Вібрація серед усіх видів механічних впливів для технічних об’єктів найбільш небезпечна. Знакозмінні напруження, викликані вібрацією, сприяють накопиченню пошкоджень у матеріалах, конструкції системи та руйнуванню. Досить швидко руйнування об’єкта настає при вібраційних впливах за умов резонансу. Водночас, вібрація викликає порушення фізіологічного та функціонального станів людини. Вплив вібрації на людину залежить від її спектрального складу, напрямку дії, тривалості впливу, а також від індивідуальних особливостей особи. У випадку впливу на людину зовнішніх коливань (хитавиці, струсів, вібрації) відбувається їхня взаємодія з внутрішніми хвильовими процесами, виникнення резонансних явищ. Так, зовнішні коливання, із частотою менш 0,7 Гц, утворюють хитавицю і порушують у людини нормальну діяльність вестибулярного апарату. Інфразвукові коливання (менш 16 Гц), впливаючи на людину, пригнічують центральну нервову систему, викликаючи почуття тривоги та страху. За певної інтенсивності на частоті 6…7 Гц інфразвукові коливання, втягуючи у резонанс внутрішні органи і систему кровообігу, здатні викликати травми, розриви артерій тощо.
Розроблено структуру системи моніторингу спектру віброприскорень, яка ґрунтується на модульному принципі та включає мікроконтролер, акселерометр, рідкокристалічний графічний кольоровий дисплей, флеш пам’ять, монітор мікрокомп’ютера. Розроблено алгоритми системи моніторингу спектру віброприскорень, що включає алгоритм калібрування акселерометра, алгоритм вимірювання динамічних прискорень та алгоритм швидкого перетворення Фур’є. Визначено інтерфейс I2C для обміну даними між акселерометром ADXL345 та мікрокомп’ютером Raspberry Pi 3 Model B. Розроблено програмне забезпечення, що опрацьовує вхідну інформацію від декількох підключених до Raspberry Pi акселерометрів, що дає змогу проводити багатоканальні вимірювання і їхній аналіз. Наведено результати тестування побудованої системи, які дають змогу стверджувати про правильність та коректність функціонування розробленої системи.
[1] Сєріков, Я. О., Таланін, Д. С., & Сєріков, С. Я. (2013). Інформаційні технології у вирішенні завдань забезпечення безпеки життєдіяльності людини, ергономіки, охорони праці і навколишнього середовища : монографія: у 2-х ч.
[2] Системи моніторингу і контролю вібрацій http://www.omative.com/КонтрольВибрации.html
[3] https://repo.knmu.edu.ua/bitstream/
[4] Iwaniec, M., Holovatyy, A., Teslyuk, V., Lobur, M., Kolesnyk, K., & Mashevska, M. (2017). Development of vibration spectrum analyzer using the Raspberry Pi microcomputer and 3-axis digital MEMS accelerometer ADXL345. In 2017 XIIIth International Conference on Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (MEMSTECH). (pp. 25–29). IEEE. https://doi.org/10.1109/MEMSTECH.2017.7937525
[5] Hjort, A., & Holmberg, M. (2015). Measuring Mechanical Vibrations using Arduino as a slave I/O to an EPICS Control System.
[6] Holovatyy, A., Teslyuk, V., Iwaniec, M., & Mashevska, M. (2017). Development of a system for monitoring vibration accelerations based on the raspberry pi microcomputer and the adxl345 accelerometer. Восточно-Европейский журнал передовых технологий, 6(9), 52–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.116082
[7] Griffin, M. J. (2004). Minimum health and safety requirements for workers exposed to hand-transmitted vibration and whole-body vibration in the European Union; a review. Occupational and Environmental Medicine, 61(5), 387–397. https://doi.org/10.1136/oem.2002.006304
[8] Raă, G., & Raă, M. (2014). System for Monitoring and Analysis of Vibrations at Electric Motors. Intern. Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 21(3), 97–104.
[9] Лезновський, О. А. (2020). Розробка програмно-апаратної системи вібродіагностики промислового обладнання. Клієнтська частина.
[10] Ніконов, М. С., Борзенков, І. І., & Лебединський, І. Л. (2021). Розробка вимірювальної системи та програмного прокту для збору та аналізу параметрів якості електроенергії. Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, (1 (2)), 86–90.
