CC BY
0
РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ И КОНТРОЛЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Карасев Николай Сергеевич
магистрант
Арзамасский политехнический институт, (филиал) Нижегородский государственный технический университет
им. Р.Е. Алексеева РФ, г. Арзамас E-mail: [email protected]
Свердлов Ростислав Валерьевич
канд. техн. наук, доц., Арзамасский политехнический институт, (филиал) Нижегородский государственный технический университет
им. Р.Е. Алексеева РФ, г. Арзамас E-mail: [email protected]
DEVELOPMENT OF A TRANSMISSION AND CONTROL DEVICE TELEMETRY INFORMATION
Nikolay Karasev
Master's degree Arzamas Polytechnic Institute, (branch) Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseev,
Russia, Arzamas
Rostislav Sverdlov
Candidate of technical sciences, associate professor, Arzamas Polytechnic Institute, (branch) Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseev,
Russia, Arzamas
АННОТАЦИЯ
Целью исследования является разработка устройства передачи и контроля телеметрической информации. Было определенно, что разработка устройства передачи и контроля телеметрической информации для оптимальной организации процесса оперативного учета электропитания промышленных объектов является актуальной задачей. В ходе работы, были определенны методы взаимодействия устройства с центральным пунктом сбора информации. Разработана функциональная схема устройства. Был определен материал корпуса устройства и метод производства печатной платы.
ABSTRACT
The purpose of the study is to develop a device for transmitting and controlling telemetry information. It was determined that the development of a device for transmission and control of telemetry information for the optimal organization of the process of operational accounting of power supply of industrial facilities is an urgent task. In the course of the work, the methods of interaction of the device with central information collection point were determined. The functional scheme of the device has been developed. Was the material of the device body and method of production of the PCB.
Ключевые слова: телеметрия, энергоснабжение, печатная плата, устройство, микроконтроллер.
Keywords: telemetry, power supply, printed circuit board, device, microcontroller.
Библиографическое описание: Карасев Н.С., Свердлов Р.В. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ И КОНТРОЛЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЩИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 12(129). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/18973
В настоящее время широкое применение в промышленности, на транспорте и в быту находят устройства оперативного контроля состояния технологических процессов, устройства выявления отклонений контролируемых параметров от номинальных значений и передачи этой телеметрической информации на центральный пункт обработки и хранения полученных данных. Одним из вариантов такой телеметрической системы является оперативный контроль и учет поставляемой электрической энергии потребителям, разбросанных в пространстве. Важное значение имеет сбор и долговременное хранение информации, как с точки зрения набора статистических данных, так и для предотвращения аварийных ситуаций. В связи с этим в задании на дипломный проект поставлена задача обеспечить оперативный контроль энергоснабжения, предусмотреть возможность сопряжения измерительной системы с бортовой ЭВМ, и как следствие - с ее носителями информации. Так как строить выделенный канал передачи информации экономически невыгодно, в дипломном проекте поставлена задача использовать имеющуюся электросеть для передачи телеметрической информации.
Для организации надежного контроля и учета электропитания требуется квалифицированный,
хорошо обученный обслуживающий персонал, способный на больших, рассредоточенных в пространстве объектах непрерывно контролировать и в, последующем, управлять потоками энергоснабжения, и вовремя реагировать на отклонения от номинального режима. Постоянное совершенствование технологического производства требует использования современных средств электронного контроля и управления, внедрения новых видов обработки сигналов, значительно повышающих качество передачи информации, и ее использование для обратного воздействия на объект управления.
В связи с этим, появляется проблема разработки и внедрения современных электронных средств контроля и управления, сводящих к минимуму участие человека в процессы измерения и контроля. Такой подход обеспечит надежный оперативный контроль и экологическую безопасность. Поэтому разработка устройства передачи и контроля телеметрической информации для оптимальной организации процесса оперативного учета электропитания промышленных объектов является актуальной задачей.
Структурная схема иерархической цифровой системы телеметрии представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема иерархической цифровой системы телеметрии
Первичной информацией для цифровой системы являются счетчики учёта электроэнергии Сч1 - Счм а также датчики контроля состояния устройств, расположенных в промежуточных пунктах подачи электроэнергии Д1 - Дм, такие как датчики предельного уровня масла трансформатора, состояние автоматов и т.п. Для сбора подобной информации необходимо предусмотреть мультиплексор Мх, управляемый микроконтроллером Мк.
