ВОЛНОГРАФ ДЛЯ ОПЫТОВОГО БАССЕЙНА

Предлагаемое техническое решение относиться к микроэлектронике, в частности к системам сбора информации и может быть использовано в опытовом бассейне для измерения уровня волны и вывода графика изменения амплитуды и длины волны на персональный компьютер, что позволит поднять на новый качественный уровень проводимые испытания моделей судов.
Известно устройство для измерения параметров волны малогабаритный волнограф (патент №25089). Недостатками устройства является сложность конструкции и низкая точность измерений в связи с необходимостью дополнительных преобразований аналогового сигнала для вывода на компьютер.
Задачей изобретения, является повышение уровня точности измерения параметров волны и облегчение конструкции волнографа для использования в опытовом бассейне.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в повышении точности проводимых испытаний моделей судов.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в качестве сенсорных элементов датчиков уровня было предложено использовать электрические контакты, расположенные с постоянным шагом в одну линию на диэлектрическом основании. Вторым контактом является протяженный сплошной электрод, имеющий потенциал земли. Вода, заливая часть сенсорных контактов, замыкает их на землю, что изменяет логический уровень на выходе инвертора с единичного на нулевой.
Датчики уровня выполняются в виде двух линеек, наполовину погруженных в воду и расположенных друг за другом по ходу движения волны. Каждый датчик содержит сенсорные контакты с определенным шагом и имеет заданную длину активной области. Расстояние между сенсорными контактами четко фиксировано, что и определяет абсолютную точность измерений уровня воды.
Устройство измерительного блока представлено на фиг.1. Оно содержит генератор тактовых импульсов 1, счетчик-делитель частоты 2, дешифратор 3, регистр 4, резистор 5, мультиплексор 6, инвертор 7, контроллер 8, преобразователь уровней 9, персональный компьютер 10, дифференцирующую цепочку 11, индикатор 12, регистр 13, счетчик 14, датчик 1 15, датчик 2 16.
Устройство работает следующим образом.
С выхода тактового генератора 1 сигнал прямоугольной формы поступает на вход счетчика-делителя частоты 2. Счетчик-делитель частоты 2 имеет несколько выходов периодических сигналов. Так уменьшенная в десять раз частота тактового генератора поступает из него на счетный вход десятичного счетчика СТ10 14, предназначенного для накопления числового значения уровня в миллиметрах, выводимого на цифровой индикатор 12.
Сигналы трех младших разрядов восьмиразрядного двоичного счетчика параллельно заводятся на адресные входы всех шестнадцати мультиплексоров MUX 6 на микросхемах КМОП логики. Каждый мультиплексор 6 имеет восемь входов и один выход. Входы данных мультиплексоров соединены с сенсорными контактами, а выходы объединены в одну линию, которая через высокоомный резистор 5 подключена к напряжению питания +5 В и заведена на вход КМОП инвертора.
Для активизации одного из 16 мультиплексоров 6 с помощью входа ОЕ служит дешифратор 3 на 16 выходов. На входы дешифратора поступают четыре средних разряда восьмиразрядного двоичного счетчика.
В результате происходит периодическое поочередное подключение всех сенсорных контактов к входу КМОП инвертора 7. При выборе первого залитого водой контакта на выходе инвертора 7 формируется положительный перепад напряжения, который служит для записи десятичного значения уровня воды в миллиметрах в регистр индикатора 13 и двоичного номера сенсорного контакта в выходной регистр результата 4. Значение из этого регистра периодически забирает микроконтроллер 8 и через преобразователь уровня МАХ202 9 отправляет на главный компьютер 10.
Индикатор 12 работает в момент, когда на него поступают значения уровня волны с регистра 13, записанные в него счетчиком 14, разрешение на запись приходит от инвертора 7, в результате чего на индикаторе отображается значение уровня в миллиметрах.
В конце периода сканирования сенсорных контактов при переходе старшего разряда восьмиразрядного двоичного счетчика из нуля в единицу дифференцирующая цепь C-R2 11 вырабатывает короткий импульс, который обнуляет десятичный счетчик СТ10 14, подготавливая устройство к новому циклу работы.
Наиболее рациональной областью применения является опытовый бассейн для проведения испытаний моделей судов.