Microsoft Word - fullpdf06042024 Georgian Scientists/ქართველი მეცნიერები ტ. 6 N 3, 2024 562 Georgian Scientists ქართველი მეცნიერები Vol. 6 Issue 4, 2024 https://doi.org/10.52340/gs.2024.06.04.51 ვარდნის დროს სხეულის წონის ცვლილებაზე დაკვირვება პოტენციომეტრული სენსორით შექმნილი სისტემით მარეხ მაზანაშვილი1, თეიმურაზ ბერიკაშვილი2, ტოლია კილასონია3 1 საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის ინფორმატიკის და მართვის სისტემების ფაკულტეტის საინჟინრო ფიზიკის დეპარტამენტის დოქტორანტი,+995577091442, marekhi1978@gmail.com 2 საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის ინფორმატიკის და მართვის სისტემების ფაკულტეტის საინჟინრო ფიზიკის დეპარტამენტის ასოცირებული პროფესორი, berikashviliteimuraz08@gtu.ge 3 საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის ინფორმატიკის და მართვის სისტემების ფაკულტეტის საინჟინრო ფიზიკის დეპარტამენტის დოქტორანტი,+ 995577979481, tkilasonia1989@gmail.com რეზიუმე სენსორები თანამედროვე ტექნოლოგიების ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი ნაწილია, რომელიც უზრუნველყოფს მონაცემების აღრიცხვას და გარდაქმნას ციფრულ სიგნალებად. აღნიშნული კვლევის ფარგლებში შეიქმნა ინოვაციური SMART დინამომეტრი, რომელიც გამოიყენება სხეულის ვარდნის პროცესში წონის ცვლილების შესასწავლად. კვლევის მიზანი იყო ისეთი მოწყობილობის შექმნა, რომელიც ზუსტად მოახდენდა ვარდნის პროცესში ძალების, აჩქარებისა და ჰაერის წინააღმდეგობის ზემოქმედების ანალიზს. SMART დინამომეტრი აგებულია პოტენციომეტრიულ სენსორზე, რომელიც საშუალებას იძლევა, ვარდნის პროცესის რაოდენობრივი მონაცემების მიღებას და მათი ვიზუალიზაციას. SMART დინამომეტრი შედგება ზამბარის, პოტენციომეტრის, მიკროკონტროლერისა და ბლუთუზის მოდულისაგან. პოტენციომეტრი გარდაქმნის ძალას ელექტრულ სიგნალად, რომელიც მიკროკონტროლერის დახმარებით დამუშავდება და ნიუტონებში გამოისახება. მონაცემები ვიზუალიზდება პროგრამა Visual Basic-ის მეშვეობით. გარკვეული სიმაღლიდან SMART დინამომეტრის ვარდნის შედეგად მიღებული მონაცემები აჩვენებს, რომ სხეული ინერციის გამო პირველ ეტაპზე ინარჩუნებს წონას, ხოლო გარკვეული დროის შემდეგ ხდება წონის 0-ის ტოლი. ექსპერიმენტის შედეგების ვიზუალიზაცია წარმატებით მოხდა გრაფიკული სახით. ამ კვლევამ აჩვენა, რომ SMART დინამომეტრის გამოყენება შესაძლებელია ფუნდამენტური და პრაქტიკული პრობლემების გადასაჭრელად, რაც მნიშვნელოვნად განაპირობებს მისი ფართო გამოყენების პერსპექტივებს. საკვანძო სიტყვები: პოტენციომეტრი, დინამომეტრი, ვარდნა, მიკროკონტროლერი, ელექტრული სიგნალი, სენსორი, Smart დინამომეტრი. Georgian Scientists/ქართველი მეცნიერები ტ. 6 N 3, 2024 563 ბოლო რამოდენიმე ათწლეულია, სულ უფრო ხშირად გვესმის სიტყვა სენსორი, რომელიც ტექნოლოგიების მიღწევის ერთ-ერთ მთავარ პროდუქტს წარმოადგენს. სენსორული მართვით აღჭურვილ ტექნიკას ახასიათებს მეტი მოქნილობა და სწორედ ამიტომ მომხმარებლის მხრიდან მეტ ინტერესს იწვევს. სიტყვა სენსორი მომდინარეობს ინგლისური სიტყვიდან - sense, რომელიც ითარგმნება როგორც შეგრძნება/ გრძნობა.