Апаратна частина системи моніторингу параметрів руху механізму хитання
The paper presents the development and experimental investigation of a multi-node measurement system for monitoring the oscillatory motion parameters of the mold in continuous casting machines. Ensuring stable oscillation program is crucial for slab solid shell formation, reduction of surface defect...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2025.3-4.56 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
Репозитарії
Technology and design in electronic equipment| _version_ | 1860742121504374784 |
|---|---|
| author | Lastovetskii, Oleksii Yemets, Oleksandr Chuprykov, Serhii Bondarenko, Oleksandr |
| author_facet | Lastovetskii, Oleksii Yemets, Oleksandr Chuprykov, Serhii Bondarenko, Oleksandr |
| author_sort | Lastovetskii, Oleksii |
| baseUrl_str | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-26T12:25:55Z |
| description | The paper presents the development and experimental investigation of a multi-node measurement system for monitoring the oscillatory motion parameters of the mold in continuous casting machines. Ensuring stable oscillation program is crucial for slab solid shell formation, reduction of surface defects and prevention of surface breakout accidents. However, the known monitoring solutions based on discrete displacement or vibration sensors are often bulky, expensive, limited in the number of measurement points and difficult to integrate into existing equipment. The aim of the work is to increase the effectiveness of monitoring the mold oscillation mode by using compact MEMS inertial sensors integrated into a distributed microcontroller system with a robust industrial communication interface.The proposed system includes four sensor nodes based on STM32F3 microcontrollers with built-in digital MEMS accelerometer and gyroscope and a central master module on STM32F0, interconnected via an RS-485 bus. Each sensor node performs synchronous acquisition of three-axis linear acceleration and angular rate at a sampling frequency of 100 Hz and transmits the measured data frames to the master, which aggregates them and forwards to a PC in CSV format for further analysis. The paper describes the hardware architecture of the nodes, the structure of the RS-485 communication protocol with synchronization frames and checksums, and the basic algorithms of firmware implementation.Experimental tests on a laboratory stand confirmed stable operation of the developed system at 100 Hz with simultaneous data acquisition from four measurement points, sufficient bandwidth of the communication channel and correct reconstruction of inertial signals for typical oscillation modes. The developed technical solutions can be used as the basis of an industrial complex for monitoring the oscillation of the mold of a continuous casting machine, in particular of a digital twin of the mold; for studying the oscillatory movements of mechanisms on other productions; as well as a training and research stand for delivering courses in measures and control systems. |
| doi_str_mv | 10.15222/TKEA2025.3-4.56 |
| first_indexed | 2026-03-25T02:00:22Z |
| format | Article |
| id | oai:tkea.com.ua:article-891 |
| institution | Technology and design in electronic equipment |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-26T16:19:30Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:tkea.com.ua:article-8912026-03-26T12:25:55Z Hardware component of the system for monitoring the motion parameters of the mold oscillation mechanism Апаратна частина системи моніторингу параметрів руху механізму хитання Lastovetskii, Oleksii Yemets, Oleksandr Chuprykov, Serhii Bondarenko, Oleksandr oscillation mechanism mold continuous casting MEMS accelerometer gyroscope microcontroller movement parameters monitoring RS-485 interface механізм хитання кристалізатор безперервна розливка MEMS акселерометр гіроскоп мікроконтролер моніторинг параметрів руху інтерфейс RS-485 The paper presents the development and experimental investigation of a multi-node measurement system for monitoring the oscillatory motion parameters of the mold in continuous casting machines. Ensuring stable oscillation program is crucial for slab solid shell formation, reduction of surface defects and prevention of surface breakout accidents. However, the known monitoring solutions based on discrete displacement or vibration sensors are often bulky, expensive, limited in the number of measurement points and difficult to integrate into existing equipment. The aim of the work is to increase the effectiveness of monitoring the mold oscillation mode by using compact MEMS inertial sensors integrated into a distributed microcontroller system with a robust industrial communication interface.The proposed system includes four sensor nodes based on STM32F3 microcontrollers with built-in digital MEMS