Учебное пособие 800405

величине, необходимо переключать предел измерений, это значительно увеличивает время измерений. Так же функция автоматического выбора предела полезна с точки зрения надёжности прибора, поскольку исключает применение переключающих механизмов, которые очень часто выходят из строя.

Допускается работа в условиях:

- температура окружающей среды от плюс 1 С до плюс

40 С;

-пониженного атмосферного давления до 8,4 104 Па (до

630 мм. рт. ст.);

-относительной влажности 80 % при 25 ºС.

Технические данные мультиметра приведены в таблице. В мультиметре обеспечивается контроль заряда батареи.

При разрядке аккумулятора загорается сегмент D4 ЖКиндикатора.

К достоинствам разрабатываемой конструкции так же можно отнести наличие поворотного механизма индикатора. Это увеличивает ряд эргономических показателей, в том числе угол обзора.

В устройстве в качестве источника питания используется аккумуляторная батарея, типа «Крона». Предусмотрена подзарядка аккумулятора путём подключения внешнего источника напряжением 12В к специальному разъёму прибора.

Особое внимание при конструировании мультиметра

81

уделено выбору элементной базы. Выбраны элементы для монтажа по SMT технологии. В частности пришлось отказаться от использования отечественной микросхемы – аналого-цифрового преобразователя КР572ПВ5А в DIP корпусе. Эта микросхема была заменена на аналог производства фирмы Intersil – ICL7106CM44Z в MQFP (Metric Quad Flatpack Packages) корпу-

се. Так же подобраны аналоги отечественным микросхемам простой логики фирмы Texas Instruments.

Вместо отечественных выводных резисторов используются резисторы поверхностного монтажа производства фирмы

Yageo Phycomp.

Используются керамические конденсаторы производства фирмы Kemet.

Диоды, транзисторы, стабилитроны также заменены на smd аналоги.

Механически нагруженные элементы – разъём для подзарядки, переключатели монтируются в отверстие. Это позволяет увеличить механическую стойкость этих элементов.

В общем применение технологии поверхностного монтажа позволяет автоматизировать производство, что удешевляет производство при массовом и крупносерийном производстве прибора. Помимо этого размеры конструкции существенно уменьшаются, что играет немаловажную роль в условиях глобальной миниатюризации приборов бытового назначения [2].

Разработана специальная конструкция крепления модулей внутри корпуса. При этом не используются дополнительные крепёжные детали – винты, гайки. Фиксация отдельных частей корпуса производится за счёт предусмотренных защёлкивающихся частей. Это упрощает процесс сборки изделия, делает мультиметр ремонтопригодным, снижает массу и габаритные размеры.

Конструкция мультиметра является эргономичной. Прибор прост в использовании и при ремонте. Конструкция выполнена из экологически чистых материалов и не нарушает экологических стандартов.

82

Литература

1 Афонский А.А. Измерительные приборы и массовые электронные измерения. / А. А. Афонский, В. П. Дьяконов - М.:

Солон-Пресс, 2007. - 548 с.

2 Проектирование и технология радиоэлектронных средств: проектирование технологии изготовления изделий РЭС: учеб. пособие / И.Е. Злобина, В.А. Муратов, Л.С. Очнева, А.А. Соболев. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006. Ч.2. - 283 с.

Воронежский государственный технический университет

83

УДК 621.9

А.Б. Антиликаторов, И.С. Зубцова

ПРИЧИНЫ ИСКАЖЕНИЯ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЯ НА СТАДИИ МОНТАЖА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Рассматриваются причины искажения видеоизображения и способы борьбы с ними

Как правило, искажения видеоизображения связаны с местом установки видеооборудования и возникают уже на первом этапе пуско-наладочных работ. Например, на крупных объектах с протяженными линиями связи избежать искажений изображения, без применения специальных мер, довольно проблематично. Искажения и помехи проявятся, если при проектировании системы не было уделено должного внимания вопросам электропитания, заземления и экранирования. Существует ряд других причин, при которых искажения возникают практически со100% вероятностью. При этом можно выделить следующие категории источников помех: промышленные установки и кабели питания, трансформаторные подстанции и высоковольтные линии, преобразователи и источники бесперебойного питания, электротранспорт, передающие антенны и многие другие потребители электроэнергии и ряд других.

