CC BY
122
зом, ток коллектора и напряжение коллектор-эмиттер транзистора будут соответственно равны: ^ = 0,068А*1,5= = 0,102A = 102 мА и ^э = 7,5 В.
Поэтому необходимо, чтобы транзистор обладал соответственно допустимыми значениями: ток коллектора не менее ^ = 0,102А и напряжение коллектор-эмиттер не менее ^э = 7,5 В. Из отечественных транзисторов данным требованиям соответствует транзистор КТ815А [8]. Имеющий следующие технические параметры: максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе Pкmax = 1 Вт, максимальный ток коллектора Iкmax = 1,5 А, максимальное напряжение коллектор - эмиттер Uкэmax = 4 0 В, максимальное напряжение смещения база - эмиттер в открытом состоянии UБЭmax = 5 В.
Следует отметить, что для обеспечения рассчитанного значения тока коллектора ^ = 0,068 А, необходимо определить требуемый ток базы !б, ко-
торый связан с Ik. соотношением вида Ik
Ia*h2
где - статический коэффициент передачи тока.
Согласно паспортных данных транзистора КТ815А значение его коэффициента h2lэ = 68, при токе эмиттера 68 мА, поэтому ^ = 0,068 А/68 = 0,001А = 1 мА.
Далее необходимо определить значение сопротивления резистора R1. При токе коллектора 68 мА значение напряжения насыщения базы транзистора будет равно 0,65 В.
Поэтому резистор R1 должен быть равен: Rl = (Uвх-Uбэнас)/Iб = (5В-0,65В) /0.001А = 4350 Ом = 4,35 кОм.
Из стандартного ряда сопротивлений E24 выбираем ближайшее значение, т.е. R1 = 4,3 кОм.
При расчете шунтирующего резистора R2, который вводится в схему для ускорения процесса выключения транзистора VT1 и для повышения поме-
хоустойчивости, учитывается факт частичного протекания входного тока через R2, поэтому выражение для R1 примет вид: R1 = (Uвх-Uбэнас) / (Iб+IR2) =
Шех-Шемас) / (!б+ Uбэнас/R2).
Так, если R2 = 1 кОм, то R1= (5В-0,65В)/(0.001А+0,65 В/1000Ом) =
2636 Ом = 2,6 кОм. Тогда, согласно ряду сопротивлений E24, R1 = 2,7 кОм.
Мощность, выделяемая на VT1, определяется как: P = Ь^кэнас.
Значение ^знас при токе 68 мА составляет 0.04 В, тогда P = 0,04В*0,068А = 0, 0027 Вт, что значительно меньше допустимого значения Pкmax = 1 Вт.
Таким образом, были рассчитаны параметры ограничителя тока светодиода, позволяющего управлять процессом освещения растений. Сделан обоснованный выбор блока коммутации с расчётом его параметров, с помощью которого осуществляется управление процессом подачи питательного раствора к корневой системе растений.
Предложенная система аэропонного выращивания растений, включающей датчики и исполнительные системы, позволяет оперативно выбирать стратегию управления, в реальном времени изменять регулируемые параметры, накапливать большие количества информации для анализа и тем самым способствовать созданию оптимальных условий для выращивания растений. Перечисленные возможности позволяют использовать данную систему при лабора-торно-полевых исследованиях новых видов растений, изучении свойств сельскохозяйственных культур, выведении новых сортов.
Использование в предложенной системе элементов и узлов, повышенной мощности, позволит использовать ее для эксплуатации в условиях различных фермерских хозяйств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Жестков А.Е., Чайковский В.М., Князьков А.В., Система автоматизированного выращивания растений аэропонным методом // Труды международного симпозиума Надежность и качество Том 2 - Пенза: Изд-во Пензенского филиала ФГБОУ ВПО РГУИТП, 2017.
