Имитатор тепловых объектов - RU162891U1

Чертежи

Описание

Имитатор тепловых объектов (полезная модель) относится к области оптоэлектронного приборостроения и предназначен для имитации режимов (сигнатур) излучения типовых объектов в процессе тестирования аппаратуры идентификации тепловых объектов или как учебно-тренировочное оборудование.

Известно техническое решение [1] (“Имитатор тепловых объектов”, патент №150881). предназначенный для имитации режимов (сигнатур) излучения типовых объектов. Имитатор содержит: оптический излучатель; пульт управления с возможностью включения программ имитации N_i типового объекта; микроконтроллер с возможностью записи кодов сигнатур N объектов; цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и блок преобразователей «напряжение-ток» (ПНТ), при этом пульт управления через последовательно соединённые микроконтроллер, цифровой аналоговый преобразователь и блок преобразователей «напряжение-ток» соединён со входом оптического излучателя.

Недостатком известного технического решения [1] является нелинейность зависимости мощности излучения диодного оптического излучателя от тока [2] (Игнатов А.Н. “Оптоэлектронные приборы и устройства: Учеб. пособие. - М.: Эко-Трендз, 2006 г., стр. 91.)” и, как следствие, искажение исходного соотношения амплитуд элементов сигнатуры имитируемого объекта, а также возможны потери некоторых элементов сигнатуры с малыми амплитудами.

Целью создания полезной модели является повышение достоверности воспроизведения соотношения амплитуд элементов сигнатуры имитируемого типового объекта за счет введения устройства коррекции коэффициента передачи элементов сигнатур.

Указанная цель достигается введением в известное техническое решение устройства амплитудной коррекции коэффициента передачи элементов сигнатуры имитируемого объекта с возможностью обеспечения исходного соотношения мощности светового потока элементов сигнатуры на выходе оптического излучателя.

Имитатор тепловых объектов отличается от известного технического решения, содержащего: источник оптического излучения, блок преобразователей «напряжение-ток», выход которого соединен со входом источника оптического излучения; цифровой аналоговый преобразователь; микроконтроллер с возможностью записи кодов сигнатур N объектов и пульт управления, с возможностью включения программ имитации N_i типового объекта, выход которого через микроконтроллер соединен со входом цифрового аналогового преобразователя, тем, что выход цифрового аналогового преобразователя соединен со входом блока преобразователей «напряжение-ток» через дополнительно введенное устройство коррекции выходной мощности имитатора с возможностью обеспечения “линейной зависимости” между выходной мощностью и амплитудой элементов сигнатуры.

Сущность полезной модели поясняется рисунками фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.

На фиг. 1 приведена схема имитатора тепловых объектов. На фиг. 2 показана характерная зависимость коэффициента передачи Кп устройства коррекции от уровня входного сигнала. На фиг. 3 - зависимость мощности светового потока Ф_мВт оптического излучателя 5 от амплитуды элементов сигнатуры с учетом характеристики коэффициента передачи введенного устройства коррекции (“б”) и зависимость мощности светового потока Ф_мВт [2] при отсутствии устройства коррекции (“в”).

На фиг. 1 приняты следующие условные обозначения: 1 - пульт управления; 2 - микроконтроллер; 3 - цифровой аналоговый преобразователь; 4 - блок преобразователей «напряжение-ток»; 5 - источник оптического излучения; 6 - устройство коррекции; ПК - персональный компьютер; “а” - амплитудно-временная диаграмма сигнатуры U_c(t) с характерными точками 1,2, …5. Точка 4 на диаграмме соответствует элементу сигнатуры с максимальным уровнем - U_{с max}.

Работа устройства (фиг. 1) заключается в следующем. С персонального компьютера (ПК) предварительно осуществляется запись цифровых кодов сигнатуры N типовых объектов в постоянно-запоминающее устройство микроконтроллера (2). В режиме имитации излучения (сигнатуры) N_i типового объекта в процессе тестирования аппаратуры по команде с пульта управления (1) инициируется соответствующей код сигнатуры Ni объекта. С выхода микроконтроллера (2) выбранная “сигнатура” в цифровой форме подается на вход преобразователя «ЦАП» (3) и далее в аналоговом виде диаграмма (“а” на фиг.1) поступает на вход устройства коррекции (6), коэффициент передачи Кп которого зависит от уровня элементов сигнатур (фиг. 2). При этом коэффициент передачи для элемента сигнатуры в точке 4 (максимальный уровнем Uс max. (фиг. 1а)) Кп₄=1, а для элементов сигнатур с уровнями ниже U_max коэффициент передачи Кп устройства коррекции изменяется в пределах от 1,5…2 до 1, что позволяет компенсировать эффект нелинейности мощности излучения полупроводниковых оптических излучателей (фиг. 3б, в,) и, соответственно, повысить достоверность воспроизведения соотношения амплитуд элементов сигнатуры имитируемого типового объекта.

