УСТРОЙСТВО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для измерения параметров ионизирующих излучений и может быть применена при радиационном контроле жилых и производственных помещений.
Широко известны устройства детектирования, относящиеся к различным классам измерительной аппаратуры, в составе которых присутствуют узлы, относящиеся к детектору и к электронному устройству регистрации ионизирующих излучений (Каталог ЗАО «НПП «Доза» Аппаратура радиационного контроля, 2005, стр.54-55, «Ядерное приборостроение» п/р С.Б.Чебышова, М., Восточный горизонт, 2005, стр.207) Недостатком известных устройств является невозможность идентификации вновь подключенных детекторов с определением их типа и необходимость дополнительной настройки при замене детектора или его функционального узла из состава запасных инструментов и приборов (ЗИП).
Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство детектирования (радиометр) содержащее детектор и узел управления, обработки и накопления (патент РФ №2035053, 10.05.1995).
Недостатком известного устройства является необходимость настройки всего измерительного тракта после замены детектора или его функционального узла, что осложняет ремонт и обслуживание устройств детектирования, размещенных на контролируемых объектах. В устройстве не обеспечена возможность учета индивидуальных параметров детектора и
взаимозаменяемость детекторов и их функциональных узлов из состава ЗИП.
Задачей решаемой предложенной полезной моделью является обеспечение возможности идентификации вновь подключаемых детекторов, в частности внутри одного из допустимых в системе типов, упрощение обслуживания и ремонта устройства детектирования, повышение удобства эксплуатации и снижение временных затрат на замену детекторов и их функциональных узлов, расширение сферы применения устройства.
Техническим результатом от применения полезной модели является замена детекторов и их функциональных узлов из состава ЗИП без дополнительной настройки устройства детектирования за счет обеспечения возможности идентификации вновь подключаемы детекторов внутри одного из допустимых в системе типов, упрощение обслуживания и ремонта, снижение временных затрат.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство детектирования содержит детектор и узел управления, обработки и накопления, выполненные в виде отдельных конструктивно обособленных блоков, связанных между собой средствами связи. Узел управления, обработки и накопления снабжен энергонезависимым запоминающим устройством и, по меньшей мере, одним микроконтроллером, а детектор снабжен, по меньшей мере, одним идентификационным элементом, выполненным с возможностью передачи пригодной для идентификации информации на вход узла управления, обработки и накопления для обработки и распознавания детектора и его отдельных узлов.
Функциональные узлы детектора связаны посредством, по меньшей мере, одного жгута, выполненного из кабельного материала имеющего несколько токоведущих жил, снабженного, по меньшей мере, одним разъемом.
Идентификационный элемент выполнен в виде перемычки, встроенной в разъем, при этом перемычка электрически соединена с контактами разъема.
Или идентификационный элемент выполнен в виде перемычки, размещенной на отрезке кабельного материала жгута, при этом перемычка соединена со свободными от изоляции участками жил жгута.
Или идентификационный элемент выполнен в виде интегральной микросхемы, выход которой связан с входом узла управления, обработки и накопления с возможностью передачи информации.
Детектор и узел управления, обработки и накопления связаны электрически посредством жгута, выполненного из кабельного материала имеющего несколько токоведущих жил.
Жгут снабжен разъемом, а идентификационный элемент выполнен в виде перемычки, встроенной в разъем, при этом перемычка электрически соединена с контактами разъема.
Идентификационный элемент выполнен в виде перемычки, размещенной на отрезке кабельного материала жгута, при этом перемычка соединена со свободными от изоляции участками жил жгута.
Детектор и узел управления, обработки и накопления связаны по радиоканалу или волоконно-оптическими линиями связи, или в инфракрасном диапазоне, или через коммуникационные проводные кабели.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема устройства детектирования, содержащего идентификационный элемент в виде перемычки, встроенной в разъем.
На фиг.2 изображена схема устройства детектирования, содержащего идентификационный элемент в виде перемычки, размещенной на отрезке кабельного жгута.
На фиг.3 изображена схема устройства детектирования, содержащего идентификационный элемент в виде микроконтроллера.
На фиг.4 представлен алгоритм инициализации микроконтроллера при считывании кода детектора, включенного в состав устройства детектирования.
