 В, вывод выключения и возможность программировать величину гистерезиса. Компараторы серии MCP654X работоспособны при напряжении от 1,6 В до 5,5 В и имеют VOS ниже 6,5 мВ. Типичное потребление тока составляет всего 600 нА. Компараторы MCP6546/ MCP6547/MCP6548/MCP6549 имеют выход с открытым стоком и позволяют работать с напряжением на выходе до 10 В. На их основе можно легко реализовать преобразователи уровня. Отдельные микросхемы (TC1026 и TC1043) представляют собой комбинированные устройства, содержащие в одном корпусе операционный усилитель, компаратор и источник опорного напряжения, что позволяет разработчикам создавать на их основе более компактные устройства. Операционные усилители Microchip могут использоваться в широком спектре приложений: • системы управления промышленными процессами; • переносные устройства с питанием от батарей; • портативное оборудование; • системы сбора информации; • сглаживающие фильтры. Пользователям, в чьи задачи входит проектирование активных фильтров, фирма Microchip предлагает бесплатное программное обеспечение FilterLab®, доступное на сайте компании. Оно представляет собой программный инструмент, позволяющий значительно упростить процедуру разработки активных фильтров на операционных усилителях. После задания исходных данных FilterLab ® рисует схемотехническое решение (в топологии Саллен-Кея или с «множественными обратными связями») с перечнем необходимых компонентов и их номиналов, а также частотно-временные зависимости. С помощью этой программы возможна разработка фильтров Баттерворта, Бесселя или Чебышева от 1-го до 8-го порядка. Специальная процедура позволят оптимизировать фильтр для использования с конкретным АЦП, основываясь на его разрешении и частоте дискретизации.

46 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + УСИЛИТЕЛИ С ПРОГРАММИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ УСИЛЕНИЯ Microchip выпускает серию усилителей MCP6S21/ MCP6S22/MCP6S26/MCP6S28 с программируемым через SPI-порт коэффициентом усиления (PGA). Они могут быть сконфигурированы на коэффициент усиления от 1 до 32, а с помощью входного аналогового мультиплексора возможен выбор необходимого входного канала. Через SPI-порт возможно выключение устройства. Усилители оптимизированы для высоких скоростей, имеют низкое напряжение смещения нуля и питаются от однополярного источника. Внутренняя структура микросхемы MCP6S28 представлена на рисунке 3. Она включает в себя восьмиканальный мультиплексор, управляемый блоком логики SPI-порта, операционный усилитель, набор резисторных делителей и их коммутаторы. Помимо этого, устройство имеет схему POR (Power-On Reset), осуществляющую сброс регистров внутренней логики в случае снижения уровня питающего напряжения до критического значения.

Рисунок 3 – Внутренняя структура микросхемы MCP6S28 PGA-усилители семейства MCP6S2X обладают следующими возможностями: • мультиплексируемые входы: от 1 до 8 каналов в зависимости от типа микросхемы; • 8 изменяемых коэффициентов усиления: 1, 2, 4, 5, 8, 10, 16 или 32; • управление через SPI-порт; • rail-to-rail вход и выход; • низкая ошибка установки коэффициента усиления: максимум ±1%; • низкое напряжение смещение нуля: не более ±275 мкВ; • высокая полоса пропускания: от 2 до 12 МГц; • низкий уровень собственных шумов: 10нВ/Гц1/2 при 10 кГц; • низкий потребляемый ток 1 мА; • однополярный источник питания от 2,5 В до 5,5 В.

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА + ИСТОЧНИКИ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Семейство источников опорного напряжения MCP15XX представлено двумя устройствами: MCP1525 (выходное напряжение 2,5В) и MCP1541 (4,096В). Они характеризуются малой стоимостью, низкой потребляемой мощностью и малым проходным напряжением. Благодаря своей универсальности приборы идеально подходят для применения в 3 В и 5 В системах в условиях изменения входного напряжения в широких пределах. Напряжение на входе для микросхемы MCP1525 может быть от 2,7 В до 5,5 В, для MCP1541: от 4,3 В до 5,5 В. Они обеспечивают точность 1% во всем диапазоне рабочей температуры и ток в нагрузке до 2мА при очень малом собственном потреблении порядка

100 мкА при 25°С. Максимальный дрейф выходного напряжения не превышает 50 ppm/25°С. Источники опорного напряжения MCP15XX выпускаются в 3-х выводных корпусах SOT-23 и TO-92. Их стоимость при объеме закупок свыше 1000 шт. составляет 0,37$. В заключение хотелось бы отметить, что аналоговые компоненты фирмы Microchip специально ориентированы на использование совместно с микроконтроллерами в качестве дополняющих элементов, расширяющих возможности разработчика в плане создания завершенных устройств на основе продукции фирмы. В этом смысле они являются наиболее предпочтительными с учетом их низкой стоимости и степени функциональной насыщенности. microchip.com

НОВЫЕ СЕМЕЙСТВА МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ Microchip выпустила серии 32-разрядных микроконтроллеров SAM D5x и SAM E5x с всесторонним набором интерфейсов связи и аппаратными средствами безопасности. Новые чипы сочетают производительность процессора ARM Cortex-M4 и блок вычислений с плавающей запятой (FPU).

При тактовой частоте до 120 МГц микроконтроллеры D5x и E5x включают до 1 МБ флеш-памяти с кодом коррекции ошибок (ECC) и функцией обновления без остановки работы всей системы. Помимо этого, чипы семейства включают до 256 КБ SRAM (с ECC, что важно для критически-важных систем в медицинском оборудовании и серверных). Новые микроконтроллеры имеют различные интерфейсы, обеспечивающие гибкостью при проектировании. Оба семейства поддерживают интерфейс QSPI с функцией выполнения Execute in Place (XIP), что позволяет системе использовать высокопроизводительную недорогую и компактную серийную флеш-память. Микроконтроллеры SAM D5/E5 также поддерживают функцию защищённого цифрового хост-контроллера

(SDHC) для журналирования данных, имеют периферийный сенсорный контроллер (PTC), обладают лучшей в данном классе устройств характеристикой потребления тока (65 мкА/МГц). В дополнение, семейство SAM E5 имеет два порта CAN-FD и сетевой контроллер 10/100Mbps Ethernet Media Access Controller (MAC) с поддержкой IEEE 1588, что позволяет использовать чипы в системах промышленной автоматики, умного дома и Интернета вещей. Оба семейства содержат всесторонние аппаратные и программные средства криптографии. Имеется поддержка контроллера криптографии публичных ключей (PUKCC) с криптографией эллиптических кривых (ECC) и схемами RSA, шифрованием AES и SHA. Также компания предлагает комплект разработки SAM E54 Xplained Pro Evaluation Kit, включающий встроенный отладчик и дополнительную периферию для упрощения проектирования. Все микроконтроллеры поддерживаются в среде разработки Atmel Studio 7, а также онлайн-утилитой Atmel START для настройки периферии и ПО. microchip.com

ТУП «АЛЬФАЧИП ЛИМИТЕД» Официальный представитель мировых производителей

220012, г. Минск, ул. Сурганова, 5а, 1-й этаж Тел./факс: +375 17 366 76 01, +375 17 366 76 16 www.alfa-chip.com www.alfacomponent.com УНП 192525135

№4 | ноябрь-декабрь |2017

47

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА +

SCADA СИСТЕМЫ: ФУНКЦИИ И НАЗНАЧЕНИЕ Термин SCADA обозначает Supervisory Control And Data Acquisition в переводе на русский это звучит следующим образом «система сбора данных и оперативного диспетчерского управления». Если быть точнее и говорить о том что такое SCADA системы, то это целый комплекс инструментальных средств для разработки программ управления технологическим процессом и сбора данных. АЛЕКСАНДР МИЛЛЕР SCADA системы что это такое? В среде специалистов, занимающихся данной проблемой, существуют устоявшиеся близкие по смыслу термины, обозначающие аналогичные по функционированию системы: АСУ ТП автоматизированная система управления технологическим процессом; АСКУ автоматизированная система контроля и управления. Невозможно четко описать принципиальные различия этих понятий. Скорее различия связаны с тем временем, когда формировались эти термины и соответствующими этапами развития элементной базы, на которой строились данные системы, развитием вычислительной техники, средств отображения и устройств сопряжения с объектами. Но определенно можно назвать то, что является общим это назначение систем, относящихся к SCADA. Любую производственную деятельность можно рассматривать как ряд технологических процессов, которые протекают по присущим им законам, испытывают внешние воздействия (в том числе со стороны человека оператора), а также потребляют материальные и энергетические ресурсы. При этом удовлетворительное (а лучше оптимальное) достижение конечной цели процесса произойдет лишь в том случае, если соблюдены те самые законы, внешние воздействия остались в допустимых границах, а затраченные ресурсы минимальны. Для того, чтобы это действительно было так, необходим контроль параметров, характеризующих течение процесса, и своевременное оказание воздействий, удерживающих его в требуемых рамках.

