Учебное пособие 800549

и R1 подбирается рабочий ток светодиода оптрона U1, в зависимости от сопротивления линии связи.

Основу блока питания устройства составляет трансформатор Т1 с двумя выходными напряжениями 9 В и 24 В. Для питания блока передатчика используется 9В, которые стабилизируются и понижаются до 5 В интегральной микросхемой DA1. Конденсаторы С4, С5,С7, С8 служат для подавления высокочастотных и низкочастотных импульсов. Выпрямленное напряжение 24 В подается через кабель на блок приемника и блок коммутации для питания высокочастотных реле. Плавкий предохранитель FU1необходим для защиты от коротких замыканий и предотвращает возникновение пожара.

Для понижения напряжения 24 В блока приемника до 5 В служат два интегральных стабилизатора DA1 и DA2. Чтобы защитить проводной канал связи от бросков мощных импульсов, которые могут проникнуть от передатчика трансивера применяется гальваническая развязка посредством оптопары U1.

Сигнал о номере включенной антенны подается на базу транзистора VT1, а затем на вход RA1 микроконтроллера DD1.

Кодовый сигнал на включение антенны подается на линии порта RB микроконтроллера DD1, а затем на дешифраторы DD2 и DD3. Каждый дешифратор обслуживает 9 антенн одного канала. С выхода DD2 и DD3 сигнал о включенной антенне подается на базу одного из транзисторов VT2-VT19, и далее на герметичный разъемный соединитель X2. Напряжение 24 В подается сразу с соединителя X1 на X2.

Внешний вид блоков представлен на рис. 3 и 4 соответственно. Оба блока представляют собой конструктивно законченные устройства. Для соединения используется трехпроводный кабель с двумя герметичными разъемами типа 2РМГ14БПН4Ш1ВВ.

Корпуса обоих блоков выполняются из полистирола марки УПМ-0612Л-06, рец. 901, 1с,ГОСТ 28250-89 методом горячего литья под давлением. В корпусе блока передатчика (рис. 3) на лицевой панели выполнены отверстия для крепления кнопок SB1-SB3, и окно под семисегментные светодиодные индикаторы HG1 и HG2.

151

Рис. 3. Внешний вид блока передатчика

В боковой стенке корпуса расположено посадочное место под соединитель 2РМГ14БПН4Ш1ВВ и кабельный фиксатор сетевого шнура питания. Крышка обоих блоков унифицирована и имеет на одной стороне 4 бобышки для крепления платы, а с другой стороны 4 ножки, соосные с бобышками. Крышка прикручивается к корпусу посредством четырех самонарезающих винтов. Между корпусом и крышкой находится плата, таким образом, что ее края плотно прижимают плату.

Корпус блока приемника отличается от корпуса передатчика отсутствием отверстий под какие либо органы управления на лицевой панели. В одной боковой стенке расположено посадочное место для четырехконтактного герметичного разъема вилки 2РМГ14БПН4Ш1ВВ, а на другой стенке девятнадцатиконтактного соединителя вилки 2РМГ24БПН19Ш1ВВ. Посадочные места под эти соединители герметизируют клеем Эла-

стосил 11-01 марка "Б" ТУ 6-02-857-74.

152

Рис. 4. Внешний вид блока приемника

Литература

1.И.Подгорный. Универсальное антенное согласующее устройство.. // Радиолюбитель, 1994 г., №8, с.44-45

2.Проектирование и технология радиоэлектронных средств: разработка конструкции изделий РЭС: учеб. пособие / И.А. Бейнар, В.А. Муратов, Л.С. Очнева, А.А. Соболев. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006. Ч. 1. 147 с

3.Оптимизация конструкции диэлектрического обтекателя антенны Вивальди по критерию максимизации ее коэффициента усиления в сверхширокой полосе частот / Ашихмин А.В., Пастернак Ю.Г., Самодуров А.С., Чопоров О.Н. // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2005. Т. 1. № 8. С. 91-97

4.Чирков О.Н. Эффективный алгоритм динамического распространения пилот-сигналов для оценки канала радиосвязи

вмногоантенных системах MIMO с ортогональным частотным уплотнением OFDM // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 6 (8). С. 163-168.

153

5.Верификация LDPC-кодов / Н.В. Астахов, А.В. Башкиров, А.С. Костюков, М.В. Хорошайлова, О.Н. Чирков // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2017. Т. 13. № 1. С. 74 - 77.

6.Ромащенко М.А., Панычев С.Н., Чирков О.Н. Оптимальные алгоритмы совместной оценки канала радиосвязи и смещения частоты при многолучевом распространении сигнала

//Радиотехника. 2019. Т. 83. № 6 (8). С. 156-162.