Устройство детектирования содержит детектор 1 (известный например из книги п/р С.Б.Чебышова и Д.Б.Хазанова «Ядерное приборостроение», М., ООО «Восточный горизонт», 2005 г., т.I, стр.74-78), содержащий ряд функциональных узлов 2 (такие как узел усилителя, узел фотоэлектронного умножителя, узел высоковольтного питания, узел делителя напряжения, узел согласования и т.д.) и узел управления, обработки и накопления 3 (например известный из книги п/р С.Б.Чебышова и Д.Б.Хазанова «Ядерное приборостроение», М., ООО «Восточный горизонт», 2005 г., т.II, с.11-12, или, например, может быть применено известное устройство УНО-201Е, изготавливаемое ФГУП "Приборостроительный завод" г.Трехгорный, см. http://www.imf.ru/index.php?subm=1&id=1010&sid=1&ssid=1&1sid=4&1ssid=1и т.п.). Детектор 1 и узел управления, обработки и накопления 3 выполнены в виде конструктивно обособленных блоков, связанных между собой посредством известных средств связи, обеспечивающих передачу аналоговых и/или цифровых данных по радиоканалу, волоконно-оптическими линиями связи, инфракрасными средствами связи, через коммуникационные проводные кабели, в том числе высокочастотные. Узел управления, обработки и накопления 3 снабжен энергонезависимым запоминающим устройством и, по меньшей мере, одним микроконтроллером. В энергонезависимую память устройства помещена подробная спецификация устройства детектирования - наименование, дата выпуска, заводской номер, размерность измеряемых величин, погрешности измерения, диапазоны измерения, чувствительность и т.п., все потенциально востребованные коэффициенты (необходимые для
линеаризации счетной характеристики, учета индивидуальных особенностей типа детектора, геометрические, поправочные и др.), пороговые значения (предупредительный и аварийные уставки), параметры обмена данными (сетевой адрес и скорость обмена), структура командных и ответных сообщений, формат диагностических данных. Данная функция реализована на базе микроконтроллера (микроЭВМ), интегрированного в узел управления, обработки и накопления, входящего в состав устройства. Информация передается изделию при изготовлении посредством занесения в него встроенной программы. К микроконтроллеру (микроЭВМ) предъявляются следующие требования, выполнение которых позволяет использовать его вычислительные, алгоритмические и аккумулятивные ресурсы для использования узлов управления, обработки и накопления из состава ЗИП без последующей дополнительной настройки:
- общий объем энергонезависимой памяти - не менее 64 байтов;
- объем ОЗУ - более 64 байтов;
- размер флэш-памяти - 1 Кб и выше;
- минимальное значение рабочей тактовой частоты - 1 МГц;
- минимальное достаточное число выводов корпуса - 16;
- число портов ввода/вывода - не менее 2;
Входящие в состав детектора функциональные узлы связаны посредством жгутов 4 из кабельного материала, имеющего несколько токоведущих жил. Жгут 4 снабжен разъемом 5, между электрическими контактами размещена перемычка 6, служащая идентификационным элементом. Или перемычка 6 размещена на отрезке кабельного материала жгута 4 и соединена со свободными от изоляции участками жил жгута 4. Детектор 1 и узел управления, обработки и накопления 3 соединены также посредством жгута 4. Жгут 4 снабжен разъемом 5, между электрическими контактами которого размещен идентификационный элемент в виде перемычки 6. Также перемычка 6 может быть размещена на отрезке
кабельного материала жгута 4 и соединена со свободными от изоляции участками жил жгута 4.
В качестве перемычки 6 используют материал с малым удельным сопротивлением. Наиболее распространенным способами коммутации перемычки 6 с контактами разъема 5 и жилами жгута 4 являются пайка и фиксация проводящих поверхностей прижимным винтом.
n
Работает устройство следующим образом. Потенциальные уровни на контактах разъемов или между жилами жгутов представляют собой последовательность логических битов, принимающих значения «0» при наличии постоянного напряжения, меньшего или равного половине максимально допустимого в устройстве детектирования, и значения «1» в противном случае. Соединение двух и более контактов разъемов или жил перемычкой является аппаратной операцией логического суммирования чисел в двоичном коде. Микроконтроллер узла управления, обработки и накопления 3 производит выборку и дешифрацию цифрового кода, сформированного логическими потенциальными уровнями на контактах, объединенных перемычкой. Каждому детектору (каждому функциональному узлу детектора) во встроенной программе микроконтроллера ставиться в соответствие индивидуальный код. Количество (N) различных детекторов и их функциональных узлов, однозначно идентифицируемых узлом управления, обработки и накопления 3 связано с числом (n) контактов перемычек соотношением N=2.
Интегральная микросхема 7 в составе детектора 1 (ПЗУ, триггер, набор стандартной логики), выполняя функцию идентификационного элемента, передает на вход узла управления, обработки и накопления 3 по последовательному или параллельному интерфейсу набор битов, определяющий уникальный код типового детектора (функционального узла детектора).
Часть алгоритма инициализации микроконтроллера (микроЭВМ) при считывании идентификационного кода детектора, включенного в состав устройства детектирования, относящаяся как к случаю замены узла управления, обработки и накопления, так и к ситуации, при которой производятся изменения в составе детектора или детектора полностью показана на фиг.4. После окончания времени установления рабочего режима в оперативную память микроконтроллера из энергонезависимой памяти устройства детектирования загружается подробная спецификация изделия, которое начинает функционировать по встроенной программе с учетом индивидуальных особенностей подключенного детектора.
Различные виды реализации идентификационного элемента не являются взаимоисключающими и могут быть использованы в устройствах детектирования совместно.
При замене одного или нескольких функциональных узлов детектора, либо детектора полностью, узел управления, обработки и накопления, выполненный на основе микроконтроллера, по встроенному алгоритму (программе) автоматически распознает тип подключенного детектора (функциональный узел детектора).
При применении данной полезной модели обеспечивается замена детекторов, их функциональных узлов, узла управления, обработки и накопления без дополнительной настройки из состава ЗИП. При этом нет необходимости демонтажа устройства, длительного нарушения его целостности, снижаются временные затраты и упрощается обслуживание и ремонт, возможна замена узлов на удалении от объекта мониторинга. Снижается стоимость комплекта технических средств, построенного на основе предложенного типа устройств.