Учебное пособие 800600

адгезия оболочки к стеклопластиковому стержню, а также из-за повреждений (разрывов) оболочки при транспортировании изоляторов или монтаже.

Механизм развития повреждения заключается в следующем. Вода под действием капиллярных сил поднимается вверх по стержню и по границе раздела «стержень-оболочка». Это приводит к перераспределению электрического поля в изоляторе. Электрическое поле вытесняется из зоны проникновения воды, а на границе этой зоны возникает область с повышенной напряженностью поля. Под действием сильной напряженности поля возникают частичные разряды в стеклопластиковом стержне и на границе раздела с оболочкой, которые приводят к разрушению стекловолокон «хрупкому излому» изолятора, либо к образованию дендритов на границе раздела и внутренней эрозии защитной оболочки вплоть до образования сквозных отверстий. Это наиболее распространенный вид повреждения полимерных изоляторов, полученный из опыта эксплуатации.

К дефектам полимерных изоляторов следует также отнести интенсивные коронные разряды на оконцевателях изоляторов, которые классифицируется как повреждения изоляторов. Они могут являются источниками радиопомех и способствовать развитию повреждений. Возникновение коронных разрядов, как правило, связано с отсутствием защитных экранов или же неправильным их выбором или установкой.

Поэтому, в процессе эксплуатации, необходимо проводить своевременное обнаружение дефектных изоляторов на линии, давать оценку технического состояния изоляторов (степени повреждения) и рекомендации по дальнейшей эксплуатации изоляторов.

Воронежский государственный технический университет Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина

181

Электроника

182

УДК 621.389

А.Н. Калабухов, И.Н. Зайцева

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МИКРОФОН КОНДЕНСАТОРНОГО ТИПА

В статье представлена разработка и рассмотрена конструкция измерительного микрофона конденсаторного типа

Ключевые слова: конденсаторный микрофон, капсюль микрофона, амплитудно-частотная характеристика

Внастоящее время конденсаторный микрофон является самым совершенным типом микрофона. Такие микрофоны широко используются в студийной звукозаписи, измерительной технике и радиовещании. В зависимости от конструктивного исполнения звукоприемного капсюля и электронной схемы конденсаторные микрофоны отличаются более ровной амплитудно-частотной характеристикой (АХЧ) и низким относительным уровнем шума по сравнению с остальными типами микрофонов.

Вмикрофоне конденсаторного типа звук воздействует на мембрану, являющуюся одной из обкладок конденсатора (рис. 1).

Рис. 1. Конденсаторный микрофон

Конденсатор включен в последовательную цепь с источником постоянного тока. При звуковом воздействии на мембрану она начинает колебаться, вызывая изменение емкости, которое, в свою очередь, преобразует постоянное напряжение источника в переменное.

В рамках работы студенческого научного общества кафедры радиоэлектроники и компьютерной техники было спроектировано и собрано устройство «Измерительный микрофон конденсаторного типа». Внешний вид устройства представлен на рис. 2.

183

Массивный электрод является второй обкладкой капсюля и состоит из круглой отполированной металлической шайбы, пронизанной большим количеством отверстий для уменьшения акустического сопротивления. Он располагается близко к мембране (рис.4, рис.5). С задней стороны капсюль микрофона закрыт акустическим экраном с капиллярным каналом.

Рис. 4. Массивный электрод Рис. 5. Капсюль без мембраны

Схема предусилителя микрофона выполнена на полевом транзисторе 2SK170BL. Входное сопротивление усилителя (резистивная составляющая) имеет большое значение для того чтобы капсюль мог шунтировать шумовой ток, возникающий из-за флуктуаций тока на входном резисторе и для улучшения равномерности АХЧ микрофона. На рис. 6 представлена АЧХ спроектированного микрофона.

Рис. 6. АЧХ измерительного микрофона конденсаторного типа

Представленный измерительный микрофон конденсаторного типа может применяться для комплектации шумомеров и акустических анализаторов. Его можно использовать как в студийной звукозаписи, так и в промышленности.

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

185

УДК 621.314:62-83

А.Г. Глумов, Е.С. Давыдов, А.К. Муконин

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗВЕНА ПОСТОЯННОГО ТОКА С УДВОИТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

Рассмотрена возможность применения удвоителя напряжения в преобразователе частоты для регулируемого электропривода переменного тока

Ключевые слова: частотный электропривод, преобразователь частоты, удвоитель напряжения

Классические частотные электроприводы содержат преобразователь частоты (ПЧ), выполненный в виде системы «неуправляемый выпрямитель – автономный инвертор напряжения» НВ – АИН. При однофазном питании звено постоянного напряжения (ЗПН) содержит однофазный диодный мост и конденсаторный фильтр. Напряжение на выходе ЗПН составляет примерно 300 В. В этом случае выходные линейные напряжения ПЧ не превышают 220 В, соответственно трехфазную обмотку асинхронного двигателя (АД) соединяют в треугольник. Недостатком такого соединения является протекание нежелательных токов нулевой последовательности. Устранить этот недостаток можно, реализовав ЗПН в виде удвоителя напряжения.

Для анализа характеристик удвоителя напряжения разработана модель, изображенная на рис.1. Нагрузкой удвоителя напряжения является релейная система формирования тока в источнике ЭДС Е с последовательно включенной индуктивностью L. Произведение тока на ЭДС определяет мощность, потребляемую от ЗПН. Параметры модели: емкость каждого из конденсаторов С1 и С2 равна 100мкФ; величина ЭДС равна 55 В; величина тока I равна 1 А. На рис.2 приведен график напряжения на выходе ЗПН, свидетельствующий о возможности получения напряжения порядка 590 В.