Предназначение Именно для этого предназначены многочисленные разработанные и разрабатываемые SCADA системы. Здесь на сцену выходят первые «субъекты», непосредственно взаимодействующие с технологией. Возле любого технологического процесса всегда присутствует специалист (условно назовем его технолог), в обязанности которого входит если не доскональное, то, во всяком случае, достаточное понимание того, что представляет собой процесс, где его узкие места, как можно добиться его оптимального протекания. При 48 №4 | ноябрь-декабрь |2017

необходимости автоматизации какого либо процесса, именно эти специалисты могут сформулировать ее цель, выявить параметры, которые являются существенными, установить связи между ними, характер их изменения. Такой специалист профессионал в своем деле и именно ему бы и заниматься автоматизацией своего технологического процесса. Если технолог попытается решить проблему самостоятельно, ему потребуется быть еще и профессионалом в области автоматизации, которая включает в себя и непрерывно меняющиеся области вычислительной техники, программирования, связи и т.д. SCADA провозглашает возможность собирать систему управления из «кубиков», назначение которых совпадает с понятиями, привычными для технолога («температура», «давление», «больше меньше»…), и требует от него познаний на уровне обычного пользователя OC Windows (без этого, к сожалению, но уж точно нельзя). Тут можно сказать: «Это то, что нужно!».

Рисунок 1 – Cистема управления операторским центром. Райан Кокс сидит за своим компьютером рабочей станции на СВП передачи операционным центром в Нью-Олбани, штат Огайо. Как и большинство крупных коммунальных предприятий, электростанций АЭП это, подстанций и другого жизненно важного оборудования осуществляется от сети, которая отделена от бизнеспрограммное обеспечение компании со слоями аутентификации, а не через Интернет. Создавая это отделение, и убедившись, что отделения, является одним из самых важных вещей, коммунальные услуги могут сделать, чтобы защитить физические активы сетки.

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА + Scada системы делятся на несколько уровней: Средний уровень • Сбор информации, поступающей с нижнего уровня, ее обработка и хранение; • Выработка управляющих сигналов на основе анализа информации; • Передача информации о производственном участке на более высокий уровень. Нижний уровень (аппаратный) • Датчики и исполняющие устройства • Устройства управления на местном уровне Верхний уровень (уровень управления) Часть оператора – Визуализация различных процессов – Взаимодействие оператора с автоматизированной системой – Возможность изменения технологического процесса оператором Система отчетности – Данные в хронологическом порядке, их сохранение и вывод, также информация о энергетических и материальных ресурсах Система анализа трендов – Мониторинг текущей ситуации и прогнозирование развития событий. Данный уровень реализуется на основе самой системы SCADA

Функции SCADA • Прием данных от устройств нижнего уровня и датчиков о различных технологических состояниях • Сохранение информации в базе данных • Вторичная обработка входящей информации на основе заложенной конфигурации • Визуализация технологических процессов и архивных данных в удобной для оператора форме • Передача управляющих сигналов от оператора до контроллера и различных исполнительных узлов.

• Регистрация различных конфигурируемых событий и ведение журналов учета работы узлов и агрегатов. Контроль режима эксплуатации и обслуживания системы.

• Уведомление персонала об аварийных случаях, а также контроль действий сотрудников при экстренных и аварийных ситуациях.

• Составление отчетов и документов для дальнейшей обработки на основе сохраненной информации в базе данных.

• Отправка информации в автоматизированную информационную систему предприятия • Автоматизированное управление предприятием по заданному алгоритму работы

Компоненты SCADA Исходя из вышеописанного функционала основные компоненты подобных приложений следующие: • Драйверы ввода/вывода данных, обеспечивающие связь с ПЛК, АЦП и другими устройствами; • HMI – человеко-машинный интерфейс, позволяющий визуализировать протекающие процессы; • Приложения логического управления – исполнение пользовательских программ: • База данных реального времени; • Система управления тривогами; • Система реального времени – позволяет выполнять приложения с распределенными приоритетами; • Генератор отчетов. urbanpanda.ru

Рисунок 2 – Визуализация различных процессов

УНП 190491237

№4 | ноябрь-декабрь |2017

49

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА +

ИЗОЛИРОВАННЫЙ ИЛИ НЕИЗОЛИРОВАННЫЙ DC/DC-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ: ЧТО ВЫБРАТЬ? Что предпочтительнее — разработать, изготовить или купить уже готовое устройство, настроенное и испытанное, со всеми необходимыми сертификатами и гарантиями, приием импульсных источников питания были убедительно обоснованы. Однако «за бортом» остался вопрос: если купить, то что именно? Настоящая статья постарается восполнить этот пробел. ВЛАДИМИР РЕНТЮК, ВЛАДИСЛАВ ФИЛАТОВ Взвесив еще раз все pro et contra касательно DC/ DC-преобразователя и, как говорится, рассмотрев доводы сторон, мы пришли к однозначному выводу – выгоднее его купить. А чтобы купить именно то, что нам нужно, и не прогадать, нас должен, в первую очередь, интересовать определенный круг наиболее важных вопросов, большинство из которых весьма подробно рассмотрены в [2]. Хотя мелочей здесь нет, сведем проблему выбора DC/ DC-преобразователя к нескольким понятным пунктам. Итак, что мы должны учесть: 1. Назначение изделия, для которого мы выбираем DC/DC-преобразователь, и перечень сопутствующих стандартов безопасности, электромагнитной совместимости вкупе с выполнением требований по защите окружающей среды; 2. Диапазон рабочих температур; 3. Необходимый диапазон входных напряжений; 4. Диапазон нагрузок по току; 5. Необходимое номинальное выходное напряжение (напряжения) во всем диапазоне нагрузок и приемлемую точность его (их) поддержания, не забыв при этом учесть реакцию на изменение нагрузки (так называемый сброс/наброс), которая, из-за особенности петли регулирования конкретного типа преобразователя, может вызвать недопустимый для нашего конечного изделия переходной процесс; 6. Допустимую для нашего конечного решения площадь размещения преобразователя и максимальную высоту профиля, учитывая все необходимые для его конечной реализации элементы, т.е. рассматривать решение уже в виде законченного устройства; 7. Приемлемый уровень КПД во всем диапазоне нагрузок; 8. Надежность конечного решения DC/DC-преобразователя в реальных условиях эксплуатации; 9. Граничную цену конечного решения DC/DC-преобразователя и определение его поставщика. Хотя сегодня на рынке предлагаются DC/DC-преобразователи, как говорится, на любой вкус, цвет и кошелек, для начала все сводится к основному вопросу: покупаем мы изолированный или неизолированный DC/DC-преобразователь. Чтобы ясно понимать, о чем идет речь, кратко поясним: изолированный преобразователь подразумевает, что его выход и вход не имеют гальванической связи и разделены изоляционным барьером с той или иной диэлектрический прочностью. Этот параметр указывает на устойчивость изоляционного барьера к приложенному между его входом и выходом 50 №4 | ноябрь-декабрь |2017

напряжению, и, в большинстве случаев, определяет возможную область применения устройства. Соответственно, неизолированный преобразователь не обеспечивает гальванической развязки между его входом и выходом, и этот факт также является определяющим для областей его применения. Все изложенное – это глобальные различия, которые определяют схемотехнические решения, электрические характеристики и даже конструктивное исполнение преобразователей. Понятно, что все это влияет на стоимость указанных типов DC/DC-преобразователей. Ответственному разработчику здесь необходимо пользоваться одним полезным правилом. Его любил повторять Бенджамин Франклин – великий американский политический деятель, чей портрет украшает купюру в $100, дипломат, энциклопедист, писатель, журналист, издатель и изобретатель. Для справки: это он ввел общепринятое теперь обозначение электрически заряженных состояний «+» и «−» и объяснил принцип действия лейденской банки, прародительницы всех современных конденсаторов, установив, что главную роль в ней играет диэлектрик, разделяющий ее токопроводящие обкладки. Он говорил: A penny saved is a penny gained («Сбереженный пенни – это заработанный пенни»), что очень хорошо описывает его отношение к оптимизации стоимости конечного продукта. Давайте более пристально взглянем с этой позиции на различия преобразователей (что поможет нам впоследствии), взвесив еще раз все pro et contra, и остановимся на нужном нам конкретном решении преобразователя для конкретного конечного устройства. То есть, попробуем уйти от характерного для разработчиков искушения типа: «а давайте-ка поставим сюда вот это, оно мне нравится!». Знакомый веский аргумент, не так ли? Если обратиться к ценовому аспекту, то в общем плане выигрывают неизолированные преобразователи, что связано с их природой. Однако это не касается корпусированных, полностью законченных решений с входными и выходными фильтрами, отвечающих жестким требованиям по электромагнитной совместимости и имеющих высокую механическую устойчивость. Здесь ценовые отличия в значительной степени нивелируются. Что касается топологии неизолированных преобразователей, то нам доступны повышающие, понижающие, повышающее-понижающие и инвертирующие топологии, которые уже стали классикой и описаны многократно. С некоторой доработкой, используя трансформатор, мы можем получить на базе неизолированных преобразова-

ЭЛЕКТРОНИКА + телей решения с несколькими, чаще двумя, выходными напряжениями, причем, одно из таких напряжений будет изолированное, что дает целый ряд преимуществ, свойственных их изолированным собратьям. Пример такого, не часто встречающегося в технической литературе и на практике решения, приведен на рисунке 1 [3].

