МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный

технический университет»

ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И КАЧЕСТВА ПРИБОРОВ, УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ

Сборник научных трудов

Воронеж 2019

вопросам анализа и прогнозирования надёжности и качества приборов, устройств и технических систем, применению математического моделирования в оптимальном проектировании приборов и устройств различного назначения, физикотехнологическим аспектам повышения надёжности промышленных изделий.

Материалы сборника соответствуют научному направлению «Перспективные радиоэлектронные и лазерные устройства и системы передачи, приёма и обработки информации» и перечню критических технологий Российской Федерации, утвержденному Президентом Российской Федерации.

Сборник предназначен для аспирантов и научных сотрудников.

Издается по решению научно-технического совета Воронежского государственного технического университета

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение надежности и качества радиоэлектронных устройств и комплексов, сложных радиотехнических и телекоммуникационных систем, повышение безотказности и эффективности их функционирования является одной из важнейших задач их проектирования, во многом определяющей области их применения и степень конкурентоспособности.

В статьях, представленных в данном сборнике, рассматривается широкий круг вопросов, связанных с обеспечением и методами повышения качества, надежности и технического уровня радиоэлектронных устройств, технических комплексов, информационных систем на этапах их проектирования, производства и эксплуатации, постановка и методы решения связанных с этим задач.

Опубликованные работы выполнены на базе исследований в области надежности, создания методов построения и проектирования надежных устройств, приборов и систем, анализа показателей качества технических устройств и программно-технических комплексов и систем, разработки новых качественных материалов и технологических процессов.

3

УДК 621.9

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ЧАСТОТОМЕР НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

С. П. Юров, Л. Н. Никитин, А. А. Пирогов

В работе представлено краткое описание функционирования данного прибора. Частотомер построен на микроконтроллере фирмы «Atmel» модели ATmega8515-16PI.Он позволяет измерять сигналы с частотой до 50 МГц.

Ключевые слова: частотомер, микроконтроллер, сигнал.

В радиолюбительской практике наиболее часто встречаются два способа для измерения частоты с помощью микроконтроллеров. В первом способе используется принцип, который лежит в основе предлагаемого устройства и заключается в выборе фиксированного интервала времени и подсчета числа колебаний сигнала на входе в течение данного интервала. Именно этот способ используется в предлагаемом устройстве. Подсчитав число периодов входного сигнала за известное время (100 мс, 1 с или 10 с), он приводит его к секундному интервалу и показывает на индикаторе значение частоты в герцах или кратных им единицам. Второй способ заключается в измерении интервала времени между приходом нескольких импульсов входного сигнала, число которых обычно кратно десяти. Этот способ можно применять только в случае сигналов низкой частоты. На рисунке приведена структурная схема частотомера.

Структурная схема частотомера

4

Частотомер построен на микроконтроллере модели ATmega8515-16PIфирмы «Atmel». Восьмиразрядные RISCмикроконтроллеры AVR являются одними из самых быстрых микроконтроллеров в мире. Одной из причин, которая обуславливает высокое быстродействие, является использование в них двухуровневого конвейера. Поэтому они способны в каждом такте выполнять какие-либо команды (в отличие от микроконтроллеров PIC, принадлежащих фирме Microchip и многих других). К недостаткам можно отнести лишь меньшую распространенность микроконтроллеров AVR по сравнению с микроконтроллерами других фирм.

Для надежной работы формирователь должен быть установлен на входе счетчика, который превращает исходный сигнал любой амплитуды и формы в последовательность импульсов, которые нормированы по амплитуде и имеющие крутые перепады. Практически все остальные узлы, которые необходимы для того, чтобы измерять частоту и выводить результаты измерения на индикатор, заложены в микроконтроллере, что делает его прибором, который является достаточно пригодным, чтобы создать на его основе частотомер. Трудность состоит лишь в сравнительной низкочастотности счетчика, встроенного в микроконтроллер. Это вынуждает добавлять между выходом формирователя и входом микроконтроллера предварительный делитель частоты импульсов, понижающий ее до приемлемого значения (в 16 раз).

