Счетчик импульсов цифрового измерителя дальности

Авторы патента:

Сумилович Евгений Александрович (RU)

H03K23/00 - Счетчики импульсов со счетными цепочками; делители частоты следования импульсов со счетными цепочками (H03K 29/00 имеет преимущество)

G01S13/72 - для двухкоординатного слежения, например для слежения по углу и дальности, радиолокационные сканирующие системы сопровождения

G01S13/00 - Системы, использующие отражение или вторичное излучение радиоволн, например радарные системы. Аналогичные системы, использующие отражение или вторичное излучение волн, в которых длина волн или тип волн несущественны (с использованием акустических волн G01S 15/00; с использованием электромагнитных волн иных, чем радиоволны G01S 17/00).

Владельцы патента RU 2792970:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к радиопеленгации и конкретно к счетчику импульсов, являющемуся одним из основных элементов любого дальномера. Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением: повышение вероятности безотказной работы и повышение точности измерения дальности. Для этого предложен счетчик импульсов цифрового измерителя дальности, который содержит входной преобразователь напряжения, таймер, первый подстроечный резистор, второй подстроечный резистор, первый конденсатор, второй конденсатор, логический элемент «И», микроконтроллер, триггер, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью подсчитывать поступившие импульсы, сохранять их в одном из регистров, умножать подсчитанное количество импульсов на коэффициент, соответствующий дальности до цели, осуществлять дешифровку данных и выводить сигналы на индикатор. 10 ил.

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.

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_сч), поступающих на счетчик, определяется время запаздывания t_з=T_cN и дальность до цели Д=cT_счN/2, где сТ_сч/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.

Счетчик импульсов цифрового измерителя дальности, содержащий входной преобразователь напряжения из 9V в 4.4V, таймер, на первый и второй входы которого поступает входное напряжение, при этом ко второму входу таймера подключен первый подстроечный резистор, к третьему входу таймера подключен второй подстроечный резистор и первый конденсатор, общая точка соединения подстроечных резисторов подключена к четвертому входу таймера, к пятому входу таймера подключен второй конденсатор, соединенный с первым конденсатором и общей шиной, шестой вход таймера подключен к общей шине, а выход таймера подключен к первому входу логического элемента «И», выход логического элемента «И» подключен к входу микроконтроллера, второй вход логического элемента «И» подключен к выходу триггера, первый и второй входы которого подключены к входам микроконтроллера, который выполнен с возможностью подсчитывать поступившие импульсы, сохранять их в одном из регистров, умножать подсчитанное количество импульсов на коэффициент, соответствующий дальности до цели, осуществлять дешифровку данных и выводить сигналы на индикатор.

Изобретение относится к цифровой технике в делителях частоты с большим коэффициентом деления при асинхронных входных сигналах и может быть использовано в космической, авиационной, кораблестроительной и других отраслях. Техническим результатом является построение делителей частоты с увеличенным коэффициентом деления и большей надежностью при асинхронных входных сигналах.

Счетчик групповой структуры с сохранением количества единиц в группах // 2736704

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат - уменьшение аппаратных затрат, увеличение быстродействия и обеспечение возможности сохранения заданного количества единиц в наборах последовательных состояний счетчика.

Счетчик // 2698431

Изобретение относится к цифровой технике и дискретной автоматике и может быть использовано для быстрого пересчета импульсов в двоичном коде. Технический результат - упрощение устройства.

Триггерный синхронный d триггер // 2692422

Изобретение относится к цифровой схемотехнике, автоматике и промышленной электронике. Технический результат: упрощение триггерного синхронного D триггера.

Делитель частоты, схема автоматической фазовой подстройки частоты, приёмопередатчик, радиостанция и способ частотного разделения // 2668737

Группа изобретений относится к вычислительной технике и может быть использована для приема колебательного сигнала и вывода выходного сигнала на частоте, имеющей частотное отношение к колебательному сигналу, определяемое с помощью коэффициента разделения. Техническим результатом является уменьшение потребляемой мощности.

Счетчик импульсов (си) // 2579524

Изобретение относится к области цифровой вычислительной технике и устройствам автоматики и может быть использовано для счета двоичных импульсов. Техническим результатом является повышение быстродействия.

Сдвигающий регистр // 2566946

Изобретение относится к области вычислительной техники и устройствам автоматики. Технический результат заключается в повышении быстродействия двоичного-десятичного счетчика при минимальных затратах оборудования.

Счетчик импульсов // 2551414

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано в процессорных устройствах ЭВМ и устройствах цифровой автоматики. Технический результат заключается в повышении быстродействия счетчика при двоично-десятичном счете импульсов.

Электронно-вычислительное устройство // 2435195

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и может применяться для передачи информации на расстоянии без применения радиопередатчика. .

Счетчик импульсов // 2419200

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и автоматики. .

Способ определения направления на объект и предполагаемого промаха на борту беспилотного летательного аппарата // 2791283

Изобретение относится к области вторичной цифровой обработки сигналов и может быть использовано в бортовой цифровой вычислительной машине (БЦВМ) беспилотного летательного аппарата (БПЛА) при его самонаведении на объект. Техническим результатом является повышение достоверности распознавания варианта тактической ситуации и оценки фазовых координат взаимного перемещения объекта и БПЛА.