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА известной компании TRACO Electronic в медицинском оборудовании в [4], или в случае, когда по причине значительной удаленности от основного источника питания требуется разделение земель, то здесь выбора нет, и все ясно. Более сложный вопрос касается, например, телекоммуникационного оборудования и систем с распределенным питанием при длинных промежуточных шинах, а также оборудования с каскадами смещенного типа.

Рисунок 1 – Пример топологии неизолированного DC/DC-преобразователя с двумя выходными напряжениями Данная топология эффективна, но для относительно малых токов в дополнительной цепи. Автор статьи использовал ее на практике для формирования двух напряжений 3,3 В (3,5 А) и –12 В (0,250 мА) и использовал как часть системы питания ATX платы индустриального компьютера. Все это хорошо, но это не завершенное решение, которое можно купить в модульном исполнении. Самостоятельно же, как мы определили еще в начале статьи, делать что-либо преобразующее не выгодно – это и дорого, и долго, и результат не гарантирован, и нужно нанимать специалистов в этом вопросе, которых у нас нет. Стоит отметить, что в виде неизолированных преобразователей, как правило, доступны только простейшие варианты, часть которых направлены на эффективную замену линейных стабилизаторов. Что касается неизолированных преобразователей, они являются приемлемыми и оправданными для построения систем распределенного питания PoL (Pointof-Load), то есть, тогда, когда нужно запитывать нагрузки в непосредственной близости их размещения, при небольших длинах шин промежуточного питания. Еще один из вариантов – это формирование питающих шин для плат небольших форм-факторов, где можно обойтись без разделения земель и, предпочтительно, нет гибридных решений, то есть, там, где нет сочетания аналоговых и цифровых каскадов. А что нам могут дать изолированные DC/DCпреобразователи? Для рядового разработчика, не очень вникающего в суть такой «мелочи», как DC/DCпреобразователь (что потом может ему аукнуться уже на завершающей стадии проекта), тем более в модульном исполнении, – это такой «черный ящик» с выводами, который просто выполняет нужную функцию, как тот же конденсатор или транзистор. Основная его функция – это создание соответствующего изоляционного барьера и выдача напряжения нужной мощности. Однако тут не все так просто и явно. Действительно, если вопрос упирается только в изоляционный барьер, как, например, это показано на примере использования изделий

Рисунок 2 – Примеры преобразования полярности с использованием изолированного DC/DC-преобразователя Что нам могут предложить изолированные DC/ DC-преобразователи? Как говорил Сергей Капица в увлекательной передаче нашей молодости «Очевидное–невероятное», – «Вопрос, конечно, интересный». Для его раскрытия обратимся к практическим примерам, приведенным в [5]. Дело в том, что изолированные преобразователи могут в ряде случаев с успехом заменить неизолированные, дав нам целый ряд преимуществ, часто весьма существенных, которые упростят проектирование конечного изделия. Поскольку изолированный DC/DC-преобразователь имеет плавающий выход, так как он не привязан к общему проводу или, как мы часто говорим, к земле. Точно также можно считать, что имеет место и плавающий вход. Поэтому любой изолированный DC/DCпреобразователь может быть использован для того, чтобы инвертировать полярность напряжения шины питания. Если гальваническая развязка посредством изоляции не требуется, но имеется общая точка подключения, то любой выход может быть привязан к любому входу, а также к любому желаемому опорному напряжению. №4 | ноябрь-декабрь |2017

51

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА На рисунке 2 [5] показаны две возможные конфигурации включения изолированных DC/DC-преобразователя для получения отрицательного напряжения на выходе из положительного напряжения на его входе, и наоборот. И если получить –15 В из +5 В можно и неизолированным DC/DC-преобразователем, то получить +5 В из –48 В уже не настолько и просто. Существуют DC/DC-приложения, в которых гальваническая развязка через изоляцию не требуется, но требуется более высокое выходное напряжение, чем входное. В следующем примере, приведенном на рисунке 3, показан удвоитель напряжения, выполненный на базе DC/DC-преобразователя, который продуцирует выходное напряжение, в два раза превышающее входное. Преимущества здесь скрываются в, казалось бы, странном факте: если DC/DC-преобразователь рассчитан на мощность 15 Вт, то при выходном напряжении, равном 12 В, он обеспечит рабочий ток до 1,25 A. Тем не менее, это выходное напряжение находится выше входного напряжения 12 В. Поэтому на нагрузку подается напряжение 24 В с током 1,25 A, то есть мы имеем общую мощность 30 Вт.

Рисунок 3 – Простой удвоитель напряжения

Рисунок 4 – Блок питания с тремя выходными напряжениями, использующий DC/DC-преобразователи 52 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + Как известно, преимущество понижающих импульсных DC/DC-преобразователей над линейными заключается в том, они потребляют по входу меньший ток, чем тот, который отдают в нагрузку. Если нам необходимо максимально просто реализовать внутренние шины от промежуточной, причем с хорошим КПД и неизбежной развязкой по землям, то лучше приведенного на рисунке 4 варианта найти сложно. И в заключение приведем еще один важный и полезный пример. Если вы имеете на плате «сборную солянку» из аналоговых и цифровых каскадов, которые, кроме того, имеют общую шину питания 5 В и землю (т.е., на первый взгляд, разделить это нельзя), то для аналоговых интегральных схем могут возникнуть проблемы, вызванные значительным уровнем высокочастотных помех от цепей, несущих цифровые сигналы. Это особенно заметно в измерительных, аудио- или видеоприложениях. Что касается общего заземления, то оно часто требуется там, где аналоговые и цифровые части схемы используют один и тот же общий источник сигнала. Это достаточно часто делает невозможным их полное гальваническое разделение. На рисунке 5 приведена, казалось бы, лишенная смысла схема, которая осуществляет преобразование входного напряжения 5 В в выходное, равное тем же 5 В, причем это зачем-то делает изолированный преобразователь в неизолированном включении. Причина, почему эта схема на самом деле имеет смысл, заключается в особенностях и технических характеристиках таких DC/DC-преобразователей. И она помогает решить проблему. Суть решения заключается в том, что диапазон входного напряжения преобразователя составляет +5 В с некоторым уровнем неравномерности из флуктуаций и помех, а его выходное напряжение поддерживается на уровне 5 В ±0,8%, поэтому такой преобразователь будет очищать не только шумы и помехи, но и любые небольшие вариации напряжения по его входу, подавляя броски и переходные процессы, неизбежно возникающие в цифровых каскадах. Подобная схема (рисунок 5) использовалась автором в одном из серийных изделий специального назначения, в котором на одной предельно компактной печатной плате находились микроконтроллер с цифровыми каскадами, высокочувствительный усилитель и аналоговые фильтры высоких порядков. Решение показало очень высокую эффективность при работе с сигналами уровнем в доли милливольт.

Рисунок 5 – Неизолированный преобразователь +5 В в +5 В постоянного тока для очистки шины +5 В

ЭЛЕКТРОНИКА + И в завершение, если мы используем разделение по изоляции, например, на уровне требований для телекоммуникационной аппаратуры, то стоит ли гнаться и использовать DC/DC-преобразователи с очень высокой устойчивостью изоляционного барьера? Если вы не стеснены в средствах и заказчик спокойно воспринимает ваш полет фантазии, то это ваше право, можно даже заказать преобразователь с инкрустацией, и, поверьте, вам его изготовят и поставят. Только ответственному разработчику лучше все же пользоваться правилом Бенджамина Франклина. Как уже было сказано в начале статьи, разработчикам предлагается множество DC/DC-преобразователей от большого числа изготовителей. Здесь нужно помнить, что скупой платит дважды, и для ответственных изделий не вестись на сомнительные предложения с низкими ценами. Если вы думает, что за одним и тем же наименованием скрывается одно и тоже решение, то глубоко ошибаетесь. Реплика известного бренда может иметь такой же только внешний вид и название. Наглядный пример приведен на рисунке 6 [5]. Как мы смогли убедиться, DC/DC-преобразователи, имеющие одинаковые названия, могут иметь совершено разное конструктивное исполнение. Вот почему в начале статьи среди важнейших вопросов был упомянут поиск надежного поставщика. Так что лучше и спокойнее иметь дело с известными брендами, тогда вы с уверенностью за свои деньги получите именно то изделие, которое выполнит все ваши требования, и вам не придется краснеть ни перед заказчиком проекта, ни перед конечным потребителем разработанного вами изделия.