С помощью СПП электросеть организована в мультиплексную линию телеметрии, содержащую абонентские, районные и центральный пункты сбора, контроля и управления. Центральный пункт сбора информации содержит персональный компьютер, связанный с системой через интерфейс.
Функциональная схема устройства передачи и контроля телеметрической информации представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Функциональная схема устройства передачи и контроля телеметрической информации
Разрабатываемая цифровая система телеметрии имеет канал передачи контрольно-измерительной информации и устройства контроля параметров электрооборудования в различных пунктах иерархии. Первичная информация от источников (счетчиков электроэнергии и датчиков) к узлам обработки и передачи поступает через мультиплексоры MUX, имеющие дискретные INT1 - INT8 и число-импульсные INT9 - INT16 входы. Для управления мультиплексированием используется схема управления, содержащая 4-х разрядный двоичный счетчик СТ2 и четырехвходовую схему совпадения. Информационно мультиплексоры связаны с микроконтроллерами МК 4-х проводной шиной А0 - А3.
Микроконтроллеры МК1 - МК2 осуществляют управление процессом передачи информации в электросеть через сетевые приёмопередатчики СПП. Система имеет возможность наращивать функции управления и адаптироваться под конкретный комплект управляемых узлов путем замены или увеличения числа программных модулей.
Одной из важнейших задач, стоящих перед конструктором на стадии разработки изделия, является правильный выбор применяемых в конструкции материалов и покрытий. Этот выбор производится с учетом следующих факторов:
• условий эксплуатации;
• физических параметров;
• стоимости;
• -ехнологичности;
• вида производства;
• снижения веса, габаритов;
• повышения надежности.
Данное устройство предназначено для работы в лабораторных условиях. На него не будут воздействовать вредные факторы. Решающими факторами в нашем случае будут являться технологичность изготовления и широкое распространение материалов.
Корпус и лицевая панель должны предохранять устройство от механических повреждений, то есть обладать достаточной прочностью и небольшим весом.
Наиболее оптимальным материалом, отвечающим этим требованиям, является листовой сплав Д16АТ толщиной 2 мм.
Этот материал обладает повышенной коррозийной стойкостью, в три раза легче стали, хорошо сваривается и поддается механической обработке.
В разрабатываемом устройстве окраске подлежат только внешние элементы корпуса и лицевая панель. Окраска производится по предварительно нанесенной грунтовке ГФ 0,21 эмалью ПФ-233 серого цвета. Окрашиваются внешняя и внутренняя поверхности корпуса и лицевой панели. На лицевую и заднюю панели надписи нанесены черной краской НЦ-25.
Для обеспечения необходимой жёсткости печатной платы выбираем значение толщины основания печатной платы 1,5мм (жёсткость пропорциональна толщине в кубе). Таким образом, выбираем материал печатной платы стеклотекстолит СФ2-20-1,5 ГОСТ 10316- 78.
Поскольку проектируемая печатная плата двусторонняя с наличием металлизации отверстий, то выбираем комбинированный позитивный метод изготовления печатной платы. Из технологических соображений выбираем фотохимический способ нанесения рисунка.
Обе печатные платы с целью защиты от влаги покрыть бесцветным лаком УР-231 в несколько слоев.
Список литературы:
1. Хоровиц, П. Искусство схемотехники: Учебное пособие в 2-х томах, пер. с англ. / под ред. Гальперина М.В. [Текст] / Хоровиц П., Хилл У. - М.: Мир, 1983. - 484с.
2. Справочник радиоэлектронных элементов том 1-6 -Москва: ИДДК 1999 г.
3. Сташин, В.В. Примеры проектирования устройств и систем на основе однокристального микроконтроллера: Учебное пособие [Текст] / Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. - М.: Заочный институт повышения квалификации ИТР ЦП ВНТО им С.И. Вавилова 1989 г - 350 с.
4. Лавриенко, В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам: Справочник [Текст] / Лавриенко В.Ю. -Киев: Техника 1977г - 375с.
5. Новаченко, И.В. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры [Текст]: справочник / И.В. Новаченко, В.М. Петухов, И.П. Блудов, А.В. Юровский. - М.: КубК-а, 1995. - 384 с.