Одной из причин возникновения помех в системах видеонаблюдения являются "блуждающие" токи заземления.

Рассмотрим механизм образования помехи на системе видеонаблюдения, состоящей из видеокамеры, линии связи на базе коаксиального кабеля и монитора. В подобной системе реализуется несимметричная схема передачи видеосигнала, при этом оплетка кабеля выполняет функции второго проводника для передачи видеосигнала и, одновременно, высокочастотного экрана. Кроме того в рассматриваемой системе по оплетке кабеля будут протекать еще и "блуждающие" токи. Причина их возникновения в наличии потенциалов между разнесенными при-

84

борами самой системы. В рассматриваем случае видеокамера и монитор могут не иметь прямого электрического контакта с землей. Соединение происходит через емкости своих блоков питания. В результате практически в любой видеосистеме образуется как минимум один "паразитный" контур заземления, и при этом в цепи видеосигнала начинают протекать токи от различного промышленного оборудования. Такие контуры заземления образуются как между удаленной камерой и приемным оборудованием, так и между несколькими разнесенными камерами, как показано на рис 1.

Рис. 1. Возникновение контуров заземления

Врезультате взаимодействующих промышленных токов

свидеосигналом на изображении возникают темные движущиеся тени, искажения, а также нарушается синхронизация, влекущая изменения геометрических размеров изображения.

Необходимо отметить, что разница потенциалов между точками заземления видеокамеры и приемного оборудования на объекте может достигать десятков и даже сотен вольт уже на протяжении 300-500 м. С увеличением дистанции передачи изображения и уменьшением уровня видеосигнала влияние контуров заземления становится еще заметнее.

Для устранения рассмотренной проблемы возможен ряд некоторых технических мероприятий. Во-первых, используются видеокамеры с изоляцией корпуса и разъемов от заземленного

85

кожуха и кронштейна. Оплетка кабеля и разъем подключения к видеокамере должны быть тоже изолированы от земли. Однако, при питании камеры в удаленной точке от электросети 220 В/50 Гц образуется "паразитный" контур через емкости блока питания камеры и нулевого провода электросети. Для устранения этой проблемы правильно передавать видеосигнал от камеры через гальваническую развязку. Схема включения изолирующего видеотрансформатора в состав системы видеонаблюдения приведена на рис.2.

Рис. 2. Схема включения изолирующего видеотрансформатора в состав системы видеонаблюдения

Видеотрансформатор устанавливается как на передающей, так и на приемной стороне линии связи. В этом случае протекание "блуждающих" токов промышленной частоты по оплетке кабеля исключается. Оптоэлектронная развязка действует аналогично, но требует источника электропитания.

Другая причина возникновения помех – периодическая импульсная помеха, которая распространяется по нулевому проводу электросети. Данная помеха возникает от импульсных источников питания промышленного оборудования с тактовой частотой несколько десятков килогерц. Пути распространения импульсной помехи: емкости между обмотками трансформаторов блоков питания видеооборудования и цепи, связанные с ну-

86

левым проводом электросети.

На сегодняшний день широкое распространение получили цифровые системы обработки и регистрации видеосигнала на базе бытовых персональных компьютеров. Однако следует отметить, что при использовании подобных систем при длине линий связи уже в несколько десятков метров на изображении образуются помехи с широким спектром, источником которых являются конструкция и характеристики импульсного блока питания компьютера. Однако, если произвести замену цифрового регистратора на базе РС на аналогичный автономный "none РC", искажения существенно снижаются или устраняются полностью. Это объясняется отличием в конструкции и схемотехнике компьютера и специализированного автономного регистратора. В любом случае искажения изображения устраняются путем подключения всех видеокамер к компьютеру через гальванические развязки.

