Shape and Measurement Monitoring of Inrush Current Characteristics of a Battery-Capacitive Energy Storage Device with Two-Channel Digital Oscilloscope

The main reason of voltage instability in stand-alone power supply systems is the electric drive motors inrush current, which are usually higher than their nominal value. The most reasonable way to solve this problem is using capacitive energy storage. The purpose of research is shape and measurement monitoring of battery-capacitive energy storage device inrush current characteristics. Parameters comparative analysis for lithium-ion battery (LIB) part and capacitive part of the energy storage device was holding with the twochannel digital oscilloscope. Measuring testing bench included parallel connected LIB part and capacitive part of the storage device and connected to the power source. The LIB part of the storage device is made on the basis of the ATOM 10 multifunctional motor drive device of the new generation, which contains 15 V lithium-ion battery and 9.4 A·h capacity. The capacitive part of the storage device is the INSPECTOR Booster supercapacitor with  an 80 F electrostatic capacitance and 15.5 V voltage. A 12 V AC/DC step-down converter was used as a  power source. An electric air automobile compressor M-14001 was used as a current drain. The testing bench measuring part consisted of a two-channel digital oscilloscope and two standard measuring shunts with 15000 μOm resistance serial attached to LIB part and capacitive part of the storage device. Shape and  measurement monitoring of inrush current characteristics of LIB part and capacitive part of the energy storage device was held synchronously using a twochannel digital oscilloscope with recording data to FAT32 file  system USB flash  drive. Obtained data was transferred to a personal computer and analyzed. The measurement results showed that 82.3 % of the energy losses compensation of the motor start is taken over by the capacitive part of the energy storage device, what makes longer LIB’s life. By adjusting the oscilloscope sweep trace index you can analyze more detailed time response shape and its duration. The values of the  inrush current amplitudes were calculated in proportion to the voltage drop on the shunts and their resistances. The developed method for monitoring shape and measurement inrush current characteristics can be used in various technical applications: smart stand-alone photovoltaic system, uninterruptible power supply devices, electric drive control systems, etc

РАСЧЕТ ПОЛЕЙ СМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ У КЛИНОВИДНОГО ДВОЙНИКА НА ОСНОВАНИИ МЕЗОСКОПИЧЕСКОЙ ДИСЛОКАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

Displacements and deformations of a wedge-shaped twin have been calculated with the help of mesoscopic dislocational model. It has been shown that deformations are localized at twin boundaries and twin top and also at some limited areas which are rather far from the twin. На основании мезоскопической дислокационной модели рассчитаны смещения и деформации у клиновидного двойника. Показано, что деформации локализованы на двойниковых границах и у вершины двойника, а также в ограниченных областях в удалении от двойника

УСЛОВИЕ РАВНОВЕСИЯ КЛИНОВИДНОГО ДВОЙНИКА ПРИ ОТСУТСТВИИ ВНЕШНИХ НАПРЯЖЕНИЙ

An equilibrium condition on a wedge-type counterpart without external stresses and with approaches of dislocation mezoscopic model has been derived in the paper. The paper describes balanced length dependencies of the wedge-type counterpart on forces that resist to motion of twinning dislocations.Выведено условие равновесия клиновидного двойника при отсутствии внешних напряжений с использованием подходов дислокационной мезоскопической модели. Получены зависимости равновесной длины клиновидного двойника от сил сопротивления движению двойникующих дислокаций. Установлено, что для обеспечения большой равновесной длины двойника необходимы большие силы сопротивления развитию двойника, что связано с характером взаимодействия двойникующих дислокаци

Charging and Discharging Characteristics of a BatteryCapacitive Energy Storage Device for Stand-Alone Photovoltaic System