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА недопустимо низкого входного напряжения и электростатики на уровне требований стандарта EN 61000-4-2 (по воздуху ±8 кВ, контакт ±6 кВ). Преобразователи серии TEL 8 отвечают требованиям по электромагнитной совместимости и устойчивы к воздействию внешних помех с напряженностью поля до 10 В/м (стандарт EN 61000-4-3). Преобразователи выполнены в металлических алюминиевых корпусах и, что немаловажно, с уже встроенным фильтром подавления электромагнитных помех по нормам стандарта EN55022 Класс A. Диапазон рабочих температур преобразователей серии TEL 8 –40… +80 °C с максимальной температурой корпуса до +105 °C. Преобразователи могут использоваться в аппаратуре, работающей на высоте до 4 000 м над уровнем моря, имеют все необходимые сертификаты по безопасности и выполняют требования Директивы RoHS. Полные данные преобразователей серии TEL 8 компании TRACO Electronic и ссылки для получения сертификатов доступны непосредственно в их спецификации [6].

Рисунок 7 – Серия TEL 8 изолированных 8-Вт DC/DC- преобразователей компании TRACO Electronic Рисунок 6 – Рентгеновский снимок фрагмента импульсного стабилизатора известного бренда (изображение слева) и реплики этого продукта, выполненные его конкурентом (изображение справа) Одним из таких проверенным временем брендов является компания TRACO Electronic, которая в декабре 2016 г. выпустила на рынок линейку высококачественных преобразователей телекомовского направления TEL 8 мощностью 8 Вт [6], которые выпускаются под торговой маркой TRACO POWER (рисунок 7). Данные преобразователи отличаются не только высокими техническими характеристиками и малыми габаритами, но и высокой надежностью (не менее 1 млн. ч), диэлектрической прочностью изоляции (1800 В/1 с и 1500 В/60 с), высокой точностью установки номинального выходного напряжения (±2%) и его стабильностью (0,8% при изменении входного напряжения во всем диапазоне и 1% во всем диапазоне нагрузок – от нуля до максимальной), развитой защитой от перегрузок (150%) с самовосстановлением (hiccup),

Литература 1. Рентюк В. Изолированный DC/DC-преобразователь малой мощности: сделать или купить? // Электрик.

2012. № 12.

2. Рентюк В. Новые возможности современных DC/ DC-преобразователей: особенности принятия решения по выбору и типовые применения // Электрик. 2015. № 7–9.

3. Designing Low-cost, Multiple Output DC-DC Converters. APPLICATION NOTE, Würth Elektronik eiSos 2013-09-10.

4. Рентюк В., Филатов В. Источники питания с высоким пробивным напряжением по изоляции. Безопасность превыше всего // Компоненты и технологии. 2016. № 3.

5. Steve Roberts. DC/DC BOOK OF KNOWLEDGE: Practical tips for the User. Second Edition, 2015.

6. DC/DC Converter TEL 8 Series, 8 Watt Rev. December 21. 2016. http://assets.tracopower.com/20170126153146/ TEL8/documents/tel8-datasheet.pdf vestnikmag.ru №4 | ноябрь-декабрь |2017

53

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА +

ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ MICROSEMI ДЛЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ПРИМЕНЕНИЙ Датчики являются одним из ключевых элементов обеспечения обратной связи в системах управления самого разного назначения. Индуктивные датчики по сравнению с магниторезистивными, резистивными и датчиками на эффекте Холла имеют ряд преимуществ. Благодаря этому, они находят широкое применение в АСУ в таких сферах, как автоматизация производства или автоматические измерительные системы, медицинское или автомобильное оборудование, и многие другие. В статье показаны типовые примеры устройств, в которых использованы новые индуктивные датчики производства компании Microsemi. ЕВГЕНИЙ ПОТЕМКИН, инженер по внедрению департамента активных компонентов холдинга PT Electronics Преимущества применения индуктивных датчиков Индуктивные датчики широко используются в составе оборудования АСУ самого разного назначения и служат для бесконтактного сбора данных о линейном, вращательном и угловом перемещении и приближении рабочих частей механизмов, роботов и машин. Благодаря используемой технологии индуктивные датчики реагируют только на металлические предметы, а к остальным материалам не восприимчивы. Это значит, что они обладают очень высокой защищенностью от помех. Так, попадание воды, эмульсий, смазок или нахождение рук оператора в активной зоне датчика гарантированно не приводит к ложному срабатыванию оборудования. Это позволяет применять индуктивные датчики на самых ответственных участках контроля систем управления, в том числе, когда речь идет о крупном промышленном производстве или о сохранении жизни и здоровья человека. В таблице 1 показаны сравнительные характеристики датчиков разных типов: индуктивных, магниторезистивных, резистивных, на эффекте Холла. Как видно из таблицы 1, индуктивные датчики имеют следующие преимущества: высокую надежность и устойчивость к электромагнитным помехам, а также слабое влияние температуры на снижение производительности. В целом индуктивные датчики характеризуются высокой надежностью и оптимальным соотношением эксплуатационных показателей и стоимости в сравнении с датчиками других типов.

в активную зону датчика металлического, магнитного, ферромагнитного или аморфного материала определенных размеров образуются вихревые токи, которые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора. В результате вырабатывается выходной сигнал, величина которого изменяется от расстояния между датчиком и контролируемым предметом [1]. На рисунке 1 показана электрическая схема индуктивного датчика.

Рисунок 1 – Электрическая схема индуктивного датчика Новые индуктивные датчики Microsemi семейства LX33xx Компания Microsemi выпускает на рынок линейку новых индуктивных датчиков семейства LX33xx, имеющих самое разнообразное применение. В частности, это обнаружение линейного и углового смещения (для LX3301A, LX3302, LX3311), изменения давления, тем-

Принципы функционирования индуктивных датчиков Для лучшего понимания принципов работы индуктивных датчиков приведем немого теории. В основе работы индуктивных датчиков лежит явление электромагнитной индукции, а принцип их действия состоит в преобразовании механического перемещения в изменение индуктивности катушки датчика. Сами датчики выполнены в виде катушек с магнитными сердечниками, при подаче питания в них образуется изменяющееся магнитное поле. При внесении 54 №4 | ноябрь-декабрь |2017

Рисунок 2 – Схема подключения ИС LX3xx к физическому индуктивному датчику

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА +

Таблица 1 – Основные параметры светодиодных драйверов для наружного применения

Надежность Влияние температуры на снижение производительности Компенсация Отклик Точность Устойчивость к электромагнитным помехам Бесконтактное действие Влияние на загрязнение окружающей среды Стоимость

Индукционные

На эффекте Холла

Высокая Слабое Хорошая Быстрый Высокая Отличная Да Не оказывает Средняя

пературы, фиксация вибраций (для LX3310) [2] [3] [4]. Технически ИС семейства LX3xx способны обеспечивать интерфейс между датчиками и системными контроллерами, а также реализовывать функции самих системных контроллеров. Таким образом, подключения внешнего микропроцессора не требуется, что упрощает разработку новых устройств и снижает стоимость производства. Схема подключения ИС LX3xx к физическому датчику приведена на рисунке 2. Местоположение ИС LX3xx в системах управления показано на рисунке 3.

Высокая Высокое

Магниторезистивные Высокая Высокое

Контактные резистивные Меньше Высокое

Хорошая Быстрый Высокая Средняя Да Не оказывает Средняя

Хорошая Быстрый Высокая Слабая Да Не оказывает Дороже

Слабая Медленный Нижн Слабая Нет Оказывает Дешевле

Это открывает широкие возможности успешного применения датчиков LX33xx в АСУ в самых разных областях: в автомобильных, медицинских, промышленных и аэрокосмических системах управления. Так, измерение углового или вращательного движения необходимо для: • контроля вращения; • управления роботизированной рукой; • определения положения вращающихся валов (распределительного вала, ротора и т. д.), педалей, рычагов, дроссельных заслонок, вентилей; • определения скорости дисковых приводов. На рисунке 4 показаны типовые примеры устройств, где индуктивные датчики применяются для определения вращательного движения, а на рисунке 5 – углового движения.

Рисунок 3 – Местоположение ИС LX3xx в АСУ Ключевые технические характеристики индуктивных датчиков семейства LX33xx представлены в таблице 2. Компания Microsemi оказывает полную инженерную поддержку и готова самостоятельно разработать топологию печатной платы под конкретное применение заказчика.

Рисунок 4 – Типовые примеры применения индуктивных датчиков для обнаружения вращательного движения

Примеры практического применения индуктивных датчиков Датчики LX33xx ориентированы на такие варианты типового применения как: • определение положения, линейного, вращательного и углового смещения; • измерение расстояния, скорости и ускорения, угла поворота; • переключение при обнаружении приближения (для линейного и вращательного движения); • определение условий окружающей среды (температуры, влажности, и т. д.); • температурные измерения; • определение плотности, усилия, уровня и давления; • измерение скорости потока жидкости; • контроль микрозазоров.