[11] Milovančević, M., Veg, A., Makedonski, A., & Marinović, J. S. (2014). Embedded systems for vibration monitoring. Facta Universitatis, series: Mechanical Engineering, 12(2), 171–181.
[12] Rocha, S. M. S., Feiteira, J. F. S., Mendes, P. S. N., Da Silva, U. P. B., & Pereira, R. F. (2016). Method to Measure Displacement and Velocity from Acceleration Signals. Intern. Journal of Engineering Research and Applications, 6(6), 52–59.
[13] Sekiya, H., Kimura, K., & Miki, C. (2016). Technique for determining bridge displacement response using MEMS accelerometers. Sensors, 16(2), 257. https://doi.org/10.3390/s16020257
[14] Теслюк, В., Зелінський, А., Каркульовський, В., & Василюк, Я. Розширене проектування мікросистемних пристроїв.
[15] Goyal, D., & Pabla, B. S. (2016). Development of non-contact structural health monitoring system for machine tools. Journal of applied research and technology, 14(4), 245–258. https://doi.org/10.1016/j.jart.2016.06.003
[16] Albarbar, A., Mekid, S., Starr, A., & Pietruszkiewicz, R. (2008). Suitability of MEMS accelerometers for condition monitoring: An experimental study. Sensors, 8(2), 784–799. https://doi.org/10.3390/s8020784
[17] Hjort, A., & Holmberg, M. (2015). Measuring Mechanical Vibrations using Arduino as a slave I/O to an EPICS Control System.
[18] Мороз, В., Ройзман, В., Яновицький, О., Мішан, В. (2018). Визначення ефективності використання безрезонансного кріпильного присьрою. Склад організаційно-програмного комітету сімнадцятої МНТК ВОТТП, 18, 262.
[19] Chaudhury, S. B., Sengupta, M., & Mukherjee, K. (2014). Vibration monitoring of rotating machines using MEMS accelerometer. International journal of scientific engineering and research, 2(9), 5–11.
[20] Prots’ko, I. H. O. R., & Teslyuk, V. A. S. Y. L. (2014). Algorithm of efficient computation DSTI-IV using cyclic convolutions. Wseas transactions on signal processing, 10(1), 277–287.
[21] Бібліотека wiringPi для Raspberry Pi. http://wiringpi.com/reference/i2 c-library/
[22] Бібілотека ДПФ FFTW. http://www.fftw.org/
[23] eLa Torre, R. D., Pasobillo, G. A. E., Rebueno, M. F., Suñga, D. P., Esguerra, B. J. J., & Concepcion, R. (2020). Vibration-based Structural Health Monitoring System for Bridges using ADXL345 Accelerometer with MATLAB Standalone Application. In 2020 IEEE 12th International Conference on Humanoid, Nanotechnology, Information Technology, Communication and Control, Environment, and Management (HNICEM), (pp. 1–5). IEEE. https://doi.org/10.1109/HNICEM51456.2020.9400068
[24] Hasibuzzaman, M., Shufian, A., Shefa, R. K., Raihan, R., Ghosh, J., & Sarker, A. (2020). Vibration measurement & analysis using arduino based accelerometer. 2020 IEEE Region 10 Symposium (TENSYMP). (pp. 508–512). IEEE. https://doi.org/10.1109/TENSYMP50017.2020.9230668
[25] Adli, B., & Rusmin, P. H. (2020). Vibration Measuring Tools For Rotary Pumping Machine With Accelerometer MEMS Sensor. 2020 FORTEI-International Conference on Electrical Engineering (FORTEI-ICEE), (pp. 69–74). IEEE. https://doi.org/10.1109/FORTEI-ICEE50915.2020.9249860
[26] Apriyansa, A., Bintoro, J., & Sandi, E. (2021). Development of Early Real-Time Disaster Mitigation Warning System Landslide with Gyroscope ADXL345 Sensor. Journal of Physics: Conference Series , 1, 012080. IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2019/1/012080
[27] Pramudya, Y., & Islamiah, M. (2019). Vibration characteristics study on observatory using accelerometer ADXL345 sensor and Arduino. AIP Conference Proceedings, 1, 030008. AIP Publishing LLC. https://doi.org/10.1063/1.5132658