2. Понятие аэропоники, история и преимущества метода // Академик, 2010 http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1363533
3. Техническое описание микроконтроллера семейства PSOC4 // Cypress Semiconductor Corporation, Document Number: 001-87197 Rev. *G http://www.cypress■com/file/13 8 65 6/download
4. Мураш И. Г. Аэропоника в теплицах.- М.: Моск. рабочий, 1964.—95 с
5. Техническое описание драйвера AL8805 // Document number: DS35030 Rev. 4 -2 https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Components/LED/AL8 8 05.pdf
6. И.Бахарев, А.Прокофьев, А.Туркин, А.Яковлев. Применение светодиодных светильников для освещения теплиц: реальность и перспективы // СТА-ПРЕСС 2010, №2
7. В.П.Миловзоров Электромагнитные устройства автоматики. - М.: Высш школа, 1983 г.
8. Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам.
УДК 618.21
Паршиков А.А. , Кочемазов А.Ю. , Андреев П.Г. , Гришко А.К.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ РАДИО И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ВОЕННОМ ДЕЛЕ
В статье рассмотрены исторические аспекты развития радио и его применения в военном деле с 1897 год и первой мировой войны. Данный материал полезен для комплексного осмысления вопросов развития информационных технологий и радиоэлектронных средств Ключевые слова:
РАДИО, РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ СРЕДСТВО, ИСТОРИЯ, ВОЕННОЕ ДЕЛО
7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 года российский физик Александр Степанович Попов на заседании физико-химического общества продемонстрировал беспроводную удалённую регистрацию электромагнитных колебаний от разряда молнии на собранный им элементарный приёмник. Впервые эта дата была торжественно отмечена в СССР в 1925 году, а с 1945 праздник ежегодно отмечают преподаватели, студенты и выпускники всех радиофизических факультетов России, а также радиолюбители. Знание истории развития радио позволяет более комплексно осмыслить проблемы сегодняшнего развития информационных технологий и радиоэлектронных средств, повысить эффективность отдельных видов связи и систем радиосвязи на основе геоинформационного анализа рельефа местности [1, 2, 3].
Первым шаг в радио был сделан в 19 веке и до сих пор оно развивается и используется в различ-
ных областях, таких как военное дело. Исследования в этой области привели к созданию и изменению принципов ведения боевых действий, которые оказывают влияние на исход сражения и войны. Например, радиоэлектронная борьба, радионавигация, радиоуправляемое оружие, создания помех.
К созданию радио приложили руку немало ученых, такие как Лодж, Эдисон, Тесла, Герц и другие. Однако, в странах СНГ в том числе и России считают, что изобрел все - таки Попов. Но вклад других ученых нужно учесть, так как без их исследований радио задержалось бы на десятилетия и более.
Первоначально исследования Попова носили научный характер, т.е. исследовательский, поэтому одно из первых устройств для проведения повторных опытов Лоджа, было создано в лекционных целях.
Первые исследования Попова были представлены на заседании физико-химического общества в здании «Же де Пом» во дворе Санкт-Петербургского университета25 апреля (7 мая по новому стилю) 1895 года. Тема лекции - «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», а спустя полвека (с 1945 года) это событие в СССР стало отмечаться как День радио.
Исследования Попова имели военный характер, так как он работал в Морском ведомстве, где предъявлялись определенные требования.
В 1897 году была настроена радиосвязь между судами Балтийского флота, которые находились в 5 км друг от друга: крейсером «Африка» и транспортным кораблем «Европа». После, несколько лет проводились опыты по применению радиостанций на кораблях Балтийского и Черного флотов. Далее, была настроена радиосвязь между землей и гондолой воздушного шара в 1899 году.
Первое практическое применение радио было зафиксировано в 1900 году, это было необходимо для проведения спасательной операции броненосца «Генерал-адмирал Апраксин», который в 1899 году сел на камни у острова Гогланд. Тогда и было принято решение о первом практическом применение радио. Объем работы был большим, требовалось осуществить радиосвязь между местом аварии и находящимся в 25-и милях от него островом Кутсало, который имел телефонную связь с Петербургом. Спасательная операция длилась три месяца, в течении которых была осуществлена надежная связь с Петербургом.