Рисунок 5 – Типовые примеры применения индуктивных датчиков для обнаружения углового движения Кроме того, измерение линейного движения и обнаружение приближения необходимо для: • отслеживания уровня жидкостей; №4 | ноябрь-декабрь |2017

55

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА +

Таблица 2 – Ключевые технические характеристики индуктивных датчиков семейства LX33xx LX3301A LX3302 Типы датчиков Индуктивный Индуктивный Сегменты калибровки 6 8 Характеристики АЦП Два канала; 13 бит; 2 квыю./с Два канала; 13 бит; 2 квыю./с Входные усилители Программируемые Программируемые Компараторы Нет Нет Последовательные интерфейсы Нет SENT, PSI5 MCU 32 бит; 8 МГц 32 бит; 8 МГц EEPROM 16 * 16 бит 32 * 16 бит ROM 3k * 32 бит 3k * 32 бит Flash (опционально) Нет Нет Счетчики/таймеры Нет Нет Источники тока Нет Нет Диапазон температур -40...+125 оС -40...+150 оС AEC-Q100 Grade 1 Grade 0 Доступность на рынке В продаже В продаже

LX3310 Общего назначения 16 Два канала; 13 бит; до 50 квыю./с Дифференциальные; PGA Два, 500 мс I2C, SPI, SENT, PSI5 32 бит; 48 МГц 64 * 16 бит 4k * 32 бит Да (8k * 32 бит) 3 2*10 бит -40...+150 оС Grade 0 В продаже

• определения текущего состояния коробки передач (трансмиссии) и смены передач; • определения положения приводов и активности подвески; • бесконтактного обнаружения приближения. На рисунке 6 показаны типовые примеры устройств, где индуктивные датчики применяются для определения линейного движения, а на рисунке 7 – приближения. Отладочные наборы

Рисунок 6 – Типовые примеры применения индуктивных датчиков для обнаружения линейного движения

Для тестирования характеристик и параметров работы датчиков семейства LX33xx производитель предлагает специальные отладочные наборы, которые позволяют в максимально короткие сроки протестировать и реализовать недорогие компактные схемы сбора данных с датчиков линейного (LX3301AEVB14LK, LX3302EVB14LK, рисунок 8) и углового (LX3301AEVB14RK, LX3302EVB14RK, рисунок 9) перемещения [5, 6].

Рисунок 7 – Типовые примеры применения индуктивных датчиков для бесконтактного обнаружения приближения Рисунок 9 – Отладочный набор для тестирования схем сбора данных с датчиков углового перемещения

Рисунок 8 – Отладочный набор для тестирования схем сбора данных с датчиков линейного перемещения 56 №4 | ноябрь-декабрь |2017

В стандартный комплект поставки входит объединенная конструкция из тестовых датчиков (двух катушек индуктивности, выполненных на печатной плате) и схемы сбора данных (LX33xx). Также в наборе присутствует CD-ROM с технической документацией и ПО, которое реализует графический интерфейс пользователя.

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА + Питание осуществляется от обычного USB-порта персонального компьютера. Для конфигурирования встроенной EEPROM предусмотрен модуль USB преобразователя LXM9516. Следует отметить, что возможность конфигурирования повышает гибкость использования тестовой системы и позволяет увеличить число возможных применений. Заключение Новые индуктивные датчики Microsemi LX33xx обладают высокой надежностью и оптимальным соотношением эксплуатационных показателей и стоимости. Высокая помехоустойчивость и стабильность при изменении температуры гарантирует высокую точность и достоверность предоставляемых ими данных. Это дает возможность включать датчики LX33xx в состав оконечного оборудования на самых ответственных участках автоматизированных систем управления и контрольно-

измерительных систем разного применения, что делает Microsemi LX33xx конкурентным и эффективным продуктом на рынке современных средств электроники. Литература 1. Датчики. Справочное пособие / Под общ. ред. В. М. Шарапова, Е. С. Полищука. М.: Техносфера, 2012.

2. LX3301A Smart Inductive Sensor Interface ICs Datasheet, 2016. microsemi.com 3. LX3302 Smart Inductive Sensor Interface ICs Datasheet, 2016. microsemi.com 4. LX3310 Smart Inductive Sensor Interface ICs Technical Sheet, 2016. microsemi.com 5. LX3301A Linear and Rotary EVB Kit User Guide, 2016. microsemi.com 6. LX3302 Linear and Rotary EVB Kit User Guide, 2016. microsemi.com

vestnikmag.ru

AEROLINK PROTECTION – НОВОЕ СЛОВО В РЕЗЕРВИРОВАНИИ БЕСПРОВОДНЫХ КАНАЛОВ СВЯЗИ ОТ КОМПАНИИ МОХА В данной статье описываются способы повышения стабильности, надежности и доступности беспроводных соединений за счет применения протокола резервирования AeroLink Protection от компании МОХА. ЕВГЕНИЙ ПОТЕМКИН, инженер по внедрению департамента активных компонентов холдинга PT Electronics Считается, что беспроводные соединения недостаточно надежны из-за влияния помех, что сдерживает их широкое применение в промышленности на критически важных объектах. Однако, применение беспроводных технологий может быть отличным решением, когда прокладка кабеля затруднительна, обходится слишком дорого или невозможна. Применение беспроводных технологий в промышленности и на транспортных объектах позволяет уменьшить стоимость построения и увеличить гибкость сети. К настоящему моменту развитие технологий позволило беспроводным сетям обеспечить такую же надежность, какую предоставляют проверенные временем проводные сети. Также стало возможным их внедрение на объектах с высокими требованиями к безопасности и временным задержкам при передаче данных. Знакомство с технологией резервирования беспроводных сетей МОХА AeroLink Protection Технология AeroLink Protection позволяет создать надежную беспроводную связь между двумя сетями, минимизировать время простоя и повысить доступность системы.

Для использования AeroLink Protection в сети должно быть минимум два беспроводных клиента, поддерживающих эту технологию, соединенных с точкой доступа. Один из них выступает в роли передающего активного узла, другой в качестве пассивного резервного узла. Если активный узел прекращает передачу или прием данных по любой причине, AeroLink Protection полностью восстанавливает линию связи в течение 300 мс, используя резервный узел. Это время включает в себя конвергенцию сетей и обновление протокола ARP – Address Resolution Protocol. Возможные варианты отказов и решение от компании МОХА При использовании традиционных беспроводных мостов или технологии WDS, канал связи подвержен, по крайней мере одному из двух типов отказа: неисправности передающего устройства и отказу беспроводного канала связи. Технология AeroLink Protection позволяет обеспечить стабильную связь в любой ситуации.

1. Автоматическое переключение на резерв в случае потери связи: №4 | ноябрь-декабрь |2017

57

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА Устройства с поддержкой AeroLink Protection автоматически выбирают активный узел для передачи данных. Если активный узел больше не способен передавать данные до своей точки доступа, отсылается уведомление на резервный узел и связь возобновляется по резервному маршруту.

2. Автоматическое переключение на резерв в случае радиопомех: Эта концепция аналогична предыдущей. Если на передающей частоте есть помехи для передачи данных через активный узел, то связь будет восстановлена на через резервный узел на другой частоте.

ЭЛЕКТРОНИКА + что пользователи могут строить полностью резервируемые беспроводные сети, с защитой от всех вышеуказанных типов отказов, увеличивая число резервных устройств. Быстрое восстановление: Технология AeroLink Protection обеспечивает время восстановления связи при любом типе отказа за время <300 мс. После включения функции AeroLink Protection в настройках беспроводного устройства, в таблице будет указано текущее состояние устройства для облегчения диагностики. Может быть установлен 1 из 7 текущих статусов: • Initiation State (Init):Запуск протокола AeroLink Protection.

• Discovering State (Discover):Поиск других устройств с протоколом AeroLink Protection для дальнейшего взаимодействия.

• Idle State (Idle):Состояние простоя, внутренняя проверка протокола.

• Negotiation State (Nego):Взаимодействие с другими устройствами AeroLink Protection и выбор Активного устройства.

• Backup State (Backup):После взаимодействия это устройство назначено в качестве Резервного узла. Весь траффик идет через Активный узел. Примечание: До тех пор, пока устройство находится в состоянии Backup, индикатор STATE будет мигать.

• Active State (Active):После взаимодействия это устройство назначено в качестве Активного узла, весь траффик идет через это устройство.

• Role Change State (Change):Если Активное устройство не может передавать данные, оно перейдет в состояние смены ролей, что вызовет повторное взаимодействие устройств и выбор Активного устройства из числа Резервных. Практическое применение AeroLink Protection

3. Автоматическое переключение на резерв в случае отказа устройства: Технология AeroLink Protection также следит за состоянием устройств, и в случае сбоя питания на активном узле автоматически происходит восстановление связи через резервный узел.