Частота, поступающая на вход самого микроконтроллера должна быть в 2 раза меньше тактовой частоты микроконтроллера которая равна 8 МГц. Но чтобы гарантированно обнаруживать фронты у внешнего сигнала, частота приходящая на вход микроконтроллера должна быть в 2,5 раз меньше тактовой частоты самого микроконтроллера. Так как предварительный делитель уменьшает частоту в 16 раз, то это позволяет измерять сигналы с частотой до

50 МГц.

Принцип измерения состоит в следующем. Сформированные импульсы поступают на вход делителя частоты, который является предварительным (синхронного четырехразрядного двоичного счетчика с асинхронным сбросом). Частота импульсов, которые поступают на выход одного из счетчика, а также на счетном входе самого микроконтроллера в 16 раз меньше исходной. При начале цикла измерения на вход разрешения счета счетчика подается низкий уровень и вследствие этого счет не производится. Установка счет-

5

чика в нулевое состояние производится кратковременным сигналом низкого уровня, который сформирован на выходе микроконтроллера. Затем на время, зависящее от выбранного режима измерения (0,1 с, 1 с или 10 с) на вход разрешения счета подается высокий уровень. Двоичный счетчик производит подсчет импульсов. На счетный вход микроконтроллера поступают импульсы с одного из выходов двоичного счетчика, эти сигналы подсчитывает встроенный 16 битный счетчик микроконтроллера Т1. После завершения интервала счета, программа запрещает продолжение дальнейшего счета и считывает состояние выходов с внешнего счетчика. Потом он обрабатывает результаты работы предварительного двоичного счетчика и встроенного счетчика, вычисляя значение частоты и после этого выводит полученные значения на двустрочный ЖКИ. Описанный выше цикл периодически повторяется. Также частотомер может запоминать текущее значение частоты и выводить его на дисплей в каждом следующем измерительном цикле.

Имеется возможность программной модернизации и модификации устройства. При написании программы использовались методы так называемого «безопасного программирования», то есть даже в результате какой-либо непредвиденной ошибки программа либо продолжит работу, исправив ошибку, либо сбросит микроконтроллер, в результате этого восстановится стандартное функционирование программы. Если же при написании программы не использовать методы «безопасного программирования», то в результате ошибки прибор может работать, но выдавать неверный результат. Работоспособность восстановится только при следующем включении частотомера.

Устройство разработано, основываясь на аналогичном, описанном в [4]. Схема устройства существенно изменена, исправлена ошибка формирования импульсов, подающихся на вход микроконтроллера. Дело в том, что синхронизация внешнего сигнала производится с частотой тактового генератора (состояние вывода Т1 считывается по нарастающему фронту). Для обнаружения фронта внешнего сигнала необходимо, чтобы не частота была меньше допустимой, а длительность импульсов была больше периода тактового сигнала микроконтроллера, что более точно. Проще говоря, время удержания импульса на входе микроконтроллера должно быть больше периода тактового сигнала и тогда импульс будет зафиксирован. В частотомере, приведенном в [4], производится тоже деле-

6

ние частоты в 16 раз, но затем стоит дешифратор (видимо для полного использования логических элементов микросхемы), который при переполнении счетчика выдает импульс с длительностью такой же, как и до делителя, но частотой в 16 раз меньше. Поэтому частотомер на частотах уже выше 4 МГц работает не корректно (хотя заявлено 32 МГц). Данный недостаток исправлен в предлагаемом устройстве. Элементная база значительно изменена, например, вместо микросхемы счетчика с граничной частотой 32 МГц используется быстродействующая с граничной частотой 110 МГц. В частотомере, описанном в [4], имеется только один режим измерения (импульсы подсчитываются в течение 100 мс), для большей точности в разработанном приборе уже три режима измерения (импульсы подсчитываются в течение 100 мс, 1 с или 10 с). Программа была переписана заново, введена балластная задержка, благодаря которой на время измерения не оказывает влияние число прерываний по переполнению шестнадцатиразрядного таймера/счетчика, как это происходит в частотомере, описанном в [4], что избавляет от дополнительной погрешности.

Таким образом, погрешность измерения практически зависит только от нестабильности кварцевого генератора. При применении температурной стабилизации эту погрешность можно свести к минимуму. Чувствительность и максимальная амплитуда входного сигнала является достаточными для большинства измерений. Что же касается верхней граничной частоты, то её можно увеличить, используя внешний высокочастотный делитель. Применение высокочастотного делителя в составе данной конструкции не целесообразно, он должен быть выносным.