После проведения спасательной операции, военные поняли ценность радиосвязи и поэтому они планировали использовать радио в сухопутных войсках. В 190 0 году были разработаны первые в мире радиостанции, активно использовавшиеся летом этого же года в ходе больших маневров Петербургского военного округа.
По результатам этих маневров были сделаны следующие выводы: «Если в районе досягаемости станции работает другая пара станций, то одновременная работа невозможна, и встает вопрос о дальнейшей разработке электрического "камертона" (здесь говорится о станции с возможностью настройки, при которой можно принимать сигналы только нужной станции). Крайне желательно изобретение прибора, указывающего, откуда идет к станции волна. Для каждой станции необходима специальная повозка, позволяющая работать, не снимая станции с нее и поднимая мачту на самой повозке наподобие пожарной лестницы».
Русско-японская война (1904-1905 годы) дала новый толчок к развитию радиосвязи. На момент наступления войны японцы смогли добиться превосходства над тихоокеанской эскадрой как в техническом плане, так и в плане управления войсками. Повсеместное использование радио позволяло лучше управлять войсками, а именнооперативно реагировать на изменение обстановки и добиваться существенного перевеса сил в ходе боевых действий. Послужить примером подобной ситуации может послужить Цусимское сражение, когда японский адмирал получил сообщение об обнаружении русского флота, с задержкой на два часа, применяя радиосвязь, смог успеть собрать несвязанные силы для нанесения урона русскому флоту единой атакой.
Надо сказать, что повсеместное использование радиосредств имело и отрицательное значение для японцев. В ходе обороны Порта-Артура применялись корабельные и береговые радиосредства для обнаружения противника, которые приближался к базе. Благодаря, перехваченным имелась возможность не только понять, что враг рядом, но и сделать выводы о количестве и составе войск и узнать их боевые задачи. Приняв этот факт, Командующий 1-ой тихоокеанской эскадрой адмирал С.О. Макаров вводит радиомолчание.
Практический опыт за годы боевых действий давал возможность выделить недоработки в радиосвязи, управлении войсками. Были пересмотрены существовавшие уставы и инструкции.
Для дальнейшего развития радиосвязи требовалось добиться высокой стабильности передачи радиограмм, эта точка была достигнута к 1908-1909 годам во времена Первой мировой войны. Разработки велись и в Российской империи и к, 1910 году уже была обширная сеть, которая охватывала область от Москвы до Владивостока, но намеченным планам не суждено было сбыться, так как началась Первая мировая война.
Война 1914 года показала на практике, что радиотехника Российской империи слаба по сравнению с другими странами, так как на тот момент не имелось ни лабораторной базы, ни национальной радиопромышленности, мало того, так еще и не было стремления к развитию, желая как и ранее, делать заказы иностранным компаниям.
В маневренный период войны были определены серьезные проблемы в области радиосвязи. Повышение ее применения не повысило эффективность в ходе сражения, а даже ухудшило ее. Всему виной было несоблюдение правил скрытого управления войсками.
Практический опыт боевых действий давал понять, что радио на момент подготовки и момент ведение операций было важным и подчас единственным средством управлением. С учетом выявленных проблем и выявленных особенностей проведения боевых действий в позиционный период войны в 19151917 годах повышается количество и качество системы военной радиосвязи.
Во время войны было сделано важное открытие, первоначально незамеченное, а именно появление ламповых радиостанций. Ламповые радиостанции не уступали по дальности, но при этом имели меньшие габаритные размеры. Они начали применятся при появлении нового вида войск - танки.
В послевоенный период активно использовалась радиосвязь связи с наступившей гражданской войной. 20 октября 1919 году был создан новый род войск Красной армии, а именно войска связи. После эта дата стала днем связиста.
После гражданской войны стало меняться вооружение, которое состояло из большей степени иностранного производства, начали поставляться средства связи отечественного производства. А после, была разработана первая ламповая военно-полевая радиостанция АЛМ с дальностью связи до 100 км.