ადამიანს 5 გრძნობა გააჩნია, ესაა მხედველობა, სმენა, გემო, ყნოსვა და შეხება. სწორედ ამ 5 გრძნობით აღიქვამს ადამიანი მატერიალურ სამყაროს. ეს აღქმა მნიშვნელოვნად ინდივიდუალურია და დამოკიდებულია არაერთ ფაქტორზე. სწორედ ამიტომ ადამიანი ყოველთვის ისწრაფოდა შემოეღო საზომი ერთეულები, გაზომვის ტექნოლოგია და ხელსაწყოები, რომლითაც ამა თუ იმ სიდიდის კონკრეტულ მნიშვნელობას დაადგენდა. ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად ვითარდებოდა გაზომვის ტექნოლოგიაც, იქმნებოდა საზომი მოწყობილებები მახასიათებლის მიხედვით. სენსორი/ გარდამქმნელი არის ფიზიკური და ქიმიური პარამეტრის (მნიშვნელობის) უშუალო გაზომვის საშუალება, რომელიც გარდაქმნის კონტროლირებად პარამეტრს (მნიშვნელობას) გაზომვად, ციფრულ, ელექტრულ სიგნალად. სენსორების გამოყენების სფერო მრავალფეროვანია:  მრეწველობა და ავტომატიზაცია;  მეცნიერება და კვლევა;  ელექტრონიკა და ჭკვიანი მოწყობილობები;  ჯანდაცვა;  ტრანსპორტი და ავტონომიური ტექნოლოგიები;  გარემოს დაცვა და უსაფრთხოება; ჩემი კვლევის მიზანს წარმოადგენს ახალი სენსორის SMART დინამომეტრი შეიქმნა, სხეულის ვარდნის პროცესში სხეულის წონის ცვლილებაზე დასაკვირვებლად. სხეულის ვარდნის კვლევა არის ფიზიკის ერთ-ერთი ფუნდამენტური ნაწილი, რომელსაც მრავალი პრაქტიკული და თეორიული მნიშვნელობა აქვს. ეს კვლევები მნიშვნელოვანია როგორც ბუნების კანონების შესწავლისთვის, ისე ტექნოლოგიური და ინჟინერული პრობლემების გადასაწყვეტად. SMART დინამომეტრის დახმარებით შესაძლებელია:  ვარდნის პროცესში ძალების, აჩქარებისა და მასის ურთიერთქმედების შესწავლა,  გრავიტაციული აჩქარების ზუსტი გაზომვა სხვადასხვა გეოგრაფიულ ადგილას.  ვარდნის დროს ჰაერის წინააღმდეგობის ზემოქმედების ანალიზი.  პარაშუტებისა და საფრენ აპარატების დიზაინის გაუმჯობესება.  დედამიწისგან მოშორებით სხეულის მოძრაობის პროგნოზირების მოდელების შემუშავება.  სიმაღლიდან ვარდნილი მასალების ზემოქმედების შესწავლა შენობებზე ან კონსტრუქციებზე. Georgian Scientists/ქართველი მეცნიერები ტ. 6 N 3, 2024 564  ადამიანის სხეულის მოძრაობის ანალიზი რეაბილიტაციის ან ეფექტური სპორტული ტექნიკისთვის.  სამრეწველო პროცესებში, ვარდნილი ობიექტების ზუსტი მოძრაობის კონტროლი. თუ დინამომეტრზე დავკიდებთ ტვირთს, ჩამოვაგდებთ გარკვეული სიმაღლიდან და დავაკვირდებით ამ პროცესს,ვარდნის პროცესში დინამომეტრის ზამბარა შეიკუმშება, მაგრამ რამდენად სწორად შეგვიძლია შევაფასოთ თვალით, რა მომენტში შეიკუმშა ზამბარა? პროცესი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს, ამიტომ საჭიროა ამ პროცესიდან რაოდენობრივი მონაცემების მიღება და ვიზუალიზაცია. შესაბამისად, პრობლემის გამოკვეთასთან ერთად ჩნდება საკვლევი შეკითხვები:  რა ხერხით არის შესაძლებელი, ციფრული მონაცემების მიღება, რომელიც სხეულის წონის ცვლილების გვაჩვენებს.  