Цель настоящей работы – исследование зарядно-разрядных характеристик гибридного накопителя электроэнергии, состоящего из двух параллельно включенных аккумуляторной и емкостной частей, для оценки работоспособности и эффективности его схемотехнического решения в составе автономной фотоэлектрической системы. Исследование кинетики тока заряда гибридного накопителя от солнечной батареи проводилось в натурных условиях при удельной мощности падающего солнечного излучения 800–850 Вт/м2. Кинетика токов разряда аккумуляторного и емкостного накопителей получены при резистивной нагрузке с отключенной солнечной батареей. Динамика процессов заряда и разряда аккумуляторной и емкостной частей накопителя контролировались по скорости нарастания/спада напряжения. Аккумуляторная часть накопителя представлена в виде зарядно-пускового устройства на базе свинцово-кислотного гелевого аккумулятора с зарядной емкостью 11 А·ч, максимальным напряжением 12,8 В, максимально допустимым током разряда 15 А. Емкостная часть состояла из пускового устройства нового поколения суперконденсаторного типа INSPECTOR Booster с электростатической емкостью 80 Ф при допустимом напряжении 15,5 В и допустимым пусковым током 800 А. Источником энергии служила солнечная батарея с номинальным напряжением 12 В, пиковой мощностью 100 Вт. В качестве нагрузки при разряде накопителя служил реостат сопротивлением 6 Ом, с максимальным током потребления 15 А. Для мониторинга и управления фотоэлектрической cистомой использовался контроллер заряда/разряда Мorningstar ProStar-15 c функцией широтно-импульсной модуляции. Получены количественные зарядно-разрядные характеристики аккумуляторно-емкостного накопителя для использования в разработке интеллектуальных автономных фотоэлектрических систем. The purpose of the research is to study the charging-discharging characteristics of a hybrid energy storage device which consists of two parallel connected battery and capacitive parts to assess the work efficiency of its circuit design as a part of standalone photovoltaic system. The charge current kinetics of a hybrid storage device from a solar panel was carried out under natural conditions at a specific power of incident solar radiation of 800–850 W/m2. The discharge current kinetics of battery and capacitive storages were obtained with a resistive load and disconnected solar battery. The dynamics of charging and discharging processes of the battery and capacitive parts of the energy storage device were monitored by the voltage rise/fall rate. The battery part of the drive is charging and starting the device based on a lead-acid gel battery with a charging capacity of 11 A·h, 12.8 V maximum voltage, and 15 A maximum discharge current. The capacitive part consisted of a new generation INSPECTOR Booster supercapacitor starting the device with an electrostatic capacity of 80 F, 15.5 V voltage, and 800 A starting current. As the energy source a solar battery was used, with a 12 V nominal voltage and 100 W peak power. A 6 Om rheostat with 15 A consumption current was used as a load during the storage device discharge. A Morningstar ProStar-15 charging/discharging controller with a pulse-width modulation function was used to monitor and control the photovoltaic system. Quantitative charging and discharging characteristics of a battery-capacity energy storage device were obtained for the use in the development of standalone photovoltaic system

Особенности структуры и схемотехники автономной фотоэлектрической установки с аккумуляторно-емкостным накопителем энергии.

