2801

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 приведена структурная схема такого прибора.

Связь скомпьютером посредством RS-232 интерфейса

141

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 12канальный GPS приёмник фирмы Trimble. Этот приёмник является одной из последних разработок данной фирмы. Приёмник гражданского назначения и способен принимать сигналы C/A 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 Analog Devices. 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. И перед нами возникла задача расширить функциональные возможности трекера. Необходимо было 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

142

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 MAX1501 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 Freescale Semiconductor. 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 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 дат-

143

чиков был применён блок схемы коммутации датчиков в составе со блоков 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 позволило 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, 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

144

УДК 621.9

Л.Н. Никитин, И.А. Газин

АНАЛИЗАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Рассматриваются технические параметры, принцип действия и конструктивное решение анализатора электромагнитных полей

Анализатор электромагнитных полей (АЭП) является дополнительным средством защиты стрелы автомобильного грузоподъемного крана от попадания под напряжение при производстве монтажно-строительных работ вблизи действующих единичных линий электропередач.

Технические характеристики изделия АЭП:

1.Расстояние от стрелы до ЛЭП:

220В - 1кВ – 3м;

6кВ – 10кВ – 5м;

15кВ – 35кВ – 8м;

110кВ – 220кВ – 12м;

330кВ – 750кВ – 20м.

2.Напряжение питания 12-24В – 1 + 4В

3.Ток, потребляемый анализатором в режиме «Исправно» 0,1А

4.Масса, не более 0,5 кг

5.Габаритные размеры: 150х100х40 мм

6.Условия эксплуатации:

температура: -40°С до +55°С;

относительная влажность: 95% при температуре +40°С;

вибрационные нагрузки: 50 Гц с уско-

рением 5g;

ударные нагрузки: 10000 ударов с уско-

рением 10g.

Анализатор может выпускаться в двух модификациях:

145

а) звуковая и световая индикация, без блокировки механизмов поворота и подъема стрелы (для кранов, не оснащенных электрическим приводом блокировки механизмов поворота и подъема стрелы);

б) звуковая и световая индикация с блокировкой механизма поворота и подъема стрелы.

Принцип действия анализатора основан на регистрации электромагнитного поля линии электропередач антенным датчиком емкостного типа. Конструктивно анализатор состоит из двух блоков: блока антенн, устанавливаемых на стреле крана, соединенных между собой и блоком управления коаксиальным кабелем типа РК-5,и блока управления, устанавливаемого в кабине крановой установки.

Структурная схема анализатора приведена на рисунке.

Структурная схема анализатора

1.Генератор 100 Гц.

2.Электронный ключ (смеситель)

3.Генератор 1 Гц.

4.Линия связи

5.Антенны

6.Усилитель

7.Детектор

8.Логический блок

Сигналы частотой 100 Гц с генератора 1 поступают на вход электронного ключа 2, на управляющий вход которого поступают сигналы с генератора 3, частотой 1 Гц. Таким образом, на выходе электронного ключа 2 формируется сигнал, который представляет собой чередование паузы и посылки 100 Гц (те-

146

стовый сигнал).

Эти сигналы через линию связи 4 и антенну 5 поступают на вход усилителя 6, где усиливаются, затем выпрямляются детектором 7 и поступают на логический блок 8.

При исправности устройства и отсутствии воздействия электромагнитного поля ЛЭП на входе логического блока 8 присутствуют только детектированный тестовый сигнал, совпадающий по фазе с сигналом генератора 3. Тестовый сигнал фиксируется логическим блоком и индицируется миганием с частотой 1 Гц зеленого индикатора «Исправен».

При превышении допустимого уровня сигнала, наведенного электромагнитного поля ЛЭП, с выхода детектора 7 на логический блок 8 подается постоянно высокий уровень напряжения, что приводит к попеременному миганию красного индикатора «Опасно» и зеленого «Исправен».

