Прилад для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації

Реферат: Прилад для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації, складається з розрядно-оптичного пристрою, джерела електричного поля високої напруженості, засобу вимірювання з фотодіодом, аналогоцифрового перетворювача, мікроконтролера з програмним забезпеченням та адаптерів USB/СОМ портів. Додатково містить Bluetooth модуль. Керування тривалістю імпульсів вихідної напруги джерела електричного поля, попередня обробка фотосигналу та віддалений зв'язок приладу із персональним комп'ютером здійснюється за допомогою відповідного програмного забезпечення у мікроконтролері. UA 106680 U (12) UA 106680 U UA 106680 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до приладів для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації, і може бути використаний у приладах контролю якості та стану рідин та твердих тіл. Відомий прилад для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації, описаний у статті "Устройство для экспресс исследования функционального состояния организма человека", авторів Добровольского Ю.Г. та Шабашкевича Б.Г. Актуальні проблеми транспортної медицини. - № 4. - Т. 2. - 2010. - с. 116121 [1], який містить генератор імпульсів, розрядно-оптичний пристрій, об'єднаний з фотоприймальним блоком, вимірювальний блок, переривач імпульсів напруги, блок порівняння виміряного сигналу з еталонним, при цьому як фотоприймальна блока виступає фотометрична головка, що складається з кремнієвого фотодіода зі світлофільтром, корегуючим спектральну характеристику фотодіода під криву видимості ока. Недоліки згаданого приладу для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації, полягають у тому, що він не забезпечує функції передачі результатів вимірювання до персонального комп'ютера, що обмежує аналіз результатів вимірювання, і, відповідно, не може забезпечувати віддаленого сполучення приладу з персональним комп'ютером за допомогою радіоканалу. Близьким до запропонованої корисної моделі є прилад для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації, описаний в патенті України на корисну модель № 77327. Прилад для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації авторів Добровольського Ю.Г. та Прохоров Г.В. Бюл. № 3. 11.02.2013 [2], який складається з розрядно-оптичного пристрою, джерела електричного поля високої напруженості та засобу вимірювання з фотодіодом і додатково містить попередній підсилювач фотоструму фотодіода, аналого-цифровий перетворювач, мікроконтролер та адаптери USB/СОМ портів, при цьому попередня обробка фотосигналу здійснюється за допомогою відповідного програмного забезпечення. Недоліки згаданого приладу для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації наступні. Відсутність функції забезпечення віддаленого сполучення приладу для контролю світлових та енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації з персональним комп'ютером. Задача - забезпечення віддаленого сполучення приладу для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації з персональним комп'ютером. Технічне рішення поставленої задачі досягається тим, що: 1. Згідно з Фіг. 1, мікроконтролер (6) з'єднаний, окрім адаптера USB порту (7), із Bluetooth модулем (8), при цьому керування тривалістю імпульсів вихідної напруги джерела електричного поля, попередня обробка фотосигналу та віддалений зв'язок приладу із персональним комп'ютером здійснюється за допомогою відповідного програмного забезпечення, завантаженого у мікроконтролер (6). Відповідність критерію "новизна" запропонованому приладу для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. Промислове використання корисної моделі не вимагає великих витрат, спеціальних матеріалів та технологій, його реалізація можлива на виробництвах України і за її межами. Приклад конструкції приладу для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації Прилад для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації містить іскровий генератор, з якого на електрод розрядно-оптичного пристрою подаються пакети імпульсів тривалістю 5 мс з частотою 50 Гц та напругою до 15000 В, при цьому кожен пакет в свою чергу складається з окремих імпульсів, частота слідування яких регулюється в діапазоні від 50 до 10000 Гц. Розряднооптичний пристрій виконаний у корпусі із текстоліту марки А (ГОСТ 5-78), який відрізняється високими значення пробивної напруги - до 15 кВ. Розрядний проміжок виконано з оптичного скла марки КУ-1, яке має коефіцієнт пропускання не менше 0,95 у спектральному діапазоні від 200 до 2000 нм. Його товщина складає близько 700 мкм. Оптично прозорий електрод діаметром 60 мм виготовлявся з латунної сітки Л-80 діаметр волокна якої 0,1 мм. Комірки сітки мають розмір 0,160,16 мм. Електрод з сітки Л-80 з'єднується з іскровим генератором високої напруги 1 UA 106680 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відповідним провідником із роз'ємом. До складу фотоприймального блока входить фотодіод ФД288В на основі кремнію, який є чутливим у спектральному діапазоні 300-1000 нм. У конструкції приладу використаний попередній підсилювача на основі мікросхеми МАХ 420 СРА, яка -12 -10 здійснює попереднє підсилення фотосигналу від 10 до 4 10 А. Подальше підсилення фотосигналу до потрібної величини забезпечується підсилювачем постійної напруги КР140УД1408А. Блок цифрування представлений 16-розрядним аналогово-цифровим перетворювачем AD7705. Як мікроконтролера використаний прилад фірми Atmel AT90USB1286, який має вбудовані контролери USB/COM. Віддалене сполучення приладу з персональним комп'ютером здійснюється за допомогою Bluetooth модуля LMX9838SB/NOPB