The purpose of this research is to analyze the structure and circuit design of stand-alone photovoltaic system with a battery-capacitive energy storage device to ensure voltage stability under peak voltage and a variable nature of the power generated by a solar panel. There is an original active control scheme for a hybrid drive. The peak power of the solar panel was 100 W. The battery part of the energy storage device was represented by a 12 V gel lead-acid battery with a charging capacity of 11 Ah, and the capacitive part consisted of a battery of supercapacitors with an electrostatic capacity of 80 F, an operating voltage of 15.5 V. A rheostat was used as a load during a stationary discharge of the storage device with a resistance of 12 Om, and the pulsed nature of the discharge was simulated using an automobile air compressor. The analysis of circuit design variants that implement the charging process the capacitive part of the energy storage device from a solar panel directly or with a shunt DC/DC converter is performed. Charging and discharging of the battery part was controlled by the ProStar-15 controller. In both cases, charging buffer modes the battery and capacitive parts of the energy storage device were used. The research results have identified ways to increase the stability of the output voltage under peak voltage and the variable nature of electricity generation conditions while increasing the resource of an expensive battery.Цель настоящей работы – исследование структуры и схемотехнических решений автономной фотоэлектрической установки с аккумуляторно-емкостным накопителем энергии для обеспечения стабильности напряжения в условиях импульсного характера нагрузки и переменного характера генерируемой солнечной панелью мощности. Предложена оригинальная активная схема управления гибридным накопителем. Пиковая мощность солнечной панели составила 100 Вт. Аккумуляторная часть накопителя энергии была представлена гелевой свинцово-кислотной 12 В батареей с зарядной емкостью 11 А·ч, а емкостная часть состояла из батареи суперконденсаторов с электростатической емкостью 80 Ф, рабочим напряжением 15,5 В. В качестве нагрузки при стационарном разряде накопителя служил реостат сопротивлением 12 Ом, а импульсный характер разряда имитировался с помощью автомобильного воздушного компрессора. Выполнен анализ вариантов схемотехнических решений, реализующих процесс зарядки емкостной части накопителя энергии от солнечной панели напрямую или через шунтовой DC/DC преобразователь. Заряд и разряд аккумуляторной части накопителя управлялся контроллером ProStar-15. В обоих случаях использовались буферные режимы заряда аккумуляторной и емкостной частей накопителя энергии. Результаты исследований определили пути повышения стабильности выходного напряжения в условиях импульсной нагрузки и переменного характера генерации электроэнергии при увеличении ресурса дорогостоящей аккумуляторной батареи

Зарядно-разрядные характеристики аккумуляторно-емкостного накопителя электроэнергии в составе автономной фотоэлектрической системы

The purpose of the research is to study the charging-discharging characteristics of a hybrid energy storage device which consists of two parallel connected battery and capacitive parts to assess the work efficiency of its circuit design as a part of standalone photovoltaic system. The charge current kinetics of a hybrid storage device from a solar panel was carried out under natural conditions at a specific power of incident solar radiation of 800–850 W/m2. The discharge current kinetics of battery and capacitive storages were obtained with a resistive load and disconnected solar battery. The dynamics of charging and discharging processes of the battery and capacitive parts of the energy storage device were monitored by the voltage rise/fall rate. The battery part of the drive is charging and starting the device based on a lead-acid gel battery with a charging capacity of 11 A·h, 12.8 V maximum voltage, and 15 A maximum discharge current. The capacitive part consisted of a new generation INSPECTOR Booster supercapacitor starting the device with an electrostatic capacity of 80 F, 15.5 V voltage, and 800 A starting current. As the energy source a solar battery was used, with a 12 V nominal voltage and 100 W peak power. A 6 Om rheostat with 15 A consumption current was used as a load during the storage device discharge. A Morningstar ProStar-15 charging/discharging controller with a pulse-width modulation function was used to monitor and control the photovoltaic system. Quantitative charging and discharging characteristics of a battery-capacity energy storage device were obtained for the use in the development of standalone photovoltaic system.Цель настоящей работы – исследование зарядно-разрядных характеристик гибридного накопителя электроэнергии, состоящего из двух параллельно включенных аккумуляторной и емкостной частей, для оценки работоспособности и эффективности его схемотехнического решения в составе автономной фотоэлектрической системы. Исследование кинетики тока заряда гибридного накопителя от солнечной батареи проводилось в натурных условиях при удельной мощности падающего солнечного излучения 800–850 Вт/м2. Кинетика токов разряда аккумуляторного и емкостного накопителей получены при резистивной нагрузке с отключенной солнечной батареей. Динамика процессов заряда и разряда аккумуляторной и емкостной частей накопителя контролировались по скорости нарастания/спада напряжения. Аккумуляторная часть накопителя представлена в виде зарядно-пускового устройства на базе свинцово-кислотного гелевого аккумулятора с зарядной емкостью 11 А·ч, максимальным напряжением 12,8 В, максимально допустимым током разряда 15 А. Емкостная часть состояла из пускового устройства нового поколения суперконденсаторного типа INSPECTOR Booster с электростатической емкостью 80 Ф при допустимом напряжении 15,5 В и допустимым пусковым током 800 А. Источником энергии служила солнечная батарея с номинальным напряжением 12 В, пиковой мощностью 100 Вт. В качестве нагрузки при разряде накопителя служил реостат сопротивлением 6 Ом, с максимальным током потребления 15 А. Для мониторинга и управления фотоэлектрической cистомой использовался контроллер заряда/разряда Мorningstar ProStar-15 c функцией широтно-импульсной модуляции. Получены количественные зарядно-разрядные характеристики аккумуляторно-емкостного накопителя для использования в разработке интеллектуальных автономных фотоэлектрических систем