В случае, если неисправна антенна (обрыв или короткое замыкание), усилитель 6 или смеситель 2 с выхода детектора 7 на логический блок 8 подается низкий уровень напряжения, при этом логический блок 8 фиксирует, что устройство неисправно, зеленый индикатор «Исправен» не горит, а красный индикатор «Опасно» горит постоянно.

Конструктивно блок может быть выполнен в металлическом корпусе. На лицевой панели должны находиться индикаторы «Опасно» красного цвета, «Исправен» зеленого цвета, четырех индикаторов выбираемого диапазона. На боковой поверхности корпуса находятся разъемы для подключения антенн и коммутации, резистор подстройки чувствительности и кнопка выбора диапазонов.

Антенный блок можно взять стандартный (например, от прибора УАС-1). Антенны монтируются с левой и правой стороны наиболее высокой точки фермы стрелы крана.

Настройку анализатора необходимо производить на специально оборудованной площадке с участком

147

трехфазной четырехпроходной ЛЭП 220/380В. Площадка должна находиться вне зоны влияния высоковольтных воздушных ЛЭП и подземных кабельных линий. Стрелу необходимо приблизить на расстояние 3м от ЛЭП, и потенциометром «Чувствительность» добиться срабатывания сигнализации «Опасно».

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

148

УДК 621.9

Д.С. Седых, Л.Н. Никитин

РЕГУЛЯТОР ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

В данной статье описан принцип работы устройства регулирования вращения двигателя. Это устройство предназначено для стабилизации и индикации частоты вращения низковольтного двигателя

Во многих бытовых электроприборах и электроинструментах, снабженных электродвигателями, не предусмотрена возможность регулировать частоту вращения вала двигателя. Это делает эти приборы неудобными в работе, вынуждая выполнять многие операции в далеко не оптимальном режиме. Эти недостатки устраняет предлагаемый регулятор частоты вращения, предназначенный для управления электродвигателем постоянного тока.

В устройствах автоматики широко используются низковольтные двигатели постоянного тока с устройствами стабилизации частоты вращения. Для регулирования мощных низковольтных двигателей (200...500 Вт) эти устройства не годятся, так как понадобились бы очень мощные выходные транзисторы. К тому же, часто требуется знать и точную частоту вращения двигателя.

Структурная схема регулятора вращения двигателя

149

На рисунке показана структурная схема регулятора вращения двигателя со стабилизацией и индикацией частоты.

Частота вращения двигателя регулируется практически от нуля до максимальной переменным резистором, а реальные обороты индуцируются на светодиодных матрицах.

На валу двигателя установлен диск с 60 равномерно расположенными прорезями, для того чтобы показания датчика можно было снимать непосредственно в "оборотах в минуту".

Диск установлен между элементами оптронной пары (светодиодом и фотодиодом). Она формирует импульсы, соответствующие реальной частоте вращения двигателя.

С помощью преобразователя частота-напряжение осуществляется преобразование частоты оборотов двигателя в напряжение.

В устройстве сравнения происходит сравнение двух напряжений − опорного с задатчика (переменного резистора) и рабочего с преобразователя. По результату сравнения формируются импульсы управления выходным ключом. Если напряжение с преобразователя меньше чем на задатчике, ключ открывается, и двигатель набирает обороты. Как только напряжение с преобразователя превысит напряжение на задатчике, ключ закрывается, двигатель за счет нагрузки на валу притормаживается.

Индикатором частоты вращения двигателя служит простейший низкочастотный частотомер, выполненный на светодиодных матрицах, на которых индуцируются обороты двигателя.

Таким образом, предложенное устройство позволяет регулировать вращение двигателя с индикацией частоты вращения ротора до 12000 об/мин, что делает возможным использование его в прецизионных устройствах, где важно знать какова скорость вращения.

Следует отметить, что элементная база электрической схемы отечественного производства. Это позволяет воспроизведение указанного устройства со снижением себестоимости.

150