Учебное пособие 800405

Рис. 2. Структурная схема звукового анализатора

По сравнению с речью в обычном состоянии, во входном сигнале (UM2 на рис. 3) видны более близко расположенные пики средней амплитуды. Они играют основную роль в дальнейшем. Поступающий на вход сложный сигнал после усиления подается на фильтр нижних частот. Частота среза 150 Гц. Как видно, полоса все более и более ограничивается окрестностью микровибраций. Выход этого каскада управляет триггером Шмитта, на выходе которого получаются, естественно, прямоугольные импульсы (UB на рис. 3). Они проходят через фильтр нижних частот 20 Гц, за которым следует полосовой фильтр от 10 до 12 Гц. То, что будет на его выходе, зависит от наличия или отсутствия микровибраций. После последнего фильтра сигналы усредняются с помощью двухполупериодного выпрямителя и интегрирующего каскада. В том случае, когда микровибрации плотно следуют друг за другом, получающееся из них усредненное постоянное напряжение будет превышать заранее установленный порог, и начинают светиться в определенном порядке светодиоды блока сигнализации.

Предложения по использованию. Если к анализатору подключить микрофон, регистрирующий речь, то можно вскоре убедиться на опыте, что большей частью горит зеленый светодиод («Нормально»). Был проанали-

131

зирован звук телевизионных программ, новостей. Когда говорит диктор, в основном светится зеленый светодиод. Ситуация оказывается такой же во время исполнения актерами ролей (что и понятно, поскольку здесь ложь не сопровождается реакцией страха). При проверке же звука рекламных роликов довольно часто загораются светодиоды, сигнализирующие о неопределенности, и даже довольно часто светится красный светодиод (вероятно, это не случайно?). При этом необходимо учитывать и то обстоятельство, что звукоинженеры на радио и телевидении почти в обязательном порядке используют т.н. фильтры шумов дискретизации, которые отсекают сигналы с частотами ниже 15 Гц, «одурачивая» наш анализатор [3].

Рис. 3. Форма сигнала в некоторых точках схемы

Таким образом, можно сказать, что звуковой анализатор стресса - очень интересное устройство, в состав которого входит доступная элементная база, которая не составляет особых проблем при конструировании. Данный прибор может изготавливаться в мелкосерийном и серийном производстве. С ним имеет

132

смысл поработать, т.к. это устройство нового поколения.

Литература

1.Электронные данные - Режим доступа: http//www.ldetector.narod.ru

2.Nagymate C., Reinacs B. Детектор лжи / C. Nagymate, B. Reinacs // Радиомир. 2002. № 4. С. 32 - 33.

3.Nagymate C., Reinacs B. Детектор лжи / C. Nagymate, B. Reinacs // Радиомир. 2002. № 5. С. 30 - 33.

Воронежский государственный технический университет

133

УДК 621.9

Л.Н. Никитин А.С. Костюков

РЕГИСТРАТОР ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Рассматривается сравнительный анализ регистраторов внешних воздействий и выбор конструкторского решения

Предлагаемый прибор отличается от аналогов использованием современной базы, исчерпывающим в домашних условиях набором измеряемых параметров, высокой точностью, простотой тарировки, наличием интерфейса USB, что существенно для связи с современными компьютерами, не имеющими зачастую других интерфейсов, большой внутренней памятью, сохранением работоспособности при отсутствии части датчиков, наличием часов, обычного и лунного календарей

Когда мы произносим слова "регистратор внешних воздействий", первое, что приходит на ум, это большая обсерватория, где много - много всякого оборудования для измерения климата окружающей среды. Однако на сегодняшний день это понятие значительно видоизменилось. Все дело в том, что домашний регистратор внешних воздействий - это в своем роде одна из новейших технологий, которые заменяют нам и термометр и барометр, и кучу еще всяких громоздких приборов.

Современные регистраторы внешних воздействий позволяют с максимальной точностью измерить температуру воздуха, как в помещении, так и на улице. По сравнению с уже устаревшими термометрами регистраторы внешних воздействий позволяют измерять температуру с точностью до десятых долей процентов и в больших диапазонах.

На сегодняшний день многофункциональность регистратора внешних воздействий делает их популярными и универсальными. Действительно, многие регистраторы внешних воздействий выполняют множество различных функций: измеряют температуру, влажность, давление, они же и будильник. Пересчитать все функции регистраторов внешних воздействий на

134

пальцах просто невозможно, настолько они универсальны.