Весьма распространенной причиной искажений изображения являются электромагнитные помехи и наводки на линии связи. Известно что, электрические провода линий связи, в том числе и коаксиальный кабель или витая пара характеризуются погонным сопротивлением и емкостью, ограничивающими максимальную дистанцию передачи видеосигнала. На крупных объектах километры кабельных линий связи превращаются в гигантскую широкополосную антенну, принимающую электромагнитные помехи от различных источников, в том числе наводки от соседних кабелей и радиоизлучения. Необходимо учитывать, что медная или алюминиевая оплетка коаксиального кабеля абсолютно не защищает широкополосный видеосигнал от низкочастотных промышленных наводок и помех. Механизм образования синфазных, относительно земли, помех показан на

87

Рис. 3. Механизм образования синфазных помех

Синфазные помехи отрицательно воздействуют на цепи питания видеооборудования. Для устранения обозначенной проблемы длинные цепи питания постоянным током рекомендуется прокладывать в экране. Воздействие наведенных напряжений Е1 и Е2 на центральную жилу и оплетку кабеля, приводит к возникновению напряжения помехи Е3, суммирующуюся с полезным видеосигналом. Значение Е3 зависит от величины наведенных помех Е1 и Е2, параметров линии связи, а также множества других факторов. Синфазные помехи присутствуют в любой системе видеонаблюдения и, как правило, не вызывают существенных искажений изображения. В случаях, когда результат их воздействия становится неприемлемым с точки зрения качества результирующего видеоизображения, необходимо принимать меры, исключающие негативные явления.

Проявление синфазных помех на экране монитора зависит от мощности и частотного диапазона источников помех. Например, в случаях прокладки видеокабелей в непосредственной близости от силовых цепей на объекте На практике часто проложить линии передачи видеосигнала без синфазных помех

88

на изображении оказывается невозможным так как на объектах имеется множество источников помех.

Если возникают радиочастотные наводки от близкорасположенных передающих антенн, это приводят к искажениям изображения и мерцанию картинки на экране монитора .

Для уменьшения влияния синфазным помехам можно противопоставить симметричные линии передачи видеоизображения на основе экранированной витой пары и специальных приемников и передатчиков видеосигнала. Применение экранированной витой пары позволяет на промышленном объекте получить максимальную дистанцию передачи изображения гораздо больше по сравнению с линией связи на основе коаксиального кабеля. При проектировании системы видеонаблюдения, необходимо учитывать, что максимальная дистанция передачи видеосигнала по коаксиальному кабелю ограничивается внешними помехами и наводками, а по витой паре - частотными потерями видеосигнала в линии связи. Но оптимальным вариантом устранения синфазных помех, служат специализированные широкополосные фильтры, работающие как на симметричных, так и на несимметричных линиях. Фильтр включается в разрыв любой двухпроводной линии связи и уменьшает искажения изображения до приемлемой величины, не внося при этом потери в видеосигнал.

Таким образом, основными доступными методами борьбы с помехами изображения являются:

-экранирование и заземление;

-гальваническая развязка;

-фильтрация синфазных наводок по линиям передачи видеосигнала;

-фильтрация помех по цепям электропитания видеооборудования;

-разнесение и ориентация линий связи относительно силовых цепей и источников помех;

-выбор качественной кабельной продукции;

-использование симметричных проводных линий связи на основе витой пары;

89

- использование волоконно-оптических линий связи.

Литература

1.Волковицкий В.Д., Волхонский В.В. Возможности автоматизированного анализа видеоизображений // БДИ, № 5, 2008. — С. 48-50.

2.Волковицкий В.Д., Волхонский В.В. Системы контроля и управления доступом. — СПб: Экополис и культура, 2003. — 168 с.

Воронежский государственный технический университет

90