3380

C помощью описанного ниже устройства, частоту и момент вращения можно изменять и поддерживать в интервале от нулевых до максимальных, развиваемых двигателем. Режим уменьшенного момента вращения удобен, например, для ограничения натяжения провода в намоточном станке или для предотвращения поломки режущего инструмента в случае его заклинивания в обрабатываемом материале [2].

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

Структурная схема устройства регулирования вращения двигателя

Частота вращения двигателя регулируется переменным резистором, а реальные обороты индуцируются на светодиодных матрицах.

В системах регулировки, контроля, телеметрии и других устройствах автоматики для преобразования частоты вращения вала механизма в электрический сигнал широко применяют тахогенераторы. Механическая связь валов тахогенератора и электродвигателя должна быть жесткой и без люфта, в противном случае система стабилизации может потерять устойчивость, и возникнут незатухающие колебания частоты вращения. При выборе тахогенератора следует учитывать, что он электрически связан с сетью, а механически − с валом и корпусом электродвигателя, доступными для прикосновения оператору, а иногда − заземленными. Последнее обеспечит электробезопасность, но

101

при пробое изоляции тахогенератора приведет к выходу регулятора из строя. Если качество изоляции обмотки тахогенератора от его вала и корпуса вызывают сомнения, лучше отказаться от бестрансформаторного питания регулятора. Тахогенераторы просты в эксплуатации, компактны, не требуют дополнительных источников питания, но обладают большой временной и температурной нестабильностью характеристик, относительно узкими пределами частоты вращения, малой долговечностью.

Более высокие технические характеристики обеспечивают оптронные датчики частоты вращения. На валу механизма закрепляют диск с равномерно расположенными прямоугольными прорезями, по одну сторону от которого устанавливают светодиод, а по другую − фотодиод, образующие оптронную пару. Отверстия в диске могут быть и круглыми, но в этом случае амплитуда выходного сигнала оптронной пары будет ниже вследствие того, что переход от освещенного состояния фотодиода к затемненному и наоборот будет затянутым по сравнению с прямоугольными прорезями.

В рассматриваемом устройстве на валу двигателя установлен диск с 60 равномерно расположенными прорезями, для того, чтобы показания датчика можно было снимать непосредственно в «оборотах в минуту».

При вращении диска происходит модуляция светового потока, падающего на фотодиод. Частота переменного тока, протекающего через фотодиод, пропорциональна частоте вращения вала механизма. Переменный сигнал с выхода оптрона преобразуется в датчике в последовательность прямоугольных импульсов постоянной амплитуды и длительности с периодом повторения, равным периоду переменного сигнала. В этом случае постоянная составляющая импульсного сигнала пропорциональна частоте вращения вала механизма.

Частота f сигнала (в герцах) с выхода оптрона равна f = K·n/60, где К − число прорезей на диске, n − частота вращения диска (в мин.-1) [3].

Иногда применяется и другой вид датчиков - магнитный. Тогда на вал двигателя устанавливается шестеренка из ферромагнитного материала, рядом с которой крепится магнитная головка. При вращении шестеренки на выводах головки появляется переменное напряжение с амплитудой около 1 мВ и частотой, рав-

102

ной частоте вращения двигателя, умноженной на количество зубьев на шестеренке. Однако часто бывает трудно найти место для установки какого-либо датчика. Но это и не обязательно. Дело в том, что информацию о частоте вращения коллекторного двигателя можно извлечь из потребляемого им тока. Этот ток содержит переменную составляющую, первая гармоника которой имеет частоту, равную частоте вращения двигателя, умноженную на число пластин коллектора. Двигатели, которые чаще всего применяются в магнитофонах, имеют три пластины коллектора. Поэтому эта частота равна утроенной 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.

103

Литература

1.Абрамов С. ШИ-регулятор вращения двигателя / Радиомир, 2012. - № 6. - С. 16 -18.

2.Воинков В. Регулятор-стабилизатор частоты вращения коллекторного двигателя / Радио, 2004. - № 13. - С. 45-46.

3.Пионтак Б., Скляр Е. Датчик частоты вращения / Радио, 1915. - № 11. - С. 32-33.