Устройство коррекции с коэффициентом передачи Кп, зависящим от уровня входного напряжения (зависимость Кп=f(U) на фиг. 2) может быть реализовано, например, по известной схеме логарифмического усилителя [3] (Михалев П. Микросхемы логарифмических усилителей традиционной схемотехники // Компоненты и технологии №8, 2008 г., С. 51).

На фиг. 4 приведена одна из возможных схем устройства коррекции, а на фиг. 5 - характерная зависимость напряжения на полупроводниковом диоде от тока (U_D=f(I)).

На фиг. 4 и фиг. 5 приняты следующие условные обозначения: 7 - преобразователь напряжения-ток устройства коррекции, ПНТ-К; 8 - операционный усилитель, У; D - диод полупроводниковый; R1, R2 - резисторы, определяющие коэффициент усиления операционного усилителя R1\R2; R* - резистор для корректировки зависимости напряжения на диоде (при необходимости); U_вх, U_вых - входное и выходное напряжения устройства коррекции; U_D - напряжение на диоде; I_D - ток диода; U_{D мах}, I_{D. мах} - максимальные значения напряжения и тока полупроводникового диода (D), соответствующие уровню элемента сигнатуры в точке 4 с максимальным уровнем U_{с max}. (фиг. 1a).

Работа устройства коррекции (фиг. 4) заключается в следующем. Входное напряжение U_вх поступает на преобразователь ПНТ-К (7) и далее на диод D, напряжения (фиг. 5), c которого усиливается в усилителе 8. Очевидно, для элемента сигнатуры в точке 4 (максимальный уровнем U_{с max}. (фиг. 1а)) усилитель 8 должен обеспечить коэффициент передачи корректора Кп=1. Для выполнения указанного условия коэффициент усиления:

Практическое устройство реализуется на основе ультрафиолетового диода UVTOP280HS или инфракрасного диода АЛ164 Г5, в зависимости от диодов источника излучения, а также стандартных радиотехнических компонентов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент № 150881 от 02.02.2015 г., Имитатор тепловых объектов, Перцович А.С., Бутузов В.В., Скворцов Б.В., Носиков В.А., Ершова Т.А. (Прототип).

2. Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства: Учеб. пособие. - М.: Эко - Трендз, 2006 г., стр. 91.

3. Михалев П. Микросхемы логарифмических усилителей традиционной схемотехники // Компоненты и технологии №8, 2008 г., С. 51-53.

4. Величко Д.В., Губанов В.Г. Полупроводниковые приборы и устройства: Учеб. пособие - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2006 г., стр. 49-51.

5. Кисель В.А. Аналоговые и цифровые корректоры: Справочник. -М.: Радио и связь, 1986 г.

6. Мамий А.Р., Тлячев В.Б. Операционные усилители. - Майкоп: АГУ, 2005 г.

Реферат

Имитатор тепловых объектов, содержащий: источник оптического излучения, блок преобразователей «напряжение-ток», выход которого соединен с входом источника оптического излучения; цифровой аналоговый преобразователь; микроконтроллер с возможностью записи кодов сигнатур N объектов и пульт управления, с возможностью включения программ имитации Nтипового объекта, выход которого через микроконтроллер соединен с входом цифрового аналогового преобразователя, отличающийся тем, что выход цифрового аналогового преобразователя соединен с входом блока преобразователей «напряжение-ток» через дополнительно введенное устройство коррекции выходной мощности имитатора с возможностью обеспечения «линейной зависимости» между выходной мощностью и амплитудой элементов сигнатуры.

Формула

Имитатор тепловых объектов, содержащий: источник оптического излучения, блок преобразователей «напряжение-ток», выход которого соединен с входом источника оптического излучения; цифровой аналоговый преобразователь; микроконтроллер с возможностью записи кодов сигнатур N объектов и пульт управления, с возможностью включения программ имитации N_i типового объекта, выход которого через микроконтроллер соединен с входом цифрового аналогового преобразователя, отличающийся тем, что выход цифрового аналогового преобразователя соединен с входом блока преобразователей «напряжение-ток» через дополнительно введенное устройство коррекции выходной мощности имитатора с возможностью обеспечения «линейной зависимости» между выходной мощностью и амплитудой элементов сигнатуры.