Выпускаемые промышленностью регистраторы внешних воздействий предназначены для работы зачастую в заводских лабораториях. Однако бытовые приборы для индивидуального пользования в большинстве случаев не выпускаются.

Описания радиолюбительских конструкций устройств для измерения метеоданных, можно найти, например, в различных радиолюбительских журналах [1]. Но после их изучения было решено модернизировать уже имеющуюся конструкцию [2], соблюдая принцип сохранения работоспособности данного прибора при отсутствии или неисправности любых предусмотренных в ней датчиков: датчики давления и влажности, в отличие от датчиков температуры и добавить датчик измерения ионизирующего излучения. Это дало возможность постепенно расширять функциональность уже действующего прибора.

Кроме измерения метеоданных, указанных в таблице, устройство имеет дополнительные функции: часы, календарь, лунный календарь, восемь таймеров для пользовательских нужд.

Основные измеряемые параметры

автоматически запоминает текущие значения метеоданных, памяти устройства хватает на 300 суток. Имеется возможность предварительно установки до ста контрольных точек (меток времени, заданных с точностью до минуты). Измеренные в эти моменты времени значения также будут записаны. Память данных и контрольных точек энергонезависима. Накопленную и текущую информацию о погоде можно по интерфейсу USB 2.0 передать для анализа в компьютер. При соединении происходит автоматическая синхронизация часов и компьютера. Установить точное время можно не только автоматически, но и вручную.

Характеристики устройства: Напряжение внешнего источника питания - 9...15 В; Потребляемый от него ток в обычном режиме - 17 мА, во время связи с компьютером он возрастает на 23 мА. Включение подсветки увеличивает потребляемый ток на 20 мА. Резервная батарея из четырех гальванических элементов типоразмера ААА обеспечивает полноценную работу регистратора продолжительностью до двух суток без внешнего питания. Ток, потребляемый от батареи, не превышает 9 мА.

Принцип работы регистратора внешних воздействий основан на регистрацию параметров внешних воздействий с помощью датчиков, преобразование с помощью АЦП в цифровую форму сигнала, обработку микроконтроллером и вывод значений параметров измерения на ЖКИ индикатор.

Конструктивно регистратор внешних воздействий состоит из двух блоков: блок датчиков, которые устанавливаются в месте контроля параметров окружающей среды и блока управления, который расположен в помещении. Структурная схема регистратора внешних воздействий приведена на рисунке.

Основной элемент регистратора внешних воздействий это микроконтроллер ATmega32-16PU. Он имеет четыре восьми разрядных универсальных двунаправленных порта ввода - вывода, кроме них использованы следующие узлы МК:

-АЦП преобразует в цифровую форму аналоговые сигналы датчиков давления и влажности;

-таймер Т1 генерирует звуковые сигналы;

-таймер Т2 поддерживает ход часов реального времени, выводит МК из спящего режима;

-модуль USART поддерживает связь с компьютером

136

(9600 Бод, восемь информационных и один стоповый разряд без контроля четности);

- сторожевой таймер в случае "зависании" МК обеспечивает его перезапуск.

Структурная схема регистратор внешних воздей-

ствий

Связь устройства с компьютером осуществляется по интерфейсу USB 2.0, организована с помощью микросхемы FT232RL (DD1), тактируемой кварцевым резонатором. Компьютер подает устройству команды, в ответ на которые получает от нее сообщения. Обмен информацией происходит только по инициативе компьютера, сама метеостанция работает автономно и полностью сохраняет свою функциональность независимо от подключения к компьютеру.

Измерение температуры производится датчиком DS18B20 с точностью 0,1°С с продолжительностью около 0,6 с. Атмосферное давление измеряет датчик MPXAZ4115A. Такие датчики имеют очень хорошую повторяемость угла наклона измерительной характери-

137

стики, однако нуждаются в компенсации ее смещения. Для измерения влажности служит датчик HIH-4000. Если приобретен датчик HIH-4000 группы 002 или 004, в приложенной этикетке должны быть указаны индивидуальные значения его параметров. Метеостанция допускает их ввод в режиме настройки. Любой из датчиков допускается не устанавливать, на работоспособности устройства это не скажется, показания всех оставшихся датчиков будут правильными. Для измерения ионизирующего излучения используется счетчик Гейгера типа СБМ20.