Особенности и преимущества: Масштабируемость: Технология AeroLink Protection позволяет добавлять резервные пути, так 58 №4 | ноябрь-декабрь |2017

Применение технологии AeroLink будет эффективно в системах контроля производственных процессов, в системах безопасности и видеонаблюдения предприятий, для задач мониторинга на железнодорожном транспорте, а также везде, где сбои в работе сети могут привести к серьезным проблемам или финансовым потерям.

• Применение в тяжелой промышленности или морских портах. На территории промышленных предприятий или морских портов могут находится большие металлические объекты, например, машины, краны или корабли. Когда такие объекты перемещаются, передача данных может быть прервана из-за того, что перекрывается путь прохождения сигнала или из-за непредсказуемой многолучевой интерференции. Например, в морских портах беспроводное соединение может прерываться каждый раз при прохождении грузового судна. Эта проблема неизбежна, но технология AeroLink Protection позволяет добавить метод резервирования, который обеспечивает непрерывную передачу данных.

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА + Сравнение технологий резервирования беспроводной сети Технология Резервирование на уровне устройств Резервирование на уровне каналов Масштабируемость Время восстановления Общая стоимость владения

Moxa AeroLink Moxa Wireless Protection Redundancy

WDS + RSTP

Wireless Mesh Network

✓

✗

✓

✓

✓ ✓

✓ ✗

✗ ✓

✗ ✓

300 мс

0 мс

3-6 секунд

Средняя

Средняя

Средняя

• Для соединений «поезд-земля»: поддержание постоянной связи. Раньше для защиты системы связи поезда от одиночных отказов и обеспечения полного резервирования приходилось строить дублирующую сеть, что удваивало расходы. Даже с применением технологий резервирования проводной сети (например, Turbo Ring или Turbo Chain) беспроводные соединения «поезд-земля» оставались недостаточно ненадежными. Применение технологий AeroLink Protection и Turbo Roaming позволит системным интеграторам легко создать резервируемую беспроводную сеть с роумингом без необходимости дублирования сети.

• Разработка шельфовых месторождений нефти и газа: предотвращение обрывов связи из-за неисправностей устройств и влияния радиопомех. При добыче нефти и газа морском шельфе затруднительно развернуть проводную сеть. Для передачи данных между буровыми платформами требуется надежное беспроводное соединение. Но даже для беспроводной связи это непростая задача: беспроводные устройства могут подвергаться воздействию температур, влажности, коррозии, ударов и вибрации, которая может привести к выходу устройства из строя. Есть также много потенциальных источников радиочастотных помех, например, от мощного коммуникационного оборудования. Для защиты от радиочастотных помех и неисправности устройств, технология AeroLink Protection позволяет использовать две точки доступа в режиме ведущего и две точки доступа в режиме ведомого, чтобы сформировать беспроводной мост, который имеет как резервирование по частоте, так и резервирование оборудования.

ipc2u.ru

Несколько секунд (в зависимости от производителя) Высокая, некоторые производители используют контроллер для обеспечения необходимого времени восстановления

INTEL ГОТОВИТСЯ ПРЕДСТАВИТЬ ПРОЦЕССОРЫ I9 ДЛЯ НОУТБУКОВ Intel готовится к выпуску нового поколения чипов для лэптопов и ультрабуков. Это стало известно после релиза документации к будущей версии диагностического приложения AIDA64 компании FinalWire. Cтали известны не только названия будущих процессоров кремниевого гиганта, но также и некоторые их спецификации. Новые процессора компании Intel объединены в линейке Core i9. Элитные по характеристикам чипы способны обеспечить вычислительной мощностью практически любой компьютер. Разумеется, при условии, что вы можете себе позволить такое дорогое приобретение. Как оказалось, семейство i9 в ближайшем будущем ожидает пополнение в виде нескольких мобильных процессоров, которые будут устанавливаться в ноутбуки и подобные устройства.

Мобильная линейка процессоров i9 будет включать в себя высокопроизводительные шестиядерные чипы на основе архитектуры Coffee Lake. Intel заканчивает работу над линейкой процессоров Core i9-8000 под кодовым названием Coffee Lake-H, которые обеспечат 12-поточные вычисления и 12 мегабайт памяти L3-кеша. Первым процессором в линейке станет модель Core i9-8950HK. Этот процессор будет устанавливаться в ноутбуки с диагональю монитора от 17 дюймов и выше, а ещё одним немаловажным фактором является наличие в лэптопе одной или двух высокопроизводительных видеокарт. Процессор, судя по всему, потребует также серьёзной системы охлаждения, но пока об этом нам ничего не известно. Остается ждать официальных комментариев от производителя процессоров. intel.ru №4 | ноябрь-декабрь |2017

59

НАУКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

ДИАГНОСТИКА МАГНИТОРЕЗОНАНСНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ СВЧ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ НА ОСНОВЕ АРСЕЛОНА И ПОРОШКА ГЕКСАФЕРРИТА СТРОНЦИЯ УДК 539.2

Приведены результаты магниторезонансных измерений композиционного материала на основе арселона, порошка гексаферрита SrFe6O19, эпоксидной смолы в качестве связующего. Методом ЭМР установлено, что спектр композиционного материала представляет собой неоднородно уширенную широкую линию с эффективным значением g – фактора 2,3±0,1 и шириной линии 101,7 мТл. Показано, что данный композиционный материал обладает магниторезонансным поглощением, нерезонансное поглощение энергии СВЧ незначительно. Введение Композиционные поглощающие материалы необходимы для поглощения электромагнитного излучения в наземной, авиационной, космической технике, в поглощающих облицовочных корпусах, в безэховых измерительных камерах. Они необходимы также для средств защиты населения от неионизирующих излучений. Создание таких материалов идет в направлении увеличения их поглощающих свойств в широком диапазоне частот, повышения их прочностных свойств, стойкости к внешним воздействиям, повышения технологичности и расширении номенклатуры [1-6]. В связи с этим поиск и исследование таких композитов, где в одном материале совмещены прочностные и поглощающие электромагнитную энергию свойства, представляется актуальным. Как правило, свойства композита задаются образующей матрицей. Поглощающим веществом служат частицы гексаферрита, феррита, а для закрепления частиц используют полимерные связующие [3-5]. Целью настоящей работы является установление особенностей магнитного состояния композита на основе арселона, порошка гексаферрита SrFe6O19 и эпоксидной смолы ЭД-20 в качестве связующего. Материалы и методы исследования Был синтезирован композиционный материал на основе арселона, порошка гексаферрита SrFe6O19 и эпоксидной смолы. Получение данного материала проводилось по «холодной технологии» в объемном соотношении порошка гексаферрита и связующего 1:1. Арселон (оксалон) используется в качестве третьей компоненты композиционного материала (КМ) для обе60 №4 | ноябрь-декабрь |2017

А.Г. Бакаев, М.И. Маркевич, А.М. Чапланов, ГНУ «Физико-технический институт НАН Беларуси» С.В. Адашкевич, В.Ф. Стельмах, УО «Белорусский государственный университет» спечения термостойкости и прочности. Среди новых видов термостойких волокон и волокнистых материалов на их основе наиболее перспективными являются отечественные полиоксодиазольные (ПОД) волокна и нити арселон (светостабилизированные). Уникальный комплекс функциональных свойств и удачные техникоэкономические факторы определяют широкие области применения данного материала. Арселон и изделия из него могут эксплуатироваться при высоких температурах вплоть до 250оС. Волокна не плавятся, удлинение при разрыве составляет 10-15%. Арселоновые волокна и ткани обладают высокой гигроскопичностью и сравнимы с хлопковыми волокнами [10-12]. Исследования состава образцов проводились с помощью системы энергодисперсинного (EDS) микроанализа, установленной на сканирующем электронном микроскопе SEM 515. Этот комплекс, в состав которого входят Si(Li) детектор со сверхультратонким окном, охлаждаемый жидким азотом, компьютер и пакет программного обеспечения Genesis SEM Quant ZAF software. Измерения проводились при различных значениях ускоряющего напряжения: от минимального порога чувствительности системы микроанализа (6,4 кВ) до максимального значения ускоряющего напряжения, равного 30 кВ. Исследования магнитного резонанса проводились на специализированном малогабаритном анализаторе ЭПР «Минск 22» при комнатной температуре. Рабочая длина волны – 3 см. Максимальное значение индукции магнитного поля – 450 мТл. Частота модуляции магнитного поля 30 кГц. Для калибровки интенсивности сигналов объектов исследования использовался образец из монокристалла рубина (Al2O3:Cr3+). Выбор оптимальных параметров регистрации рабочих спектров магнитного резонанса осуществлялся в области значений g-факторов от 1,5 до 4,0. В процессе измерений дополнительный контроль стабильности работы спектрометра осуществлялся путем измерения калибровочного материала на основе двухвалентного марганца. Результаты исследования и их обсуждение На рисунке 1 представлена морфология и элементный состав композиционного материала. Из рисунка 1б) следует, что в материале имеются достаточно широкие трещины, ширина которых варьируется от 10 до 40 мкм. Кроме того, на снимке