Воронежский государственный технический университет

104

УДК 681.3

И.А. Гармонов, А.В. Башкиров, Е.А. Рогозин, Л.Н. Никитин

РЕГИСТРАТОР ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Предлагаемый прибор отличается от аналогов использованием современной базы, исчерпывающим в домашних условиях набором измеряемых параметров, высокой точностью, простотой тарировки, наличием интерфейса USB, что существенно для связи с современными компьютерами, не имеющими зачастую других интерфейсов, большой внутренней памятью, сохранением работоспособности при отсутствии части датчиков, наличием часов, обычного и лунного календарей

Когда мы произносим слова "регистратор внешних воздействий", первое, что приходит на ум, это большая обсерватория, где много - много всякого оборудования для измерения климата окружающей среды. Однако на сегодняшний день это понятие значительно видоизменилось. Все дело в том, что домашний регистратор внешних воздействий - это в своем роде одна из новейших технологий, которые заменяют нам и термометр и барометр, и кучу еще всяких громоздких приборов.

Современные регистраторы внешних воздействий позволяют с максимальной точностью измерить температуру воздуха, как в помещении, так и на улице. По сравнению с уже устаревшими термометрами регистраторы внешних воздействий позволяют измерять температуру с точностью до десятых долей процентов и в больших диапазонах.

На сегодняшний день многофункциональность регистратора внешних воздействий делает их популярными и универсальными. Действительно, многие регистраторы внешних воздействий выполняют множество различных функций: измеряют температуру, влажность, давление, они же и будильник. Пересчитать все функции регистраторов внешних воздействий на пальцах просто невозможно, настолько они универсальны.

Выпускаемые промышленностью регистраторы внешних воздействий предназначены для работы зачастую в заводских лабораториях. Однако бытовые приборы для индивидуального пользования в большинстве случаев не выпускаются.

105

Описания радиолюбительских конструкций устройств для измерения метеоданных, можно найти, например, в различных радиолюбительских журналах [1]. Но после их изучения было решено модернизировать уже имеющуюся конструкцию [2], соблюдая принцип сохранения работоспособности данного прибора при отсутствии или неисправности любых предусмотренных в ней датчиков: датчики давления и влажности, в отличие от датчиков температуры и добавить датчик измерения ионизирующего излучения. Это дало возможность постепенно расширять функциональность уже действующего прибора.

Кроме измерения метеоданных, указанных в таблице, устройство имеет дополнительные функции: часы, календарь, лунный календарь, восемь таймеров для пользовательских нужд.

Основные измеряемые параметры

Регистратор внешних воздействий каждый час автоматически запоминает текущие значения метеоданных, памяти устройства хватает на 300 суток. Имеется возможность предварительно установки до ста контрольных точек (меток времени, заданных с точностью до минуты). Измеренные в эти моменты времени значения также будут записаны. Память данных и контрольных точек энергонезависима. Накопленную и текущую информацию о погоде можно по интерфейсу USB 2.0 передать для анализа в компьютер. При соединении происходит автоматическая син-

106

хронизация часов и компьютера. Установить точное время можно не только автоматически, но и вручную.

Характеристики устройства: Напряжение внешнего источника питания - 9...15 В; Потребляемый от него ток в обычном режиме - 17 мА, во время связи с компьютером он возрастает на 23 мА. Включение подсветки увеличивает потребляемый ток на 20 мА. Резервная батарея из четырех гальванических элементов типоразмера ААА обеспечивает полноценную работу регистратора продолжительностью до двух суток без внешнего питания. Ток, потребляемый от батареи, не превышает 9 мА.

Принцип работы регистратора внешних воздействий основан на регистрацию параметров внешних воздействий с помощью датчиков, преобразование с помощью АЦП в цифровую форму сигнала, обработку микроконтроллером и вывод значений параметров измерения на ЖКИ индикатор.

Конструктивно регистратор внешних воздействий состоит из двух блоков: блок датчиков, которые устанавливаются в месте контроля параметров окружающей среды и блока управления, который расположен в помещении. Структурная схема регистратора внешних воздействий приведена на рисунке.