Исходя из вышеизложенного можно сделать заключение: во-первых, предлагаемое устройство просто схемотехнически, что позволяет собрать его в радиолюбительских условиях; во-вторых, частотомер собран на современной, но доступной и дешевой элементной базе, что позволяет использовать его в учебноконструкторском процессе; в-третьих, исходя из основных технических характеристик можно сказать, что прибор конкурентоспособен по сравнению с частотомерами, изготовленными на предприятиях.

7

Литература

1.Мортон Джон. Микроконтроллеры AVR. Вводный курс / Пер. с англ. – М.: Додека ХХI, 2006. – 272 с.

2.Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL, 4-е изд., стер. – М.: Додека ХХI, 2007. – 560 с.

3.Хлюпин Н. Частотомер – цифровая шкала с цифровым индикатором / Н. Хлюпин // Журнал «Радио», 2004, № 7. С. 64, 65.

4.Хливенко И. Частотомер с ЖК индикатором / И. Хливенко // Журнал «Радио», 2006. № 9. С. 32 - 34.

5.Web-сайт компании Atmel: www.atmel.com, www.atmel.ru.

6.Муратов А.В. Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвузовский сборник научных трудов / А.В. Муратов, О.Ю. Макаров. – Воронеж, Воронежский государственный технический университет. – 2018. – С. 182.

Воронежский государственный технический университет

УДК 539.1 ДИСТАНЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

С. П. Юров, А. Г. Безладный, JI. H. Никитин, И. С. Бобылкин

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

Ключевые слова: трекер, микросхема, интерфейс.

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, в транспортной фирме или организации, которая является владельцем ав-

8

топарка, достаточно часто наблюдается проблема проверки использования служебных автомобилей не по назначению. Из-за подобных проблем, возникает необходимость сокращения нецелесообразных расходов, установленных в ходе проверки. Эта процедура в наше время называется «мониторинг транспорта», т.е. осуществляется слежение за транспортом. 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 транспорта в интервале между остановками на конкретных точках маршрута, которые отмечены в накладных;

–доступ к достоверной информации о пробеге 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 только при использовании автоматизированных систем слежения за подвижными объектами. Автоматизированная система слежения - это современные системы для решения логистических проблем и контроля состояния подвижных объектов в реальном времени. Благодаря современному, продвинутому оборудованию система позволяет производить слежку за местоположением и состоянием подвижных объектов, со встроенным в бортовую панель набором оборудования из диспетчерского центра, независимо от их местоположения.

Слежение за объектами совершается с использованием глобальной спутниковой системы позиционирования NAVSTAR GPS. Данная система использует 29 спутников, местоположение объектов вычисляются с высокой точностью, а значит в любой момент времени известно, где находится каждый объект.

Связь диспетчерского центра с бортовым модулем осуществляется через цифровые каналы мобильной сотовой связи GSM.

9

Выбранная технология более предпочтительна 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 наблюдение 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 гарантировать сохранность груза и целевое использование техники;

–позволяет получить информацию о пробеге транспорта и количестве израсходованного топлива или информация о количестве имеющегося запаса топлива автомобиля в данный момент;

–прогнозирование времени прибытия в конечную точку маршрута и автоматизацию решения логистических задач;

–контроль за соблюдением условий транспортировки груза - температура в рефрижераторе, уровень ударов и вибраций, соблюдение скоростного режима;

–исключает возможность несанкционированного использования автотранспорта и других самоходных машин с выдачей тревожного сообщения диспетчеру.

По мере развития научных и технических средств растёт и актуальность внедрения автоматизированных систем мониторинга в различные сферы бизнеса и предприятия.

Устройства слежения принято называть «трекерами» Ниже на рисунке приведена структурная схема такого прибора.