В 20 годы появилась проблема наложения сигналов друг на друга из-за увеличения использования радиостанций в войсковых соединениях, что отрицательно влияло на качество связи, возникали помехи. Чтобы решить эту проблему, решили поделить диапазон частот на группы, распределенный между войсками и от их оперативного назначения. Упорядочение спектра частот упростило процесс организации радиосвязи, и была решена проблема возникающих помех из-за наложения сигналов.
В тридцатые годы начали выпускаться длинно-, средне- и коротковолновые радиостанции, которые могли передавать как радиограмм, так и голос. Характеристики создаваемых радиостанций определялись родом войск. Первоначально новые отечественные радиостанции уступали зарубежным, но после, ближе к 40-м годам на вооружении Красной Армии имелись радиостанции, которые не уступали, а даже превосходившие по своим характеристикам иностранные аналоги.
Начало Великой Отечественной войны для органов управления Красной Армии выдалось тяжелым, так были разрушены многие магистрали и узлы связи. Радиосвязь являлась важнейшим средством оперативного управления войсками это связано с тем, что ближе к 1942 году после оккупации немцами значительной части территории, линии связи сократилось до 60%, а количество телеграфов - на 40 %. Но стоит сказать, что в начале войны радиосвязь для управления войсками мало применялась, так как была неоцененна по достоинству штабами всех звеньев управления.
Во время войны исследовательские центры разрабатывали и улучшали стоящие на вооружении радиостанции. Высокую оценку получила специальная
ультракоротковолновая радиостанция с частотной модуляцией, введенная в стрелковых и артиллерийских полках. Также были созданы кварцевые приставки к КВ радиостанциям для обеспечения помехоустойчивой буквопечатающей связи. Так же надо сказать, что разрабатывали не только радиостанции, но и устройства специального назначения, благодаря которому было возможно вести среди населения Германии контрпропаганду о неудачах Гитлеровских войск.
Совершенствование технической оснащенности и организационной структуры позволило выполнять сложные задачи по обеспечению непрерывности управления войсками. За время войны штат военных связистов увеличился в два раза. Они внесли весомый вклад в победу нашей страны. О том, насколько масштабно начала использоваться радиосвязь, говорят следующие факты: в Сталинградской битве использовалось более 9 тыс. радиостанций различного назначения, при прорыве блокады Ленинграда более 4 тыс., а при проведении Белорусской стратегической операции - несколько десятков тысяч. Число радиостанций в стрелковой дивизии за годы войны увеличилось с 22 до 130.
В ходе войны всеми подразделениями был получен практический опыт по организации связи в условиях постоянных боевых действий. Также были усовершенствованы техническое обеспечение подразделений и принципы их взаимодействия. В дальнейшем этот опыт стал фундаментом для возведения и совершенствования военной связи во второй половине 20 века.
В первые послевоенные годы началась разработка и внедрение принципиально нового вида связи - радиорелейных линий, а также комплексов частотного уплотнения и каналообразования.
В начале 50-х годов произошел прорыв в области дальней связи - был открыт способ распространения радиосигнала с помощью тропосферного
рассеяния. В СССР первая система связи, использующая этот принцип, появилась в 1963 году. Для обеспечения связи с отдаленными регионами страны была построена ТРРЛ «Север». Ее протяженность составляла 13 200 км.
Поскольку в это время шло активное освоение космического пространства, то стали появляться и разрабатываться идеи по размещению ретранслятора за пределами нашей планеты. Первые эксперименты относятся к 1964 году, когда совершались попытки поймать сигнал, отраженный от естественного и искусственных спутников Земли. После успешного окончания испытаний было подготовлено несколько проектов спутниковой связи «Молния-1». Запуск был произведен 23 апреля 1965 года. Спутник соединил радиомостом Москву и Владивосток.