Структурная схема регистратор внешних воздействий

107

Основной элемент регистратора внешних воздействий это микроконтроллер ATmega32-16PU. Он имеет четыре восьми разрядных универсальных двунаправленных порта ввода - вывода, кроме них использованы следующие узлы МК:

-АЦП преобразует в цифровую форму аналоговые сигналы датчиков давления и влажности;

-таймер Т1 генерирует звуковые сигналы;

-таймер Т2 поддерживает ход часов реального времени, выводит МК из спящего режима;

-модуль USART поддерживает связь с компьютером (9600 Бод, восемь информационных и один стоповый разряд без контроля четности);

-сторожевой таймер в случае "зависании" МК обеспечивает его перезапуск.

Связь устройства с компьютером осуществляется по интерфейсу USB 2.0, организована с помощью микросхемы FT232RL (DD1), тактируемой кварцевым резонатором. Компьютер подает устройству команды, в ответ на которые получает от нее сообщения. Обмен информацией происходит только по инициативе компьютера, сама метеостанция работает автономно

иполностью сохраняет свою функциональность независимо от подключения к компьютеру.

Измерение температуры производится датчиком DS18B20 с точностью 0,1°С с продолжительностью около 0,6 с. Атмосферное давление измеряет датчик MPXAZ4115A. Такие датчики имеют очень хорошую повторяемость угла наклона измерительной характеристики, однако нуждаются в компенсации ее смещения. Для измерения влажности служит датчик HIH4000. Если приобретен датчик HIH-4000 группы 002 или 004, в приложенной этикетке должны быть указаны индивидуальные значения его параметров. Метеостанция допускает их ввод в

режиме настройки. Любой из датчиков допускается не устанавливать, на работоспособности устройства это не скажется, показания всех оставшихся датчиков будут правильными. Для измерения ионизирующего излучения используется счетчик Гейгера типа СБМ20.

Обмен данными с датчиками происходит по трехпроводной схеме и обмениваются информацией с процессором по протоколу 1-Wire. Протокол реализован программно.

108

Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие заключение: во-первых, регистратор позволяет контролировать параметры внешних воздействий на биообъекты и приборные средства в следующих интервалах: температура -50...+90 °С, атмосферное давление 15...115 кПа, относительная влажность воздуха 0...100 %, уровень ионизирующего излучение 1...999 Мрад; во-вторых, простота схемы и хорошая повторяемость позволяет лицам со средней радиотехнической подготовкой в домашних условиях собрать и отрегулировать предлагаемое устройство; в-третьих, разрабатываемое устройство конкурентоспособно по сравнению с аналогичными конструкциями которые выпускают на предприятии.

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

109

УДК 681.3

И.В. Свиридова, И.В. Остроумов, А.С. Пирогов, Р.А. Перетокин

УСЛУГИ В СЕТЯХ LTE

Развитие новых сетевых технологий, обеспечивающих предоставление всё большего числа разнообразных услуг, заставляют миро-вое телекоммуникационное сообщество взглянуть на вопросы качества услуг связи и систему их управления как на один из важнейших факторов эффективного развития конкурирующего рынка предоставления услуг связи

Система управления качеством - это совокупность параметров и механизмов, которые обеспечивают соответствие качества услуг установленным требованиям. Целью введения такой системы является максимизация удовлетворения пользователя предоставленной услугой для повышения спроса на неё.

В основе обеспечения качества услуги лежит понятие PDPконтекста (PDP, PacketDataProtocol), представляющего собой набор параметров, описывающих текущее состояние пользователя или терминала по отношению к возможным услугам и способам их предоставления. При соединении ПТ с базовой пакетной сетью, с целью установления логической связи между ПТ и различными сетевыми узлами для передачи IP-пакетов в прямом и обратном направлениях, происходит так называемая активизация PDP-контекста. Для одного PDP-адреса используют несколько PDP-контекстов, имеющих свои профили качества обслуживания. Первый PDP-контекст, открываемый для соответствующего PDP адреса, называется первичным контекстом, а последующие PDP-контексты, открытые для того же самого PDP адреса - вторичными контекстами. Однако использование вторичных PDP контекстов требует, чтобы они были связаны с точкой доступа к сети APN первичного PDP контекста. Основная идея построения такой структуры управления - дифференцирование качества обслуживания в соответствии с параметрами PDP-контекста. Таким образом, все приложения абонента, совмещающие использование одного PDP-контекста, имеют одинаковый профиль качества обслуживания. Несколько потоков с одинаковыми характеристиками образуют совокупный профиль качества обслуживания. Для дифференцированной об-

110