10

Структурная схема трекера

За основу было взято базовое устройство, в которое входили следующие блоки: Активная GPS антенна, мобильная GSM антенна, модуль GPS, модуль GSM, преобразователь уровней и схема питания. В качестве активной GPS антенны применена стандартная GPS антенна наружного размещения со встроенным малошумящим усилителем. Также в качестве GSM антенны применена стандартная выносная мобильная антенна с коэффициентом усиления 14 Дб. Модуль GPS представляет собой 12-канальный GPS приёмник фирмы Trimble. Этот приёмник является одной из последних разработок данной фирмы. Приёмник гражданского назначения и способен принимать сигналы С/А кода на частоте 1575.42 МГц. GPS приёмник оснащен портами UART интерфейса для связи с другими радиоэлектронными устройствами, в частности с GSM модулем. GSM модуль представляет собой GPRS модем Q24 компании Wavecom. Модем способен работать в диапазоне частот EGSM 900/1800/850/1900 МГц.класс GPRS - 10-ый. Преобразователь уровней реализован на микросхеме ADM 3203 фирмы AnalogDevices. Данная микросхема необходима для согласования трекера с компьютером посредством RS-232 интерфейса. Схема питания собрана на микросхеме LM2576, импульсном стабилизаторе напряжения.

Возможности устройства были ограничены только определением местоположения объекта, определение его скорости, временем поездки, времени стоянок. Перед нами возникла задача расширить функциональные возможности трекера. Необходимо было

11

контролировать состояния датчиков, контролировать наличие GSM сети и наличия спутников на небе для получения координат местоположения, умение устройства переходить в режим ожидания при постановке на стоянку наблюдаемого объекта и сохранения своей работоспособности при отключении питании устройства (например, снятие АКБ с автомобиля для его зарядки). И в результате было разработано устройство, удовлетворяющее всем предъявленным требованиям.

В ходе совместной разработки были решены вышеперечисленные проблемы и для их решения применялись действия, описанный ниже.

Для решения проблемы сохранения работоспособности были введены блоки АКБ и схема зарядки этой АКБ. АКБ представляет собой 3 последовательно соединённых никель-кадмиевых аккумулятора общим напряжением 3,6В. Никель-кадмиевые аккумуляторы были выбраны потому, что они, в отличие от литий - ионных, сохраняют свою работоспособность при низких температурах окружающей среды. Данные аккумуляторы позволяют сохранять работу устройства при пропадании внешнего напряжения питания до 24 часов. Схема зарядки для данных аккумуляторов реализована на микросхеме МАХ1501 фирмы MAXIM. Данное зарядное устройство полностью автоматизировано и при отключении основного питания оно не «тянет» энергию с аккумуляторной батареи, что является важным фактором при питании устройства от внутреннего источника питания.

Акселерометр применён для решения проблемы перевода устройства в дежурный режим при постановке наблюдаемого транспорта на стоянку. Это было реализовано для того, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею при постановке на стоянку транспорта. Акселерометр реализован на микросхеме MMA6270Q компании FreescaleSemiconductor. Акселерометр позволяет определять изменение скорости объекта, и, при его отсутствии, через некоторое время переводить прибор в режим ожидания.

Устройство индикации собрано по примитивной схеме управления маломощной нагрузкой, в данном случае светодиодной, при подаче на него управляющего сигнала. При обнаружении необходимого количества спутников для определения координат и собственно само определение местоположения загорается светодиод синего свечения, который мигает с частотой 1 Гц. При пропадании

12

сигнала местоопределения, данный светодиод гаснет. Для индикации наличия GSM сети применён светодиод зелёного свечения. При наличии GSM сети светодиод производит кратковременные вспышки с частотой 1 Гц, при пропадании сети светодиод индицирует постоянным свечением.

Для решения проблемы контроля состояния датчиков был применён блок схемы коммутации датчиков в составе соблоков защиты входных цепей микросхемы. Схема коммутации представляет собой микроконтроллер PIC16F876 со схемой его включения. Данный микроконтроллер позволяет контролировать состояния 9-ти датчиков бортовой системы наблюдаемого объекта.

Подведя итоги можно сделать вывод: была выполнена поставленная задача по расширению функциональных возможностей устройства в целом, что позволяло сделать его более конкурентоспособным устройством на рынке устройств дистанционного мониторинга подвижных объектов.

Литература

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

2.Ревич Ю. Часы с термометром и барометром. Радио, 2001.

№4. С. 38 - 39; № 5; С. 36-37; Радио, № 7. С. 43-45.