За прошедшие полвека инженеры сильно продвинули те области, которые связаны с радиотехникой. Выросла оперативность связи и ее мобильность в различных звеньях управления. Разрабатывалось много нового оборудования. Сменилось несколько поколений техники. Дальнейшие радиосредства начали создавать с применением в них транзисторов, а после и интегральные схемы. Сигнал стал преимущественно цифровым. Появились оптоволоконные линии, увеличились объемы обрабатываемой и передаваемой информации. Для оперирования такими объемами понадобились автоматизированные системы.
Сейчас система военной связи представляет собой централизованную иерархическую систему с широким использованием средств автоматизации и современных технологий. Эта система успешно функционирует и уже успела показать себя в вооруженных конфликтах, доказывая свою эффективность и успешно справляясь с возложенными на нее задачами по обеспечению устойчивого управления Вооруженными Силами, войсками и оружием для эффективного противостояния внутренним и внешним врагам нашей страны.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев П.Г. Формирование эффективной системы радиосвязи на основе геоинформационного анализа рельефа местности / Гришко А.К., Приказчиков А.В., Андреев П.Г., Приказчикова О.Ф., Мазанов А.М. // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии: журнал, 2017. № 1. С. 483-486.
2. Андреев П.Г. Вопрос повышения эффективности декаметровой связи / Гришко А.К., Прошин А.А., Андреев П.Г., Куатов Е.Ж., Трусов В.А. // Современные информационные технологии: журнал, 2017. № 26(26). С. 34-39.
3. Андреев П.Г. Надежность и качество радиоэлектронной аппаратуры / Власова А.М., Андреев П.Г., Наумова И.Ю. // Надежность и качество: Труды международного симпозиума. Том 1 / Под ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2016. - С. 313-314.
4. Великая Отечественная война 1941-1945: энциклопедия. / Гл. ред. М. М. Козлов. Редколлегия: Ю. Я. Барабаш, П. А. Жилин (зам. гл. ред.), В. И. Канатов (отв. секретарь) и др. — М.: Сов. энциклопедия, 1985. — 832 с..
5. На земле, в небесах и на море сборник 5-й / - М.: Воениздат, -1983. -366c.
6. Связь в Сталинграде в годы Великой Отечественной/Сост.: Н.А. Борисова, Н.И. Лосич, О.В. Фролова и др.— СПб.: Центральный музей связи имени А.С. Попова, 2012. 224 с.
УДК 61.616-71
Горячев Н.В., Наумова И.Ю., Юрков Н.К.
ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УЧЕБНОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
Предложена аэрогенная учебная система охлаждения, предназначенная для изучения процесса тепломассообмена при обеспечении нормального теплового режима электрорадиоизделий Ключевые слова:
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ, АЭРОГЕННАЯ, ОХЛАЖДЕНИЕ, ОТВОД ТЕПЛА, ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, ПЕЛЬТЬЕ
Процесс обеспечения теплового режима (радиоэлектронных средств) является трудноформализуе-мой задачей. Вследствие этого при подготовке инженеров конструкторов необходимо уделять большое внимание практическому аспекту подготовки в области теплофизического конструирования РЭС. При этом особое внимание необходимо уделять исследованию особенностей функционирования реальных конструкций, применяемых для отвода тепла от теплонагруженных элементов РЭС, в т.ч. электрорадиоизделий. Так, в работах [1-3] предложена и практически реализована учебная система охлаждения электрорадиоизделий (рисунок 1).
Известная учебная система охлаждения предназначена для изучения работы системы воздушного
(аэрогенного) охлаждения с принудительной конвекцией. Выбор данное типа системы охлаждения для изучения оправдан их широким распространением в следствии простоты реализации (рисунок 2).
Данные системы охлаждения активно применяются в вычислительных системах в т.ч. в настольных персональных электронных вычислительных системах (ПЭВМ).
Между тем для охлаждения процессоров ПЭВМ, в связи с большой удельной выделяемой мощностью, применяют не простые воздушные системы охлаждения, а системы охлаждения, использующие в своей работе как принудительную конвекцию, так и дополнительный элемент - замкнутую тепловую трубу (рисунок 3). При этом перенос тепла происходит