როგორ მოვახდინოთ ზამბარის დეფორმაციის ცვლილება დაფიქსირება და ვიზუალურად გამოსახვა? აღნიშნული სენსორის SMART დინამომეტრის შექმნა მოხდა ომის კანონის და ჰუკის კანონის კომპლექსური გამოყენებით. შეიქმნა ჯერ ვირტუალურად (სურათი 1 ა, ბ), შემდეგ კი მატერიალური მოდელი. სურათი 1. ა) ბ) აღნიშნული სისტემა შედგება ზამბარისაგან და ცვლადი წინაღობისაგან, პოტენციომეტრიდგან. პოტენციომეტრიული სენსორები ფართოდ გამოიყენება ფიზიკური სიდიდის ელექტრულ სიგნალებად გარდასაქმნელად. პოტენციომეტრიული სენსორი ძირითადად არის რეოსტატი, მცოცავი კონტაქტით, რომელიც დაკავშირებულია ობიექტთან. სენსორიდან გამომავალი პარამეტრი არის ელექტრული წინააღობის მნიშვნელობით შეცვლილი პოტენციალთა სხვაობა, მცოცავი კონტაქტის მდებარეობასა და ნულს (GND)-ს შორის. SMART დინამომეტრის შესაქმნელად გამოვიყენე წრფივი პოტენციომეტრი. Georgian Scientists/ქართველი მეცნიერები ტ. 6 N 3, 2024 565 პოტენციომეტრის მცოცავი კონტაქტის გადაადგილება მასზე სხვადასხვა ტვირთის დაკიდებით, გადაადგილებისას იცვლება წინაღობა და შესაბამისად იცვლება მოდებული ძაბვა. მცოცავი კონტაქტიდან ინფორმაცია გადაეცემა მიკროკონტროლერის ანალოგ შესასვლელს, რომლის საშუალებითაც მიკროკონტროლერი ინფორმაციას იღებს ძაბვის ცვლილების შესახებ (სურ N2), მიღებულ ინფორმაციის დამუშავება ხდება პროგრამა Visual Basic-ის მეშვეობით, რომლის დახმარებითაც ხდება ინფორმაციის ვიზუალიზაცია. (სურ.3, 4); სურ.N2. სურ.N3 სურ.N4. პროგრამულ ნაწილში გათვალისწინებულია პროპორციულობის კოეფიციენტი, რომელიც ძაბვის ცვლილების მნიშვნელობას ძალის ცვლილებასთან აკავშირებს. გარდაქმნილი ელექტროსიგნალი უკვე ნიუტონებში შეგვიძლია მივიღოთ მონიტორებზე. Georgian Scientists/ქართველი მეცნიერები ტ. 6 N 3, 2024 566 პრინციპიალური სქემის შექმნის შემდეგი ეტაპი იყო ხელსაწყოს- SMART დინამომეტრის რეალურად აწყობა. სენსორის შესაქმნელად გამოყენებული მასალები:  ზამბარა,  წრფივი პოტენციომეტრი;  lcd მონიტორი;  Arduino-ს დეველოპმენტის დაფა;  კვების წყარო;  ბლუთუზის მოდული; დაიწერა პროგრამული კოდი visual basic-ში.სურ.N5 სურ. N5 შექმნილი სენსორის - SMART დინამომეტრის მუშაობა შემოწმდა ექსპერიმენტულად. ექსპერიმენტის მსვლელობა: 8 მეტრის სიმაღლიდან გადმოვაგდეთ SMART დიმანომეტრი, მასზე დაკიდულ ტვირთით.სურ.N6 რომლის მასა იყო 100 გრამი. პროცესს დავაკვირდით ექსპერიმენტისთვის შექმნილ პროგრამაში; Georgian Scientists/ქართველი მეცნიერები ტ. 6 N 3, 2024 567 სურ. N 6 სურ. N 7 სურ. N 7-ზე, მარჯვენა მხარეს წარმოდგენილია ექსპერიმენტის მიმდინარეობისას მიღებული მონაცემები. ვარდნის დაწყებისთანავე აჩქარება, როგორც მონაცემებზე ჩანს, მყისიერად არ ხდება g-ეს ტოლი, სხეული ინერციის გამო ინარჩუნებს ვარდნის დროს წონას 700 მილიწამის განმავლობში. მონაცემების აღრიცხვა 100 მილიწამის ინტერვალით ხდება. როგორც გრაფიკზეც და რიცხვით მონაცემებში ჩანს სხეულის წონა ხდება 0-ის ტოლი, შემდეგ Georgian Scientists/ქართველი მეცნიერები ტ. 6 N 3, 2024 568 სხეული დინამომეტრთან ისევ ზემოთ მოძრაობს, შემდეგ 500 მილიწამის მანძილზე ისევ 0 ხდება სხეულის წონა. მონაცემთა გრაფიკი წარმოდგენილია პროგრამა visual basic-ში დაწერილი კოდის საშუალებით ამგვარად, ვირტუალური მოდელის, პროგრამული კოდის და ალგორითმის საშუალებით შეიქმნა ხელსაწყო SMART დინამომეტრი, პოტენციომეტრის საშუალებით მოვახდინეთ ძალის ელექტრონულ სიგნალად გარდაქმნა. მიკროკონტროლერით მოხდა მიღებული სიგნალის დამუშავება და დაგრადურირება. შესაბამისად შევძელით ძნელად დაკვირვებადი პროცესის ვიზუალიზაცია, მონაცემების მიღება და ანალიზი. გამოყენებული ლიტერატურა 1. Fraden, Jacob. Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications. 5th ed. Cham: Springer, 2016. 2. Abelashvili, N., Otkhozoria, N., Otkhozoria, V., & Akhlouri, E. (2024). Diagnosing the stability of large-scale processes using fractal structure analysis of time series. International Science Journal of Engineering & Agriculture, 3(4), 30–37. https://doi.org/10.46299/j.isjea.20240304.03 3. Nona Otkhozoria, Vano Otkhozoria, & Shorena Khorava. (2022). Search for an extremum using the steepest descent method under the conditions of experimental errors. World Science, (2(74). https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/28022022/7785 4. Nona Otkhozoria, Nino Tsiklauri, Vano Otkhozoria. (2024) Selection of Mathematical Optimization Methods for Solving Engineering Practice Problems. Georgian Scientists, 6(2), 286–293. https://doi.org/10.52340/gs.2024.06.02.30 Georgian Scientists/ქართველი მეცნიერები ტ. 6 N 3, 2024 569 Monitoring body weight changes during a fall with a system created with a potentiometric sensor. Abstract Sensors are one of the most important parts of modern technology, which provides data recording and conversion into digital signals. Within the framework of this research, an innovative SMART dynamometer was created, which is used to study the change in weight of the body during the fall process. The goal of the research was to create a device that would accurately analyze the effects of forces, acceleration and air resistance during the fall process. SMART dynamometer is built on a potentiometric sensor, which allows for the acquisition of quantitative data from the fall process and their visualization. SMART dynamometer consists of a spring, potentiometer, microcontroller and Bluetooth module. The potentiometer converts the force into an electrical signal, which is processed by the microcontroller and displayed in Newtons. The data is visualized using the Visual Basic program. The data obtained from the fall of the SMART dynamometer from a certain height show that the body retains its weight at the first stage due to inertia, and after a certain time the weight becomes equal to 0. The results of the experiment were successfully visualized in graphical form. This study showed that the SMART dynamometer can be used to solve fundamental and practical problems, which significantly determines the prospects for its widespread use. Keywords: potentiometer, dynamometer, drop, microcontroller, electrical signal, sensor, Smart dynamometer