Таким образом, использование удвоителя напряжения в схеме ПЧ позволяет увеличить выходные напряжения ПЧ и соединять трехфазную обмотку двигателя в звезду.

186

УДК 621.3:681.3

Д.А. Вдовин, С.Н. Краснощеких, Д.Б. Крюков, А.В. Михайлусов, А.А. Шамраев, Г.В. Петрухнова

АППАРАТНАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ

Рассматривается аппаратная платформа на базе микроконтроллера ATmega16, предназначенная для изучения основ микропроцессорных систем. Аппаратная платформа имеет модульную структуру и выполнена в виде печатной платы

Ключевые слова: микроконтроллер, микропроцессорная система, сдвиговый регистр, интерфейс, плата

В настоящее время как в промышленности, так и в социальной, культурной и бытовой сферах жизни широко используются встроенные микроконтроллерные системы. Их основные привлекательные качества: малые габариты; высокие производительность, надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач. Для получения навыков разработки различных электронных устройств и их отладки используются электронные лаборатории. В связи с большой стоимостью таких стендов, малым набором базовых элементов и ограниченностью вносимых настроек, была разработана аппаратная платформа с расширенными функциональными возможностями.

Данная аппаратная платформа имеет модульную структуру и состоит из центрального микроконтроллера RISC-архитектуры ATmega16 и внутренних модулей базовой платы. Предусмотрены дополнительные внешние модули, подключаемые к специальному разъему базовой платы - Ethernet, JTAG для пошаговой отладки центрального микроконтроллера и программатор. Модули базовой платы можно условно разделить на 4 категории: модули ввода данных, модули вывода данных, модули хранения информации, модули поддержки внутренней периферии.

Для ввода данных используются 3 функциональных устройстваклавиатура размерностью 4х4, восьмиразрядный тумблерный регистр и подсистемы внешних прерываний. Клавиатура включает в себя 16 тактовых угловых кнопок, подключенных к центральному микроконтроллеру через параллельно-последовательные сдвиговые

188

регистры К555ИР10. Тумблерный регистр представляет собой 8 движковых переключателей ПД9-2, имеющих 2 устойчивых состояния, 0 и 1. Подсистема внешних прерываний состоит из 4 тактовых угловых кнопок подключенных через схему подавления дребезга контактов К561ЛП2.

Подсистема вывода данных состоит из 3 функциональных устройств, осуществляющих вывод данных из центрального микроконтроллера и их визуализацию LCD дисплея, динамической индикации, реализованной на основе восьмисегментных индикаторов, подключенных к центральному микроконтроллеру через 2 восьмиразрядных сдвиговых регистра К555ИР8, светодиодный столба и динамика.

Подсистема хранения информации состоит из 2-х функциональных устройств энергозависимой памяти RAM и энергозависимой памяти на базе карты MicroSD. Энергозависимая память RAM состоит из 4-х микросхем памяти К537РУ17. Адресация осуществляется при помощи 2 восьмиразрядных сдвиговых регистра, осуществляющих ввод адреса. Запись осуществляется при помощи сдвигового регистра К555ИР8, а чтение - при помощи К555ИР10. Карта памяти MicroSD является энергонезависимой памятью, управление осуществляется при помощи интерфейса SPI.

Подсистема поддержки внутренней периферии состоит из 3-х функциональных устройств: переходника UART-RS232, модуля для поддержки АЦП и датчика температуры DS18B20. Переходник UARTRS232 представляет собой микросхему MAX232 преобразователь уровней между UART микроконтроллера и COM-портом компьютера.

Использование данной аппаратной платформы позволит обеспечить в доступной и простой форме процесс обучения специалистов, задействованных в области разработки и наладки цифровых радиоэлектронных устройств, а также микроконтроллерных систем.

Воронежский государственный технический университет

189

УДК 621.398(084)

Д.Р. Метелев, Д.А. Семенов, Е.Л. Савельева

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ РАБОТЫ УСТАНОВКИ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

Представлено и описано устройство терморегуляции работы установки индукционного нагрева

Ключевые слова: индукционный нагрев, терморегуляция, тиристорные преобразователи

Регулятор выполнен на основе схемы рис. 1. Транзистор Т – ключ управляется импульсами от схемы управления (СУ), диод D дает возможность прохождения тока дросселя iL после запирания транзистора Конденсатор С на схеме рисунок 1 добавлен для улучшения фильтрации напряжения на нагрузке Rн.

Рис. 1. Понижающий импульсный регулятор напряжения

Полагаем, что ключ К работает в режиме ШИМ: он находится в состоянии ON в течение времен tи периода Т, и это время изменяется сигналом от системы управления. В дальнейшем мы будем

использовать параметр D tн T называемый коэффициентом

заполнения импульсов, который характеризует управляющий сигнал, изменяющий режим работы импульсного регулятора напряжения.

Данная схема, как и все импульсные регуляторы напряжения, может работать в двухили трехинтервальном режиме. В первом случае имеют место следующие интервалы работы схем за период;

1.Импульс (tн): К – ON; диод D – OFF;

2.Пауза (tп=T-tн): К – OFF; диод D – ON.

190