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, аналоговоцифрового перетворювача, мікроконтролера з програмним забезпеченням та адаптерів USB/СОМ портів. Додатково містить інфрачервоний порт (IrDA-порт). Керування тривалістю імпульсів вихідної напруги джерела електричного поля, попередня обробка фотосигналу та зв'язок приладу із персональним комп'ютером через інфрачервоний порт здійснюється за допомогою відповідного програмного забезпечення, завантаженого у мікроконтролер. UA 106681 U (12) UA 106681 U UA 106681 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 використана 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 фотоприймальний блок виступає фотометрична головка, що складається з кремнієвого фотодіода зі світлофільтром, корегуючим спектральну характеристику фотодіода під криву видності ока. Недолік згаданого розрядно-оптичного пристрою полягає у тому, що він не може передавати інформацію на персональний комп'ютер без наявності USB кабелю, а це значно ускладнює роботу в польових умовах. Зокрема, згаданий розрядно-оптичний пристрій не практичний через використання USB кабелю, який є вразливим до температури, вологи та різних механічних пошкоджень. Близьким до запропонованої корисної моделі є прилад для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації, описаний 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, аналогово-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 бездротового сполучення приладу для контролю світлових та енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації з персональним комп'ютером. Задача - забезпечення бездротового сполучення приладу для контролю енергетичних характеристик оптичного випромінювання, створюваного в умовах газорозрядної візуалізації з персональним комп'ютером. Технічне рішення поставленої задачі вирішується тим, що: 1. Згідно з Фіг. 1, мікроконтролер (6) з'єднаний, окрім адаптера USB порту (7), із інфрачервоним портом (IrDA-порт, ) (8), при цьому керування тривалістю імпульсів вихідної напруги джерела електричного поля, попередня обробка фотосигналу та зв'язок приладу із персональним комп'ютером через інфрачервоний порт 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 значеннями 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 106681 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, який -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 мікроконтролер використаний прилад фірми Atmel AT90USB1286, який має вбудовані контролери USB/COM. Бездротове сполучення приладу з персональним комп'ютером здійснюється за допомогою інфрачервоного адаптера Tekram IR-210 фірми Tekram, який має максимальну швидкість передачі даних до 115200 біт/сек. і молсе підтримувати швидкості 115.2К, 57.6К, 38.4К, 19.2К, 9.6К, живиться від послідовного порту. Ефективна відстань для прийому даних від 1 до 100 см у нормальному оточуючому середовищі. Адаптер підтримує специфікацію IrDA 1.0 та підтримується оболонками Windows 95, Windows 98SE, Windows ME, Windows 2000, Windows XP. Попередня обробка фотосигналу та зв'язок приладу із персональним комп'ютером через інфрачервоний порт здійснюється за допомогою відповідного програмного забезпечення, завантаженого у мікроконтролер. На кресленні 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 бездротового сполучення приладу через інфрачервоний адаптер (Tekram IR-210). 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 ("Эфект Кирлиан"), авторів Баньковского Η.Γ. 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 Г.І., 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]. Попередній підсилювача на основі -12 -10 мікросхеми МАХ 420 СРА здійснює попереднє підсилення фотосигналу від 10 до 4·10 А. Подальше підсилення фотосигналу до потрібної величини забезпечується підсилювачем постійної напруги КР140УД1408А. Підсилений фотосигнал цифрується за допомогою 16розрядного аналогово-цифрового перетворювача AD7705 (5) і передається до мікроконтролера 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, або за допомогою бездротового сполучення - інфрачервоного адаптера Tekram IR-210 зі швидкістю до 115200 біт/сек. передається до персонального комп'ютера (8). Передача даних через 14 порт здійснюється на відстані від 1 до 100 см у нормальному оточуючому середовищі. Передача та відображення даних оболонками Windows 95, Windows 98SE, Windows ME, Windows 2000, Windows XP у комп'ютері здійснюється завдяки спеціалізованому програмному забезпеченню, завантаженому до мікроконтролер (6) та до комп'ютера (8). 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 електричного поля, попередньої обробка фотосигналу та бездротове сполучення приладу із персональним комп'ютером за допомогою інфрачервоного адаптера Tekram IR-210. 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 інфрачервоний адаптер 2 UA 106681 U 5 Tekram IR-210, дозволяє забезпечити не лише сполучення приладу з комп'ютером та бездротовий 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 бездротове сполучення з персональним комп'ютером. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 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, аналоговоцифрового перетворювача, мікроконтролера з програмним забезпеченням та адаптерів USB/СОМ портів, який відрізняється тим, що додатково містить інфрачервоний порт (IrDAпорт), при цьому керування тривалістю імпульсів вихідної напруги джерела електричного поля, попередня обробка фотосигналу та зв'язок приладу із персональним комп'ютером через інфрачервоний порт здійснюється за допомогою відповідного програмного забезпечення, завантаженого у мікроконтролер. Комп’ютерна верстка О. Рябко 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