НАУКА

ЭЛЕКТРОНИКА + видны также поры, диаметр которых составляет 4050 мкм через которые облегчается доступ молекулярного кислорода в материал. Каждая частица наполнителя может служить источником формирования трещин [13,14]. Источниками разрушений могут являться также агрегаты наполнителя не смоченные смолой вследствие различных коэффициентов линейного термического расширения смолы и жестких частиц дисперсного наполнителя [13,14]. Следует отметить, что при применении наполнителя в композите развивается процесс, обусловленных возникновением границы раздела между фазами (смола и дисперсный

наполнитель), и как следствие появляются новые свойства не присущие компонентам, что приводит к снижению прочности материала и образованию трещин и пор. Связь наполнителей со смолой происходит преимущественно за счет физических связей, хотя не исключается хемосорбция на развитой поверхности наполнителя [16]. Обратная сторона композита частично пропитана смесью смолы и порошка гексаферрита (рисунок 1в) и 1г), ширина волокна составляет примерно 5 мкм. На рисунке 2 приведена магниторезонансная кривая синтезированного композиционного материала.

1а) Элементный состав композита

1в) Морфология обратной стороны композита

1б) Морфология композита на основе арселона, гексаферрита и эпоксидной смолы ЭД-20

1г) Морфология обратной стороны композита (большее увеличение)

Рисунок 1 – Морфология и элементный состав композита На спектре магнитного резонанса (рисунок 2) видна широкая неоднородно уширенная резонансная линия в области эффективного g –фактора 2,3 ±0,1. Ширина линии составляет 101,7 мТл. Следует отметить, что в композите присутствует слабый «кислородный эффект», так как существует доступ молекулярного кислорода

О2 к магнитным центрам наполнителя, вследствие сформировавшихся трещин и пор в материале [9]. Из соотношения интенсивностей сигналов заполненного резонатора и калибровочного образца следует, что нерезонансное поглощение электрической компоненты электромагнитного поля незначительно. №4 | ноябрь-декабрь |2017

61

НАУКА

Рисунок 2 – Магниторезонансная кривая композиционного материала Выводы Синтезирован и диагностирован композиционный материал на основе арселона, гексаферрита стронция и эпоксидной смолы в качестве связующего. Методом ЭМР установлено, что спектр композиционного материала представлеют собой неоднородно уширенную широкую линию с эффективным значением g – фактора 2,3 ±0,1 и шириной линии 101,7 мТл. Показано, что данный композиционный материал обладает магниторезонансным поглощением при ослабленном нерезонансном поглощении электромагнитного излучения и может быть использован при создании радиопоглощающих покрытий. Литература: 1. Серебрянников, С.В. Магнитные спектры композиционных материалов / С.В. Серебрянников, Д.О. Смирнов, В.П. Чепарин, В.П., Л.Л. Еремцова //Труды XV международной конференции « Радиолокация и радиосвязь и спинтроника 2007. – Москва. – МЭИ. – с. 490-497.

2. Серебрянников, С.В. Физико-механические свойства композиционных радиопоглощающих материалов на основе ферритов / С.В. Серебрянников, В.Н. Бородулин, В.П. Чепарин, Д.О. Смирнов, Д.Н. Конкин //Труды XVI международной конференции «Радиолокация и радиосвязь» 2008. – Москва. – МЭИ. – с. 579-587.

3. Пащенко, A.A. Вяжущие материалы / A.A. Пащенко, В.П. Сербин, Е.А. Старчевская //Киев: Высшая школа, 1985. – 440с.

4. Будников, П.П. Реакции в смесях твёрдых веществ / П.П. Будников, А.М. Гинтслинг //М.: Стройиздат. – 1971. – 488с.

5. Бутт, Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов/ Ю.М. Бутт, Сычёв М.М., Тимашев В.В. //М.: Высш. шк., 1980. – 472с.

6. Zweben, C.H. Tensile strength of hybrid composites /С.Н. Zweben // J. Science, 1977. – №12. – Р.1325-1337.

62 №4 | ноябрь-декабрь |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + 7. Philips, L.N. The development and uses of glass/ carbon hybrid / L.N. Philips //Proceedings of the 1978 International Conference on composite materials. – Canada (Toronto). – 1978. – Р.1340.

8. Акунец, В.В. Анализатор электронного парамагнитного резонанса: Учебно-справочное пособие /В.В. Акунец, В.Ф. Стельмах, Л.В. Цвирко //Мн.: УП «Технопринт». 2002. 102 с.

9. Адашкевич, С.В. Магниторезонансное поглощение композиционными материалами / С.В. Адашкевич, А.Г. Бакаев, А.И. Гордиенко, М.И. Маркевич, В.Ф. Стельмах, А.М. Чапланов //Материалы и структуры современной электроники. – Сб. науч. трудов VI Международной научной конференции.-Минск. – 8-9 октября 2014. – с. 23-26.

10. Перепелкин, К. Е. Высокотермостойкие полиоксадиазольные волокна и нити арселон: свойства и применение/ К.Е. Перепелкин, Е.Н. Дресвянина, Р.А. Макарова // Дизайн. Материалы. Технология. – Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна (Санкт-Петербург), 2008. – № 1. – С. 53-56.

11. Кошмаров, Ю.А. Требования и методы испытаний материалов для создания специальной защитной одежды / Ю.А. Кошмаров, Н.С. Зубкова, М.А. Базанина, М.А. //Текстильная промышленность, 2002, №1, с.27-28.

12. Будницкий, Г.А. Основные направления развития науки и промышленности в области химических волокон /Г.А.Будницкий // Хим. волокна, 1981, №2, с.

11-21.

13. Бобрышев, А. Н. Прочность и долговечность полимерных композитных материалов / А. Н. Бобрышев, В. Н. Козомазов, Р. В. Козомазов, А. В. Лахно, В. В. Тучков; под редакцией В. И. Соломатова // Липецк: НПО «ОРИУС». – 1994. –153 с.

14. Бобрышев, А. Н. Синергетика композитных материалов / А. Н. Бобрышев, В. Н. Козомазов, Л. О. Бабин, В. И. Соломатов // – Липецк: РПГФ «Юлис». – 2006. – 170 с.

15. Розенберг, Б. А. Образование, структура и свойства эпоксидных матриц для высокопрочных композитов / Б. А. Розенберг, Э. Ф. Олейник. // Успехи химии. Т. LIII, № 8. – 1984.– С. 273-289.

16. Пат. 1947001 (ФРГ) Verfaren zur Herstellung von Epoxidverbingen, die Ester und Urethangruppen erthalten / H. Kölber, G. Maneckl. – Опубл. 17.10.74.

Adashkevich S.V., Bakayev A. G., Gordienko A.I., Markevich M. I., Stelmakh V. F., Chaplanov A. M. Abstract The results of magnetic resonance measurements of a composite material based Arselon, hexaferrite powder SrFe6O19, epoxy resin as a binder. EMR method found that the spectrum of the composite material is a broad inhomogeneously broadened line with the effective value of g-factor of 2,3 ± 0,1 and the line width of 101.7 mT. It is shown that the composite material has a magnetic resonance absorption, non-resonant microwave energy absorption is negligible. Поступила в редакцию 23.10.2017 г.

ПРАЙС-ЛИСТ

ЭЛЕКТРОНИКА +

НАЗВАНИЕ КОМПАНИИ, АДРЕС, ТЕЛЕФОН КВАРЦЕВЫЕ РЕЗОНАТОРЫ, ГЕНЕРАТОРЫ, ФИЛЬТРЫ, ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЕ И ПАВ ИЗДЕЛИЯ Любые кварцевые резонаторы, генераторы, фильтры (отечественные и импортные) Кварцевые резонаторы Jauch под установку в отверстия и SMD-монтаж УП «Алнар» Кварцевые генераторы Jauch под установку в отверстия и +375 (17) 227-69-97 +375 (17) 227-28-10 SMD-монтаж +375 (17) 227-28-11 Термокомпенсированные кварцевые генераторы +375 (29) 644-44-09 Резонаторы и фильтры на ПАВ alnar@tut.by Пьезокерамические резонаторы, фильтры, звонки, сирены www.alnar.net

2.

СПЕЦПРЕДЛОЖЕНИЕ

2.1

Большой выбор электронных компонентов со склада и под заказ. Микросхемы производства Xilinx, Samsung, Maxim, Atmel, Altera, Infineon и пр. Термоусаживаемая трубка, диоды, резисторы, конденсаторы, паялная паста, кварцевые резонаторы и генераторы, разъемы, коммутация и др.

2.2

Широчайший выбор электронных компонентов (микросхемы, диоды, тиристоры, конденсаторы, резисторы, разъемы в ассортименте и др.)