7.Свиридова И.В., Чирков О.Н., Бобылкин И.С. Опти-

трудов. Воронеж, 2018. С. 120-124.

Воронежский государственный технический университет

154

УДК 621.9

ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ТОПЛИВА

А.А. Гогенко, О.Н. Чирков, Л.Н. Чиркова

В работе представлено краткое описание функционирования емкостного датчика топлива. Емкостный датчик представляет собой функциональное изделие, предназначенное для измерения уровня жидкости в различных средах. Главным компонентом выступает контроллер ATmega8. Контроллер производит все необходимые расчеты и преобразует их в сигнал, который впоследствии направляется на отображающее устройство.

Ключевые слова: уровнемер, микроконтроллер, сигнал.

Данный датчик является важной частью в конструкции автомобиля, именно благодаря ему мы можем быстро и удобно отслеживать уровень топлива в топливном баке, а также контролировать процессы заправки и слива горючего.

Широкое распространение эти датчики получили и на стационарных объектах. Любому предприятию необходим достоверный показатель расходуемого топлива и точный контроль его использования. Емкостные датчики без проблем сочетаются с любым видом оборудования, а их точность измерения находится на высоком уровне, не уступая более дорогостоящим аналогам.

Емкостные датчики уровня топлива являются наиболее востребованными среди своих аналогов, так как они имеют ряд значительных преимуществ, а именно:

-Хорошая точность измерения;

-Невысокая стоимость;

-Долгий срок эксплуатации;

-Высокая надежность.

Емкостные датчики изготавливаются из устойчивых к коррозии металлов (чаще всего алюминия), что допускает их использование с агрессивными и опасными жидкостями. Это позволяет использовать их во многих современных отраслях, таких как: химическая и пищевая промышленность, для учета горючих материалов, в нефтегазовой среде и многих других.

155

При покупке датчика уровня топлива, заинтересованное лицо может столкнуться с проблемой выбора типа датчика, ведь на сегодняшний день мы имеет немалое количество их разновидностей. Также процесс выбора усложняет и то, что в современных автомобилях топливные баки имеют разные линейные размеры, и подобрать подходящий бывает не так уж и просто. Емкостные датчики являются универсальными в этом вопросе, так как они могут быть обрезаны на необходимую длину, в зависимости от глубины топливного бака, тем самым обеспечивая полную совместимость практически с любым видом транспорта.

Внешний вид датчика - сборочный чертеж

Контроллер ATmega8 – сердце данной печатной платы. Он популярен благодаря своей простоте, имеет достаточно простую структуру, а также широкий функционал, что позволяет применять его для самых разных целей. Контроллер является восьмиразрядным, а его программирование предусматривает работу с языками AVR.

Вторым, не менее важным компонентом в данной печатной плате, выступает таймер NE555DR. Подключен он по схеме мультивибратора, что позволяет избежать внешнего возмущающего воздействия. В формировании повторяющихся импульсов участвуют резисторы R3, R4, а также конденсатор C3. Таймер имеет 8 выводов, к одному из которых подключен конденсатор,

156

который выполнен в виде зонда, он и задает частоту таймера. Таймер производит подсчет времени в течении которого происходит заряд конденсатора, после чего полученное значение отправляется на контроллер.

Емкостный уровнемер выполнен в виде зонда, который монтируется в топливный бак. Зонд представляет собой две трубки, одна меньшего диаметра, которая помещается в другую. Эти трубки фиксируются таким образом, чтобы они не соприкасались, а топливо могло беспрепятственно заполнять образующееся пространство между ними. Вся эта конструкция образует своеобразный конденсатор, который в зависимости от длины зонда и расстояния между трубками, обладает некоторой емкостью. Сами трубки исполняют роль обкладок конденсатора, а топливо выступает в роли диэлектрика.

Способ измерения основан на определении электрической емкости датчика, которая, в свою очередь, зависит от уровня топлива. То есть, при изменении уровня топлива, меняется и емкость конденсатора. Это происходит из-за того, что воздух и жидкость имеют разные диэлектрические показатели, а значит, с помощью подсчета времени заряда конденсатора, мы можем вычислить уровень столба жидкости. Изменение емкости фиксирует таймер NE555DR, после чего данные передаются на контроллер ATmega. Разница заряда конденсатора, находящегося в воздушной или в водной среде не существенна, всего каких-то несколько миллисекунд, но для микроконтроллера, который способен осуществлять около 8000000 операций в секунду – это огромный промежуток времени. Благодаря этому, контроллер анализирует полученное значение и с точностью производит расчет запаса топлива, после чего сформированный сигнал отправляется на отображающее устройство.

