СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ ДАЛЬНОСТИ
PULSE COUNTER FOR A DIGITAL RANGE FINDER

Изобретение относится к радиопеленгации, измерению расстояния или скорости с использованием радиоволн, определению местоположения или обнаружению объектов с использованием отражения радиоволн и может использоваться для измерения дальности до цели в обзорных радиолокационных станциях (РЛС), дальномерах артиллерийской разведки с цифровой обработкой сигналов и конкретно к счетчику импульсов, являющегося одним из основных элементов любого дальномера.
Сравнительный анализ различных методов измерения дальности позволил обосновать необходимость использования цифрового метода измерения дальности до цели в артиллерии.
Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - показана функциональная схема счетчика импульсов цифрового измерителя дальности;
Фиг. 2 - принципиальная схема счетчика импульсов цифрового измерителя дальности, где:
Atmega16 - Микроконтроллер;
LCD1602 - Индикатор;
NE555 - Таймер;
К561ТР2 - Триггер;
КР1561ЛИ2 - Логический элемент «И»;
R1, R2 - Подстроечные резисторы (10 кОм);
С1, С2 - Конденсаторы (0,01 мкФ).
Фиг. 3 - программирование микроконтроллера счетчика импульсов цифрового измерителя дальности;
Фиг. 4 - вид сверху счетчика импульсов цифрового измерителя дальности;
Фиг. 5 - вид крышки счетчика импульсов цифрового измерителя дальности с обратной стороны;
Фиг. 6 - вид сверху счетчика импульсов цифрового измерителя дальности без верхней крышки.
В целом счетчик импульсов цифрового измерителя дальности функционирует следующим образом.
На фиг. 9 показана структурная схема счетчика импульсов цифрового измерителя дальности.
Питание счетчика импульсов цифрового измерителя дальности осуществляется от батареи номиналом 9V, через регулируемый преобразователь напряжения (фиг. 8), на выходе напряжение составляет 4.4V, которое поступает на входы генератора тактовых импульсов, микроконтроллера и индикатора (фиг. 10). Регулятор напряжения реализован на микросхеме LM2596.
При включении переключателя S1 генератор вырабатывает последовательность тактовых импульсов (фиг. 7), которые с выхода 3 поступают на вход счетчика (Т1) микроконтроллера (фиг. 10). Генератор тактовых импульсов собран на микросхеме NE555.
сч
з
c
сч
сч
Счетчик подсчитывает тактовые импульсы до момента нажатия кнопки S3 (цель). Момент нажатия соответствует времени прихода сигнала от цели, находящейся на определенной дальности. Подсчитанное количество тактовых импульсов сохраняется в одном из регистров микроконтроллера, при этом счетчик не останавливается и продолжает считать импульсы. По подсчитанному счетчиком числу N счетных импульсов (следующих с периодом Т), поступающих на счетчик, определяется время запаздывания t=TN и дальность до цели Д=cTN/2, где сТ/2=k постоянная величина.
Подсчитанное количество импульсов умножается на k, что соответствует дальности до цели. После этого дальность до цели выводится на индикатор. При нажатии кнопки S2 (сброс) микроконтроллер устанавливается в начальное состояние (обнуляется). При достижении дальности больше 100 км микроконтроллер так же устанавливается в начальное состояние.
Микроконтроллер собран на микросхеме Atmega16, а индикатор дальности - на микросхеме LCD 1602. Весь процесс работы микроконтроллера запрограммирован на языке высокого уровня программирования С++. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2022667944 от 19 октября 2022 г. «Программа для работы счетчика импульсов цифрового измерителя дальности».
Заявляемое изобретение предлагает разработанные структурную и принципиальную схемы цифрового измерителя дальности на базе микроконтроллера Atmega16.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением:
1. Расчет надежности показал, что предлагаемый счетчик импульсов цифрового измерителя дальности обладает низкой интенсивностью отказов (), высокой наработкой на отказ (Т=518 часов) и высокой вероятностью безотказной работы (p(t)=0,9).
2. Получена высокая точность измерения дальности (Δd=1 м) с помощью предлагаемого счетчика импульсов цифрового измерителя дальности.
3. Проведенная оценка стоимости показал, что на разработку одного устройства необходимо 9 радиоэлементов по рыночной стоимости 2329 рублей (по ценам августа 2022 г.).
4. Все необходимые радиоэлементы являются общедоступными.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Горбачева, В.М. Надежность электрорадиоизделий / В.М. Горбачева. - Москва: 22ЦНИИИ МО РФ, 2006. - 641 с. - Текст: непосредственный.
2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2022667944 от 19 октября 2022 г. «Программа для работы счетчика импульсов цифрового измерителя дальности».
2. Дружинин, Г.В. Теория надежности радиоэлектронных систем в примерах и задачах / Г.В. Дружинин. - Москва: Энергия, 1976. - 448 с.: ил. - Текст: непосредственный.
3. Кондрашин, В.А. Радиотехнические системы / В.А. Кондрашин. - Санкт- Петербург: МВАА, 2017. - 522 с. - Текст: непосредственный.
4. Сосулин, Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации / Ю.Г. Сосулин. - Москва: Радио и связь, 1992. - 304 с.: ил. - Текст: непосредственный.
5. Финкельштейн, М.И. Основы радиолокации / М.И. Финкельштейн. - Москва: Радио и связь, 1983. - 352 с. - Текст: непосредственный.
6. Фролов, В.В. Язык радиосхем / В.В. Фролов. - Москва: Радио и связь, 1988. - 128 с. - Текст: непосредственный.
7. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы / В.Л. Шило. - Москва: Радио и связь, 1989. - 352 с.: ил. - Текст: непосредственный.
8. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации / Я.Д. Ширман. - Москва: Советское радио, 1970. - 569 с. - Текст: непосредственный
9. Белов А.В. Микроконтроллеры AVR: от азов программирования до создания практических устройств / А.В. Белов - СПб: Наука и техника, 2020. - 544 с. - Текст: непосредственный.