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

4.Чирков О.Н. Оптимизация оценки многолучевого канала радиосвязи с OFDM/О.Н. Чирков, И.В. Свиридова, И.С. Бобылкин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2018. Т. 2. С. 131-133.

5.Муратов А.В. Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвузовский сборник научных трудов / А.В. Муратов, О.Ю. Макаров. – Воронеж, Воронежский государственный технический университет. – 2018. – С. 182.

6.Чирков О.Н. Получение OFDM сигналов для высокоскоростных сетей WiMax / О.Н Чирков, А.В. Муратов // Труды международного симпозиума надежность и качество. Пензенский государственный университет. 2012. Т. 1. С. 364

Воронежский государственный технический университет

13

УДК 539.1

ЗВУКОВОЙ МИКШЕРСКИЙ ПУЛЬТ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ СТУДИИ ЗВУКОЗАПИСИ

С. П. Юров, А. Г. Безладный, Л. Н. Никитин, И. С. Бобылкин

Устройство позволяет решать основную проблему переключения в домашней студии звукозаписи. Многие музыканты рано или поздно начинают задумываться о записи в студии. После покупки профессиональной звуковой стерео карты многие сталкиваются с проблемой коммутации звукового тракта.

Ключевые слова: микшерский пульт, микрофон, печатная плата.

В данной статье описывается прибор представляющий функционально законченное изделие, которое облегчает работу в домашней студии звукозаписи и решает проблемы коммутации. Из неудобств, с которыми сталкивается большинство пользователей, можно отнести нехватку входных разъемов для дополнительных источников звука; неудобство смены дополнительных источников звука, если звуковая карта подключается в PCI слот; далеко не все звуковые карты имеют фантомное питание для конденсаторных микрофонов. А также в отличие от микшерского пульта, звуковую карту нельзя использовать без ПЭВМ.

Современные микшерские пульты имеют в своем комплекте процессор эффектов. Но при такой относительно дешевой стоимости микшера, ожидать от процессора высокого качества бессмысленно. Встроенный процессор частенько выдает совсем невероятные обработки. Для обработки сигнала эффектами лучше использовать звуковую карту, и производить обработку на ПЭВМ.

Разработанный микшерский пульт является удобным вспомогательным устройством помогающим решать коммутационные задачи, что обеспечивает маршрутизацию и студийный мониторинг на необходимом уровне. Микшер имеет 6 каналов, из них 2 микрофонных канала и 4 линейных. Такое количество каналов является оптимальным для домашней студии.

Одним из больших плюсов, который повышает удобство при работе с микшером, является управление каналами по громкости с помощью фейдеров (регулятор уровня сигнала движкового типа), что позволяет визуально наблюдать какой именно канал за-

14

действован. Индикатор уровня сигнала состоит из 24 светодиодов, что позволяет следить за уровнем в диапазоне от -30 дБ до +20 дБ.

Звуковой сигнал подается на любой из шести входов микшерского пульта и усиливается предварительным усилителем. Микрофонные каналы имеют балансный предварительный усилитель, предназначенный для снижения уровня помех. Для этого используются симметричные кабели и микрофонные разъемы типа XLR. Смыслом симметричных линий является подавление шума, с чем они достаточно хорошо справляются. Любой из отрезков провода представляет собой антенну, принимающее хаотическое электромагнитное излучение. Сигнал на выходе у приличного числа микрофонов достаточно слаб, и из-за этого даже незначительные помехи для них будут относительно серьезными, а после прохождения сигналами предварительного усилителя в микшере усилятся до достаточно опасной степени. В балансном предварительном усилителе фаза у одного сигнала реверсируется на конце линии, являющегося приемным, а другого остается неизменной. В результате этого звуковые сигналы становятся синфазными, а помехи, накладываемые на звуковые сигналы, рассинхронизируются по фазе и поглощаются.

Высокие параметры предварительного усилителя достигаются за счет применения высококачественных малошумящих транзисторов 2N4401 и BC640 и малошумящих операционных усилите-

лей NJM4580.

Микрофонные входы имеют возможность подключения конденсаторных микрофонов, для которых предусмотрена подача стабилизированного фантомного питания +48В.

