УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ МАЛОГАБАРИТНЫХ НАУЧНЫХ ЭХОЛОТОВ

Полезная модель относится к области рыбопромысловой гидроакустики.
Малогабаритный научный эхолот EY500 соответствует всем необходимым требованиям для выполнения гидроакустических съемок и измерений силы цели гидробионтов на внутренних водоемах. Прибор работает на одной частоте и не оснащен интерфейсом внешней синхронизации, что делает невозможным одновременную работу двух эхолотов. Поэтому при многочастотных исследованиях отражательной способности гидробионтов, когда необходима одновременная работа двух и более приборов каждый из них создает друг другу интерференционные помехи. Эти помехи регистрируются на эхограммах в виде вертикальных полосок и в значительной степени мешают при анализе и обработке данных.
Для синхронизации совместной работы двух малогабаритных научных эхолотов EY500 потребовалось изготовить специальное устройство, которое обеспечивает одновременное излучение ультразвуковых импульсов в воду.
Устройство синхронизации представляет собой отдельный блок, подключаемый к двум эхолотам, один из которых выполняет функции "ведущего", а второй "ведомого". Подключение эхолотов к блоку осуществляется с помощью двух стандартных кабелей параллельного ввода-вывода данных и одного кабеля для передачи импульса запуска и питания микросхем по схеме представленной на рисунке 1.
"Ведущий" эхолот через разъем приемопередатчика « AUXILIARY» подключается к разъему Р1 блока синхронизации для передачи импульса
запуска и напряжения +5 В для питания цифровых микросхем последнего. Персональный компьютер (ПК) и приемопередатчик "ведомого" эхолота подключаются к разъемам Р2 и Р3 блока соответственно. Оба кабеля стандартные (25 выводов) и предназначены для параллельного ввода-вывода данных.
Принципиальная схема устройства синхронизации показана на рисунке 2 и состоит из элемента гальванической развязки микросхемы D1 (оптрон, типа АОТ128А) между приборами по линии запуска, поскольку их выходные каскады, находятся под различными потенциалами, формирователя импульса (DD2.1), выполненного на микросхеме D2 (КР1533ТЛ2) и четырех логических элементов 2И-НЕ (DD3.1, DD3.2, DD3.3 и DD3.4) микросхемы типа КР1533ЛА3.
Выбор цифровых интегральных микросхем серии КР1533 был сделан потому, что они являются маломощными, быстродействующими и предназначены для организации высокоскоростного обмена и обработки цифровой информации. Кроме этого, они изготавливаются по усовершенствованной эпитаксиально-планарной технологии и в сравнении с известными сериями логических ТТЛ микросхем обладают минимальным значением произведения быстродействия на рассеиваемую мощность.
Микросхема D2 представляет собой шесть идентичных триггеров Шмитта с инвертированием сигнала на выходе. Один из шести триггеров (DD2.1) используется в качестве формирователя импульса, который по длительности и полярности аналогичен импульсу запуска, поступающего с "ведущего" эхолота. Входы остальных пяти триггеров закорочены на корпусную клемму.
На четырех логических элементах микросхемы типа КР1533ЛА3 собраны две схемы управления с инвертированием сигнала по одному из входов. Схема управления, собранная на элементах DD3.3, DD3.4, обеспечивает возможность прерывания по вводу-выводу данных типа FIFO (первым пришел - первым вышел).
В момент прерывания формируется сигнал, по которому процессор оповещается о совершении асинхронного события. При этом исполнение текущей последовательности команд прерывается, а вместо нее выполнятся другая последовательность, соответствующая данному прерыванию. Другая схема управления - DD3.1, DD3.2 - приостанавливает или разрешает передачу импульса запуска для "ведомого" эхолота в зависимости от выбранного режима в его меню запуска.
Если режим внешней синхронизации этого эхолота выключен, на клеммы 10 и 16 разъема Р2 подается нулевой потенциал и передача импульса запуска приостанавливается.
Использование предлагаемого устройства позволяет добиться синхронизации при совместной работе двух научных эхолотов и избавиться от интерференционных помех, а значит повысить качество и достоверность получаемых данных.
На рис.1 показана схема подключения эхолотов EY500 к блоку синхронизации; на рис.2 изображена принципиальная схема устройства синхронизации работы малогабаритных научных эхолотов; на рис.3 - фото двух научных эхолотов EY500, подключенных между собой через устройство синхронизации; на рис.4 представлены для сравнения эхограмма с интерференционными помехами (вверху) и без них (внизу), полученная при совместной работе эхолотов EY500 с блоком синхронизации.
Устройство работает следующим образом.
Устройство синхронизации представляет собой отдельный блок, подключаемый к двум эхолотам, один из которых выполняет функции "ведущего", а второй - "ведомого" (рис.1).
В начале работы в меню запуска «ведомого» эхолота устанавливается режим - внешний запуск (рис.2).
При переводе приемопередатчика «ведущего» эхолота в активный режим работы, импульс запуска отрицательной полярности, через клемму 6
разъема Р1 устройства синхронизации поступает на вход 1 оптрона D1, который является элементом гальванической развязки между эхолотами. Кроме того, через клемму 1 этого же разъема от «ведущего» эхолота поступает напряжение +5 В для питания микросхем устройства. С выхода оптрона 5 инвертируемый импульс поступает на вход 1 микросхемы DD2.1, которая представляет собой триггер Шмитта с инверсией. Наличие в микросхеме элементов гистерезиса позволяет использовать ее в качестве формирователя импульса, который по параметрам аналогичный импульсу запуска «ведущего» эхолота.
Вновь сформированный импульс запуска с выхода 2 триггера DD2.1 через две схемы управления подается на приемопередатчик «ведомого» эхолота через клемму 10 разъема Р3 и происходит одновременное излучение ультразвуковых импульсов в воду, т.е. синхронная работа эхолотов.
Возможность прохождение импульса запуска через схемы управления зависит от команд поступающих на клеммы 10 и 16 разъема Р2.
Первая схема управления, выполнена на логических элементах DD3.3, DD3.4 обеспечивает прерывание в подаче импульса запуска в зависимости от изменения выполнения последовательности команд.
В момент прерывания формируется сигнал, по которому процессор компьютера оповещается о совершении асинхронного события, исполнение текущей последовательности команд прерывается, а вместо нее исполняется последовательность, соответствующая данному прерыванию.
Вторая схема управления DD3.1, DD3.2 разрешает прохождение импульса запуска в зависимости от выбора режима работы в меню запуска «ведомого» эхолота. Если режим внешней синхронизации «ведомого» эхолота выключен, на клеммы 10 и 16 разъема Р2 подается нулевой потенциал и передача импульса запуска приостанавливается.
Проверка работоспособности устройства синхронизации проводилась в период измерения силы цели рыб, находящихся в садке
в губе Кислая и показала, что устройство (рис.3) работает надежно, интерференционных помех не наблюдалось (рис.4), отмечено повышение качества и достоверности полученных данных.