Жагловська Олена Миколаївна

Розробки

Розроблена система вимірювання потужності оптичного випромінювання на основі поєднання радіовимірювальних приладів на основі оптичних частотних перетворювачів з покращеними метрологічними параметрами для дослідження об’єкту вимірювання і сучасних інформаційних технологій для сприймання, обробки, зберігання і передачі виміряної інформації на відстань. Актуальність такої розробки, окрім можливості використання в автомобілі (контроль сонячного освітлення сенсорами положення і потужності джерела сонячного світла для автоматичного включення і регулювання систем кондиціювання і опалення, відкриття/закриття люків) підкреслюється тим, що на даний час стала проблема перетворення сонячної енергії в енергію електричного поля, яку потрібно передавати на відстань. Зокрема, це стосується метеорологічних вимірювань (сонячна радіація, інтенсивність УФ променів). Більшість метеостанцій встановлюються у важкодоступних місцях (наприклад, гори), де основною задачею для метеорологів все ще залишається забезпечення безперебійного енергопостачання та отримання даних від сенсорів. Енергосистеми сонячних батарей забезпечують електроенергією телекомунікаційні станції, трубопроводи і метеостанції, які досить часто розташовані автономно у віддалених, безлюдних районах, без інфраструктури. Автономне електропостачання сонячною електрикою – це комерційно вигідне електропостачання промислового призначення. Сонячна батарея, акумуляторна батарея (АБ), контролер заряду, інвертор добре суміщаються по всім характеристикам. Таким чином, сонячні батареї є надійним і економічним джерелом струму, що доводить їх актуальність.

Що стосується інформації про погодні умови від встановлених сенсорів метеостанції, тут важливим питанням є сприймання, обробка, зберігання і передача виміряних даних в інформаційні центри. Метеостанція складається з центрального блока памяті і багатьох сенсорів, які повязані кабелем чи радіо з блоком пам’яті. У станції з радіозєднанням можна використовувати більші дистанції між сенсором і блоком пам’яті, оскільки передача данних здійснюється по радіоканалу. Переважна більшість метеостанцій потребують персональний комп’ютер, який, в свою чергу, за допомогою телефонного зєднання чи радіомодема/мобільного телефона передає дані в інтернет.

Таким чином, постає важлива задача одночасного вимірювання певних величин в об’єкті вимірювання та передачі виміряної інформації на відстань. Реалізації такої задачі присвячена розробка системи вимірювання потужності оптичного випромінювання з дистанційною передачею результатів.

      Розроблена система складається з вхідного та вихідного блоків для передачі інформації. Вхідний блок складається з блока для здійснення вимірювання потужності оптичного випромінювання в об’єкті вимірювання та передачі виміряної інформації на відстань. Даний блок містить 16-розрядний мікроконтролер ATmega 8A-AU (SMD), інтерфейс програмування контролера, кварцовий резонатор, тригер Шмітта HEF4093, передавач, систему термостабілізації, КСБ (U=7.2B, I=450 mA), яка виконує дві функції: живить літієву АБ (BL-5B) через контролер заряду та є фоточутливим елементом в радіовимірювальному приладі на основі оптичного перетворювача з частотним виходом з використанням транзисторних структур з від’ємним опором. Система термостабілізації складається з двох сенсорів температури, один з яких встановлюється разом з оптичним перетворювачем з частотним виходом і фіксує значення температури на ньому. Інший сенсор температури встановлюється на КСБ та фіксує значення температури на КСБ. Перший та другий сенсори температури застосовуються для врахування впливу температури, а саме для вибору певної функції перетворення з переліку тих, які прописані в програмі при різних температурах. Використовувані сенсори температури DS18B20 підключаються паралельно.

       В системі вимірювання оптичної потужності використовується радіовимірювальний прилад на основі оптичного перетворювача з біполярним, МДН-транзистором та з КСБ, так як він має найбільше значення чутливості серед розроблених приладів на основі оптичних перетворювачів. В подібній системі використовуються пристрої безпровідного зв’язку: спеціалізовані мікросхеми МАХ1472, МАХ1473.

  Зовнішній вигляд вхідного та вихідного блока для вимірювання оптичної потужності з дистанційною безпровідною передачею результатів:

1

2. При розробці або користуванні вимірювальною технікою з застосуванням мікропроцесорних обрахунків отримані результати, як уже зазначалось, можна виводити на семисегментний індикатор або рідиннокристалічний дисплей. Але рано чи пізно перед розробником того чи іншого приладу на мікроконтролері виникає потреба в зіставленні його з комп’ютером. Найбільш простим і ефективним є використання COM порту, а для зручності й сумісності з ноутбуком – USB. При використанні послідовного порту введення-виведення UART забезпечується режим передачі вимірюваних результатів по радіоканалу. Для побудови такої системи були використані промислові пристрої бездротового зв’язку з амплітудною маніпуляцією (FSK).

   Зовнішній вигляд мікропроцесорної системи вимірювання оптичної потужності з дистанційною безпровідною передачею результатів

DSC04053

та обробка результатів вимірювання оптичної потужності - вікно програми, яке створено в середовищі Visual Studio компанії Microsoft. Створено графічну оболонку для обробки, зберігання інформації та виведення результатів вимірювання в режимі реального часу:

вікно_програми2а