Каждый канал микшера имеет трехполосный эквалайзер с глубиной регулировок ±15 дБ. Регуляторам НЧ, СЧ и ВЧ соответствуют частоты: 80 Гц, 2,5 кГц и 12 кГц. Когда входной сигнал достигает уровня ниже уровня перегрузки на 3 дБ, срабатывает индикатор пикового значения.

Помимо четырех линейных входов образующих стереопары, есть линейный стерео вход, который не подвергается частотной коррекции и не имеет ручек регулировки. Этот разъем предназначен для подключения звукового стерео источника (например СDплеера).

15

Еще одним достоинством разработанного микшера является несвойственное другим моделям подобного класса, присутствие кнопок индивидуального прослушивания любого из каналов.

В микшере имеются главный выход, выход на мониторы, и наушники, а также присутствует цепь разрыва «посыл/ возврат», предназначенная для подключения какого-либо внешнего эффекта в цепь разрыва. С помощью соответствующих ручек регулировки по отдельной шине происходит подмешивание сигнала обработанного эффектом к основному сигналу.

На передней панели микшера (рисунок а) располагаются все органы управления, за исключением разъема и выключателя питания, которые в свою очередь располагаются на задней стенке корпуса (рисунок в).

Все разъемы, предназначенные для коммутации звукового тракта, располагаются в верхней части микшера. В средней части находятся органы управления частотной коррекцией, панорамы, и уровня сигнала подаваемого на внешний эффект. Также в средней части передней панели микшера находится индикатор уровня сигнала. В нижней части микшера располагаются регуляторы уровня сигнала, и кнопки индивидуального прослушивания каждого канала.

Конструктивно корпус микшера состоит из основания и крышки. Для обеспечения достаточной защиты от механических воздействий, корпус устройства изготавливается из алюминиевого сплава Д16 толщиной 1 мм методом гибки. Металлический корпус является экраном от внешних наводок и помех.

Наиболее теплонагруженными элементами микшера являются стабилизаторы напряжения, поэтому для отвода тепла к ним прикрепляется угловой пластинчатый радиатор. Для улучшения теплопроводности между тепловыделяющими элементами и радиатором нанесена паста КПТ-8.

Печатная плата закрепляется на крышке корпуса с помощью винтов прикрученных к стойкам, а так же с помощью элементов крепления разъемов. Это обуславливает достаточно прочное закрепление платы внутри корпуса.

16

Внешний вид звукового микшерского пульта: а) вид сверху; б) вид сбоку; в) вид сзади

Литература

1.Сапожков М.А. Акустика. – М.: Радио и связь, 1989. –

С. 182−185.– 336 с.

2.Муратов А.В. Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвузовский сборник научных трудов / А.В. Муратов, О.Ю. Макаров. – Воронеж, Воронежский государственный технический университет. – 2018. – С. 182.

Воронежский государственный технический университет

17

УДК 539.1

ЦИФРОВОЙ МУЛЬТИМЕТР С АВТОМАТИЧЕСКИМ ВЫБОРОМ ПРЕДЕЛА ИЗМЕРЕНИЙ

С. П. Юров, А. Г. Безладный, Л. Н. Никитин, И. С. Бобылкин

В настоящее время разработано и сконструировано большое количество мультиметров, отличающихся по функциональным возможностям, по ценовому фактору. Чем больше функций у прибора и чем точнее он производит измерение, тем дороже стоит. Данный прибор используется радиолюбителями для наладки приёмо-передающей аппаратуры, на предприятиях в цехах настройки аппаратуры, а также в быту– для проверки напряжения сети, исправности электроприборов и т.д.

Ключевые слова: мультиметр, ЖК-индикатор, аналогово-цифровой преобразователь.

Особенностью разрабатываемого мультиметра является наличие автоматического выбора предела измерений. В большинстве моделей-аналогов данная функция отсутствует, а выбор производится путём специальной ручки прибора [1]. Зачастую, при измерении нескольких значений, отличающихся по 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. Структурная схема мультиметра представлена на рисунке ниже.

Структурная схема мультиметра

18

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 ЖК-индикатора.

Технические данные мультиметра

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 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) корпусе. Так же подобраны аналоги отечественным микросхемам простой логики фирмы Texas

Instruments.

19

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.

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.

3.Муратов А.В. Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвузовский сборник научных

20