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ МОНИТОРИГА СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ

This article aims to study the application of photoelectric sensor in controlling and monitoring light intensity of lighting system. The sensor used photoelectric with the sensitivity of light in two upper surfaces which are made from mono crystal Si with p - n - p symmetrical bipolar structure.В данной статье рассмотрены применения фотоэлектрического преобразователя для контроля и мониторинга дневнего и искусственных освещений. В процессе исспользован трехвыводной фотоэлектрический преобразователь с двухсторонней светочувствительностью на основе монокристаллического кремния р -типа с симметричной относительно базовой области биполярной структурой n - p - n

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ НА ПРОЧНОСТЬ АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ

The paper contains calculation on durability of a reinforcement bars with a constructive and technological defect. The factors determining constructive and technological durability of reinforcing bars have been investigated in the paper. The paper demonstrates classification of reinforcement bar parts in accordance with danger of constructive and technological influences.  Выполнен расчет на прочность арматурного стержня с конструктивно-технологическим дефектом. Рассмотрены факторы, определяющие конструктивно-технологическую прочность арматурного проката. Приведена классификация участков арматурного стержня по опасности конструктивно-технологических воздействий

РАЗВИТИЕ ПОЛОС ДЕФОРМАЦИИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ

Deformation strips have been experimentally revealed and described while stretching of cylindrical samples by means of computer thermography. It has been established that temperature of shift strip surface grows smoothly up to the stage of crack origin in material defect. Sharp growth of surface temperature occurs when tensile stresses reach tensile strength. Change in surface temperature occurs wavy after destruction (while cooling the sample). Processes of material destruction origin and development  characterize temperature changes in deformation strips.Экспериментально выявлены и описаны полосы деформации при растяжении цилиндрических образцов с помощью компьютерной термографии. Установлено, что температура поверхности  полосы  сдвига  растет плавно до стадии зарождения трещины у дефекта материала.  Резкий рост температуры поверхности происходит после достижения напряжениями растяжения временного сопротивления. Изменение температуры поверхности после разрушения (при остывании образца) происходит волнообразно. Процессы зарождения и развития разрушения материала характеризует изменение температуры в полосах деформаци

Data-analysis strategies for image-based cell profiling

Image-based cell profiling is a high-throughput strategy for the quantification of phenotypic differences among a variety of cell populations. It paves the way to studying biological systems on a large scale by using chemical and genetic perturbations. The general workflow for this technology involves image acquisition with high-throughput microscopy systems and subsequent image processing and analysis. Here, we introduce the steps required to create high-quality image-based (i.e., morphological) profiles from a collection of microscopy images. We recommend techniques that have proven useful in each stage of the data analysis process, on the basis of the experience of 20 laboratories worldwide that are refining their image-based cell-profiling methodologies in pursuit of biological discovery. The recommended techniques cover alternatives that may suit various biological goals, experimental designs, and laboratories' preferences.Peer reviewe