3.

ЭЛЕКТРОННАЯ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОДУКЦИЯ

3.1

Комплексная поставка электронных компонентов

3.2

Датчики, сенсоры и средства автоматизации

3.3

Светодиодные индикаторы, TFT, OLED и ЖК-дисплеи и компоненты для светодиодного освещения

3.4

Дроссели, ЭПРА, ИЗУ, пусковые конденсаторы, патроны и ламподержатели для люминесцентных ламп

3.5

АС/DC источники тока, LED-драйверы, источники напряжения для светодиодного освещения и мощных светодиодов

3.6

Источники тока и напряжения, вторичная оптика (линзы, держатели, рефлекторы), светодиодные модули и решения.

3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14

ЧТУП «Чип электроникс» +375 (17) 269-92-36 chipelectronics@mail.ru www.chipelectronics.by Группа компаний «Альфа-лидер» +375 (17) 391-02-22 +375 (17) 391-03-33. www.alider.by

УНП 191142740

1.4 1.5 1.6

УНП 192321381

1.3

Мощные светодиоды (EMITTER, STAR), сборки и модули мощных светодиодов, линзы ARLIGHT Управление светом: RGB-контроллеры, усилители, диммеры и декодеры Источники тока AC/DC для мощных светодиодов (350/700/ 1001400 мА) мощностью от 1 W до 100 W ARLIGHT Источники тока DC/DC для мощных светодиодов (вход 12-24V) ARLIGHT Источники напряжения AC/DC (5-12-24-48 V от 5 до 300 W) в металлическом кожухе, пластиковом, герметичном корпусе ARLIGHT, HAITAIK Светодиодные ленты, линейки открытые и герметичные, ленты бокового свечения, светодиоды выводные ARLIGHT Светодиодные лампы E27, E14, GU 5.3, GU 10 и др. Светодиодные светильники, прожекторы, алюминиевый профиль для светодиодных изделий

УНП 192525135

1.2

ТУП «Альфачип Лимитед» +375 (17) 366-76-16 analog@alfa-chip.com www.alfa-chip.com

Группа компаний «Альфалидер» +375 (17) 391-02-22 +375 (17) 391-03-33 www.alfalider.by

ООО «СветЛед решения» +375 (17) 214-73-27 +375 (17) 214-73-55 info@belaist.by www.belaist.by

№4 | ноябрь-декабрь |2017

УНП 192321381

1.1

УНП 191672332

1.

УНП 100191870

НАИМЕНОВАНИЕ ТОВАРА

63

ПРАЙС-ЛИСТ

3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22

3.23

Индуктивные, емкостные, оптоэлектронные, магнитные, ультразвуковые, механические датчики фирмы Balluff (Германия) Блоки питания, датчики давления, разъемы, промышленная идентификация RFID, комплектующие фирмы Balluff (Германия) Магнитострикционные, индуктивные, магнитные измерители пути, лазерные дальномеры, индуктивные сенсоры с аналоговым выходом, инклинометры фирмы Balluff (Германия) Инкрементальные, абсолютные, круговые магнитные энкодеры фирмы Lika Electronic (Италия) Абсолютные и инкрементальные магнитные измерители пути, УЦИ (устройство цифровой индикации), тросиковые блоки, муфты, угловые актуаторы фирмы Lika Electronic (Италия) Автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы, УЗИП, выключатели нагрузки фирмы Schneider Electric (Франция) Контакторы, промежуточные реле, тепловые реле перегрузки, реле защиты, автоматические выключатели защиты двигателя фирмы Schneider Electric (Франция) Кнопки, переключатели, сигнальные лампы, посты управления, джойстики, выключатели безопасности, источники питания, световые колонны фирмы Schneider Electric (Франция) Универсальные шкафы, автоматические выключатели, устройства управления и сигнализации, УЗО и дифавтоматы, промежуточные реле, выключатели нагрузки, контакторы, предохранители, реле фирмы DEKraft

ООО «Автоматика центр» +375 (17) 218-17-98 +375 (17) 218-17-13 sos@electric.by www.electric.by

УНП 191087188

3.15

ЭЛЕКТРОНИКА +

ОПРЕДЕЛЕНЫ СПЕЦИФИКАЦИИ СТАНДАРТА HDMI 2.1 Организация, отвечающая за разработку спецификаций стандарта HDMI, представила характеристики нового стандарта HDMI 2.1. Новая спецификация существенно превосходит HDMI 2.0 и обеспечивает почти вдвое более высокую пропускную способность. Для HDMI 2.1 понадобится новый кабель Ultra High Speed HDMI с поддержкой пропускной способности в 48 Гбит/с. Кабель полностью совместим со старыми разъемами, однако поддерживает более высокую пропускную способность по сравнению с HDMI 2.0 (18 Гбит/с) и тем более HDMI 1.4 (10,2 Гбит/с). С такой пропускной способностью появляется поддержка больших разрешений, высокой частоты кадров и глубины цвета. Благодаря новому кабелю HDMI сможет поддерживать формат 4K-видео со скоростью до 120 кадров в секунду с расширенным динамическим диапазоном до 12 бит на канал. Если сократить количество кадров до 30, то новый стандарт предложит поддержку 12-битного видео формата 8K, а при использовании технологии цветовой субдискретизации показатель кадров в се64 №4 | ноябрь-декабрь |2017

кунду возрастет до 60-ти при том же разрешении и глубине цвета. В HDMI 2.1 пропускная способность в 48 Гбит/с не является пределом. Благодаря новой функции Display Stream Compression (DSC) видеопоток может сжиматься на лету, позволяя добиться передачи на скорости до 128 Гбит/с для 12-битного видео формата 8K/120 Гц и цветовой субдискретизацией. Если разрешения в 8K вам мало, то в новом стандарте имеется и поддержка 10K (10 240 × 4320 пикселей). Для киноманов в новом стандарте реализована поддержка Dynamic HDR, гарантирующая идеальные параметры глубины, детализации, яркости и контрастности в каждом кадре видео. Улучшенная технология Audio Return Channel (eARC) получила поддержку несжатого

7,1-канального звука и теперь более эффективно работает с технологиями объемного звучания вроде Dolby Atmos и DTS:X. Несмотря на то, что новый стандарт получил окончательные спецификации, мы вряд ли в ближайшее время увидим на рынке технику, оснащенную физической поддержкой HDMI 2.1. В течение ближайших девяти месяцев HDMI Forum планирует провести и опубликовать результаты тестов на соответствие всем заявленным характеристикам, и уже только после этого можно будет ожидать появления первых продуктов с поддержкой нового стандарта. Новые технологии VRR и QFT определенно найдут своих поклонников, когда на рынке появятся видеокарты и мониторы с их поддержкой. hi-news.ru

ВСЁ НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ • Промышленные компьютеры, серверы, центры обработки и хранения данных; • Встраиваемые и бортовые вычислительные системы, в т.ч. для жестких условий эксплуатации; • ПЛК и микроконтроллеры, распределенные системы управления и сбора данных; • Средства операторского интерфейса: мониторы, панели оператора, консоли управления, клавиатуры, трекболы, указательные устройства, информационные табло и мониторы для уличных применений; • Устройства локального и удаленного ввода-вывода сигналов, АЦП, ЦАП, решения для управления движением, нормализаторы сигналов; • Сетевое и коммуникационное оборудование для различных сетей, шлюза данных, коммутаторы Ethernet, медиа-конверторы, сетевые контроллеры, модемы, удлинители сетей, преобразователи интерфейсов, протоколов и т.п.; • Датчики для различных применений; • Источники вторичного электропитания для промышленных, медицинских, бортовых и специальных применений, инверторы электропитания, программируемые источники питания; • Решения на основе полупроводниковых источников света для уличного освещения и архитектурной подсветки; • Специализированные датчики, контроллеры и устройства для «умного дома»; • Корпуса, конструктивы, субблоки в стандарте евромеханика, шкафы, стойки, компьютерные корпуса; • Крепежные элементы, клеммы, монтажный инструмент, провода и кабели, кабельные вводы, соединители; • Программное обеспечение всех уровней АСУТП, SCADA-системы, ОРС-серверы и средства их разработки. Более 50 вендоров в программе поставок Широкий диапазон продукции «из одних рук» Сервисный центр и послегарантийное обслуживание продукции

Компетентный анализ технических решений с гарантией совместимости и работоспособности конфигурации Наличие сертификатов и ГТД

Развитая система логистики, нестандартные схемы поставок, склады в Минске, Москве и Гамбурге Производство промышленных компьютеров, шкафов автоматики, сборка телекоммуникационных шкафов

Новые возможности ваших идей

220012, г. Минск, ул. Сурганова, 5а, 1-й этаж Тел./факс: +375 17 366 76 01, +375 17 366 76 16 www.alfa-chip.com УНП 192525135 www.alfacomponent.com