accelerometer and gyroscope and a central master module on STM32F0, interconnected via an RS-485 bus. Each sensor node performs synchronous acquisition of three-axis linear acceleration and angular rate at a sampling frequency of 100 Hz and transmits the measured data frames to the master, which aggregates them and forwards to a PC in CSV format for further analysis. The paper describes the hardware architecture of the nodes, the structure of the RS-485 communication protocol with synchronization frames and checksums, and the basic algorithms of firmware implementation.Experimental tests on a laboratory stand confirmed stable operation of the developed system at 100 Hz with simultaneous data acquisition from four measurement points, sufficient bandwidth of the communication channel and correct reconstruction of inertial signals for typical oscillation modes. The developed technical solutions can be used as the basis of an industrial complex for monitoring the oscillation of the mold of a continuous casting machine, in particular of a digital twin of the mold; for studying the oscillatory movements of mechanisms on other productions; as well as a training and research stand for delivering courses in measures and control systems. Розроблено багатовузлову систему вимірювання коливальних рухів кристалізатора машини безперервного лиття заготовок на основі мікроконтролерів STM32 з MEMS-акселерометрами та MEMS-гіроскопами. Для обміну даними між вузлами застосовано інтерфейс RS-485, а синхронізоване опитування давачів здійснюється з частотою 100 Гц. Створений прототип системи забезпечує реєстрацію прискорень і кутових швидкостей у форматі, придатному для інженерної обробки. Отримані рішення можуть бути використані для моніторингу хитання кристалізатора, дослідження коливальних процесів у різних виробничих механізмах, створення бази даних для побудови “цифрового двійника” та як навчально-дослідний стенд. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2025-12-30 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2025.3-4.56 10.15222/TKEA2025.3-4.56 Technology and design in electronic equipment; No. 3–4 (2025): Technology and design in electronic equipment; 56-65 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 3–4 (2025): Технологія та конструювання в електронній апаратурі; 56-65 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2025.3-4 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2025.3-4.56/810 Copyright (c) 2025 Oleksii Lastovetskii, Oleksandr Yemets, Serhii Chuprykov, Oleksandr Bondarenko http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| spellingShingle | механізм хитання кристалізатор безперервна розливка MEMS акселерометр гіроскоп мікроконтролер моніторинг параметрів руху інтерфейс RS-485 Lastovetskii, Oleksii Yemets, Oleksandr Chuprykov, Serhii Bondarenko, Oleksandr Апаратна частина системи моніторингу параметрів руху механізму хитання |
| title | Апаратна частина системи моніторингу параметрів руху механізму хитання |
| title_alt | Hardware component of the system for monitoring the motion parameters of the mold oscillation mechanism |
| title_full | Апаратна частина системи моніторингу параметрів руху механізму хитання |
| title_fullStr | Апаратна частина системи моніторингу параметрів руху механізму хитання |
| title_full_unstemmed | Апаратна частина системи моніторингу параметрів руху механізму хитання |
| title_short | Апаратна частина системи моніторингу параметрів руху механізму хитання |
| title_sort | апаратна частина системи моніторингу параметрів руху механізму хитання |
| topic | механізм хитання кристалізатор безперервна розливка MEMS акселерометр гіроскоп мікроконтролер моніторинг параметрів руху інтерфейс RS-485 |
| topic_facet | oscillation mechanism mold continuous casting MEMS accelerometer gyroscope microcontroller movement parameters monitoring RS-485 interface механізм хитання кристалізатор безперервна розливка MEMS акселерометр гіроскоп мікроконтролер моніторинг параметрів руху інтерфейс RS-485 |
| url | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2025.3-4.56 |
| work_keys_str_mv | AT lastovetskiioleksii hardwarecomponentofthesystemformonitoringthemotionparametersofthemoldoscillationmechanism AT yemetsoleksandr hardwarecomponentofthesystemformonitoringthemotionparametersofthemoldoscillationmechanism AT chuprykovserhii hardwarecomponentofthesystemformonitoringthemotionparametersofthemoldoscillationmechanism AT bondarenkooleksandr hardwarecomponentofthesystemformonitoringthemotionparametersofthemoldoscillationmechanism AT lastovetskiioleksii aparatnačastinasistemimonítoringuparametrívruhumehanízmuhitannâ AT yemetsoleksandr aparatnačastinasistemimonítoringuparametrívruhumehanízmuhitannâ AT chuprykovserhii aparatnačastinasistemimonítoringuparametrívruhumehanízmuhitannâ AT bondarenkooleksandr aparatnačastinasistemimonítoringuparametrívruhumehanízmuhitannâ |