В связи с тем, что топливные баки автомобилей или любых других транспортных средств могут отличаться, как по размеру, так и по форме, значение уровня топлива может быть не совсем корректным. Во избежание такой проблемы, датчик подвергается предварительной тарировки. Она выполняется при помощи точного оборудования, чтобы не допустить ошибки в процессе тарировки, которые в итоге могут повлиять на показания прибора.

157

Существует возможность модернизировать рассматриваемое устройство путем подключения GPS-трекера. Это позволит не только получать информацию о данных заправки и слива горючего, но и получать данные о местоположении транспортного средства.

Описанное выше изделие имеет существенные преимущества по сравнению со схожими устройствами. Элементная база состоит из небольшого количества компонентов, что сказывается на стоимости производства. Это не только делает его конкурентоспособным, но и также упрощает процесс поиска элементной базы. Используемые компоненты в данной печатной плате являются легкодоступными, что также упрощает процесс их закупки.

Подводя итог, можно сделать вывод, что рассматриваемое изделие в праве называться актуальным и востребованным. Точные измерения, которые способно выдавать данное устройство, и невысокая цена делают его одним из лучших вариантов на рынке датчиков.

Литература

1.Основы измерений. Датчики и электронные приборы: учебное пособие / Клаассен К. Изд.: Интеллект, 2012 г. 352 с.

2.Датчики автомобильных электронных систем управления и диагностического оборудования: учебное пособие / Набоких В.А. Изд.: Форум, 2016 г. 240 с.

3.Оптимизация конструкции диэлектрического обтекателя антенны Вивальди по критерию максимизации ее коэффициента усиления в сверхширокой полосе частот / Ашихмин А.В., Пастернак Ю.Г., Самодуров А.С., Чопоров О.Н. // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2005. Т. 1. № 8. С. 91-97

4.Ромащенко М.А., Чирков О.Н., Чураков П.П. Усовершенствованный метод оценки канала с итерационным подавлением помех для многопользовательских систем MIMO-OFDM // Радиотехника. 2019. Т. 83.№6(8). С. 150-155.

5.Чирков О.Н. Математическая модель взвешенной оценки канала радиосвязи для многоантенных OFDM-систем //

158

Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15. № 4. С. 49-54.

6.Чирков О.Н., Кузнецова А.О. Итеративная методика помехоустойчивого приема QAM-сигналов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т.

15.№ 4. С. 84-88.

7.Чирков О.Н., Астрединов Р.К. Многополосный преобразователь частоты OFDM // Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем. Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж, 2018. С. 120-124.

Воронежский государственный технический университет

159

УДК 621.9

МОБИЛЬНЫЙ ИНДИКАТОР РАДИАЦИОННОГО ФОНА

А.А. Гогенко, О.Н. Чирков, Л.Н. Чиркова

В работе представлено краткое описание функционирования эффективного индикатора радиации. На сегодняшний день радиоактивное излучение может встретиться в любом уголке планеты, в месте, где человек может не подозревать и находится там, не ощущая его влияния. Имея всегда при себе индикатор радиации, человек сможет измерить уровень радиации и тем самым себя обезопасить. Существует большое количество моделей дозиметров, предназначенных для различных целей, которые классифицируются по стоимости, возможностям и назначению.

Ключевые слова: индикатор, радиация, датчик.

Разрабатываемый индикатор радиации позволяет различать средний фон и его превышение в несколько десятков раз. Отличительной чертой, предлагаемого прибора, является возможность использования любого элемента питания формата АА и удобной заменой его при разрядке.

Ключевым аспектом, предъявляемых требований к конструкции, является мобильность разрабатываемого прибора. Габаритные размеры должны предусматривать возможность удобного ношения прибора, а конструкция должна быть прочной и защищенной.

Главной деталью любого дозиметра является датчик радиации. От него зависит скорость получения данных и точность измерений. По своей конструкции, датчики радиации можно разделить на два типа:

-Цилиндрические (внешний вид их напоминает трубку);

-Торцевые (имеют ионизационную камеру круглой или прямоугольной формы).

Датчики радиации отличаются друг от друга чувствительностью и делятся на следующие разновидности:

-газоразрядные. Их применяют в небольших карманных приборах. Они способны регистрировать бета и гаммаизлучения, показывая критический уровень.

-слюдяные счетчики Гейгера-Мюллера. Данный вид счетчиков устанавливают в бытовые дозиметры. Их делают

160