фірми Texas Instruments, який має робочу частоту 2,4 ГГц, режим роботи: приймач/передавач, версія стандарту протоколу Bluetooth 2.0 Class 2, підтримувані профілі SPP, GAP, SDAP, інтерфейс UART, потужність передатчика 4 дБ, чутливість приймача - 80 дБ. В складі модуля LMX9839 об'єднані всі компоненти, необхідні для реалізації Bluetooth-вузла класу 2 - антенна, кварцовий резонатор, 16-ти бітний RISC-процесор, радіочастотний трансивер діапазону 2,4 ГГц. Керування тривалістю імпульсів вихідної напруги джерела електричного поля, попередня обробка фотосигналу та віддалений зв'язок приладу із персональним комп'ютером здійснюється за допомогою відповідного програмного забезпечення, завантаженого у мікроконтролер. Представлена корисна модель пояснюється кресленням, на якому представлено блок-схему приладу для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації за п. 1 з показом руху електричного струму від іскрового генератора до розрядно-оптичного пристрою, а також із рухом та перетворенням фотоструму від його генерації у фотоприймальному блоці до потрапляння цифрованого сигналу у персональний комп'ютер за допомогою віддаленого сполучення (Bluetooth модуля LMX9838SB/NOPB). Робота заявленого пристрою. При включенні іскрового генератора (1) на електрод розрядно-оптичного пристрою подаються пакети імпульсів тривалістю 5 мс з частотою 50 Гц та напругою до 15000 В, при цьому кожен пакет в свою чергу складається з окремих імпульсів, частота слідування яких регулюється в діапазоні від 50 до 10000 Гц. При цьому в розрядному проміжку розряднооптичного пристрою (2) з'являється зображення об'єкта, який розташований на його поверхні, відоме під назвою газорозрядної візуалізації, описаної зокрема у статті "Изучение физики процесса газорозрядной визуализации ("Эффект Кирлиан"), авторів Баньковского Н.Г. та Короткова К.Г. Листи в ЖТФ. - 1982. - 8. 4. - С. 216-220 [3]. Це зображення створює потік оптичного випромінювання, яке створює фотострум у фотодіоді ФД-288В, який входить до складу фотоприймального блока (3). Фотосигнал, отриманий у фотоприймальному блоці (3) надходить на попередній підсилювач (4), який загально описаний у статті "Модуль сопряжения измерительного прибора с персональным комп'ютером", авторів Воробця ГЛ., Воропаєвої С.Л., Добровольського Ю.Г., Шабашкевича Б.Г., Юрьева В.Г. в Науковому віснику Чернівецького університету. Комп'ютерні системи та компоненти. - 2011. - Т. 2. - Вип. 2. - С. 53-56 [4]. У конструкції приладу використаний попередній підсилювач на основі мікросхеми МАХ 420 СРА, яка здійснює попереднє підсилення -12 -10 фотосигналу від 10 до 4 10 А, що на два порядки більше, ніж у відомих аналогів. Подальше підсилення фотосигналу до потрібної величини забезпечується підсилювачем постійної напруги КР140УД1408А. В подальшому підсилений фотосигнал цифрується за допомогою 16-розрядного аналогоцифрового перетворювача AD7705 (5) і передається до мікроконтролера фірми Atmel AT90USB1286 (6), який має вбудовані контролери USB/COM (7). У мікроконтролері цифрований фотосигнал обробляється за допомогою відповідного програмного забезпечення та перетворюється на енергетичні одиниці, які за допомогою вбудованих контролерів USB/СОМ портів, передається до персонального комп'ютера (8). Віддалене сполучення приладу з персональним комп'ютером здійснюється за допомогою Bluetooth модуля LMX9838SB/NOPB фірми Texas Instruments, який має робочу частоту 2,4 ГГц, режим роботи: приймач\передавач, версія стандарту протоколу Bluetooth 2.0 Class 2, підтримувані профілі SPP, GAP, SDAP, інтерфейс UART, потужність передатчика 4 дБ, чутливість приймача - 80 дБ. В складі модуля LMX9839 об'єднані всі компоненти необхідні для реалізації Bluetooth-вузла класу 2 - антенна, кварцовий резонатор, 16-ти бітний RISC-процесор, радіочастотний трансивер діапазону 2,4 ГГц. Мікроконтролер фірми Atmel AT90USB1286 має розвинену периферію, що дозволяє 2 комфортно працювати з шиною І С, клавіатурою та LCD. Саме мікроконтролер містить програмне забезпечення для керування тривалістю імпульсів вихідної напруги джерела 2 UA 106680 U 5 10 електричного поля, попередньої обробки фотосигналу та віддалений зв'язок приладу із персональним комп'ютером за допомогою Bluetooth модуля LMX9838SB/NOPB. Застосування цифрової обробки фотосигналу та перетворення його у програмні коди за допомогою мікроконтролера, а також адоптація отриманого сигналу для передачі в персональний комп'ютер не тільки через USB, або СОМ порти, а і через Bluetooth модуля LMX9838SB/NOPB, дозволяє забезпечити не лише сполучення приладу з комп'ютером та віддалений доступ до нього, що відповідає задачі корисної моделі, а подальшу обробку результатів вимірювання енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації. Таким чином, конструкція приладу для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації, забезпечує його віддалене сполучення з персональним комп'ютером. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Прилад для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації, який складається з розрядно-оптичного пристрою, джерела електричного поля високої напруженості, засобу вимірювання з фотодіодом, аналогоцифрового перетворювача, мікроконтролера з програмним забезпеченням та адаптерів USB/СОМ портів, який відрізняється тим, що додатково містить Bluetooth модуль, при цьому керування тривалістю імпульсів вихідної напруги джерела електричного поля, попередня обробка фотосигналу та віддалений зв'язок приладу із персональним комп'ютером здійснюється за допомогою відповідного програмного забезпечення у мікроконтролері. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3