Обмен данными с датчиками происходит по трехпроводной схеме и обмениваются информацией с процессором по протоколу 1-Wire. Протокол реализован программно.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие заключение: во-первых, регистратор позволяет контролировать параметры внешних воздействий на биообъекты и приборные средства в следующих интервалах: температура -50...+90 °С, атмосферное давление 15...115 кПа, относительная влажность воздуха 0...100 %, уровень ионизирующего излучение 1...999 Мрад; во-вторых, простота схемы и хорошая повторяемость позволяет лицам со средней радиотехнической подготовкой в домашних условиях собрать и отрегулировать предлагаемое устройство; в-третьих, разрабатываемое устройство конкурентоспособно по сравнению с аналогичными конструкциями которые выпускают на предприятии.

.

Литература

1.Фролов Д. Многопрограммный таймер-часы- термометр. Радио, 2003. № 3. С. 18, 21.

2.Ревич Ю. Часы с термометром и барометром. Радио, 2003. № 4. С. 38 – 39; № 5. С. 36-37; Радио, № 7. С. 43-45.

3.Мельников А. Термометр с ЖКИ и датчиком DS18B20. Радио, 2007. № 1. С. 46.

Воронежский государственный технический университет

138

УДК 621.9

Л.Н. Никитин, Р.Д. Подольский

УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

Данное устройство отличается от базового расширенными функциональными возможностями. Помимо определения координат объекта устройство может контролировать работу и состояние какихлибо датчиков автомобиля (датчик топлива, переключатель «газбензин», кнопка поднятия кузова автомобиля и т.п.), помимо этого устройство оснащено встроенным аккумулятором, зарядным устройством и акселерометром

В настоящее время в мире существуют различные активно развивающиеся сферы бизнеса. Для своего развития и эффективного решения экономических проблем предприятия стремятся использовать новейшие достижения науки и техники. Например, каждая транспортная компания или организация, имеющая свой автопарк, регулярно сталкивается с проблемой контроля использования служебного транспорта. Соответственно, возникает необходимость сокращения выявленных нецелевых расходов. Данные мероприятия на сегодняшний день носят название «мониторинг транспорта», или, другими словами, реализовывается система слежения за автомобилем. Перед учредителями встает проблема незаконного использования транспорта компании ее сотрудниками, вследствие чего появляется необходимость эффективного решения следующих задач:

-сокращение непредусмотренных расходов без сокращения объемов перевозок;

-оптимизация маршрута транспорта или выявление не запланированного рейса;

-определение местонахождения автомобиля в интервале между посещениями конечных точек маршрута, которые отмечены в накладных;

-доступ к достоверной информации о пробеге

139

транспорта и количестве израсходованного топлива или информации о количестве имеющегося запаса топлива автомобиля в данный момент;

-доступ к достоверной информации, подтверждающей задержку автомобиля ко времени прибытия, по какой-либо причине, например, задержка транспорта в пробке.

Реализация таких подходов в настоящее время возможна путем создания автоматизированных систем мониторинга подвижных объектов. Автоматизированная система мониторинга – это современное решение логистических задач и контроль состояния подвижных объектов в режиме реального времени. Благодаря высокотехнологичному оборудованию система позволяет отслеживать местоположение и состояние подвижных объектов оснащенных бортовым комплектом оборудования из диспетчерского центра, вне зависимости от их местоположения.

Слежение за объектами происходит с помощью глобальной спутниковой системы позиционирования NAVSTAR GPS. Эта система содержит 29 спутников, координаты объектов вычисляются с высокой точностью, а значит в любой момент времени известно точное местоположение каждого из них.

Связь диспетчерского центра с бортовым модулем системы поддерживается через каналы цифровой мобильной сотовой связи GSM. Технология GSM была специально выбрана, так как является наиболее распространенной на территории Российской Федерации.

Автоматизированная система мониторинга подвижных объектов позволяет решить следующие задачи:

-отображение в реальном масштабе времени местоположения подвижного объекта на электронной карте;

-автоматическое слежение за соблюдением водителем каждого подвижного объекта маршрута, графика и режима движения;

-автоматическую регистрацию вхождения подвижного объекта в контролируемую зону и выхода из нее;

-сохранение в базе данных истории перемещения каждого объекта;

-по сигналам установленных датчиков контролировать место и время поднятия кузова самосвала, открывания дверей фургона, поднятия стрелы подъемного крана и т.п., что позволит

140