CC BY
15
Filonovich Alexander Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, filon8@yandex. ru, Russia, Kursk, South-West State University,
Vornacheva Irina Valerievna, candidate of technical sciences, docent, vornairina2008@yandex. ru, Russia, Kursk, South-West State University,
Maznev Alexander Konstantinovich, student, [email protected], Russia, Kursk, South-West State University,
Gaidash Nikolai Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Kursk, South-West State University,
Voinash Sergey Alexandrovich, leading engineer of the research laboratory, [email protected], Russia, Kazan, Kazan Federal University,
Sokolova Victoria Aleksandrovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State University of Industrial Technologies and Design,
Zagidullin Ramil Ravilevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Kazan, Kazan Federal University
УДК 621.373
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-311-314
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПИЛООБРАЗНОГО СИГНАЛА НА ТАЙМЕРЕ
М.С. Суворкин
В ходе работы разработан генератор пилообразного напряжения, конкретно в нашем случае, в дальнейшем он будет использоваться для блокиратора сотовой связи, а именно этот сигнал будет подаваться на возбудитель (ГУН), но в принципе его можно применить и к любым другим задачам, где требуется пилообразное напряжение. Генератор пилообразного напряжения был промоделирован и имеет возможность изменять размах пилы и её положение на оси, также в зависимости от задач, есть возможность изменения частоты.
Ключевые слова: Генератор пилообразного сигнала, ЛЧМ, блокиратор, Mathcad, Multisim.
Формирователь линейного частотно модулированного сигнала (ЛЧМ) - это первый этап разработки сверхширокополосных генераторов. Задача ЛЧМ генератора задать пилообразный сигнал, который в дальнейшем будет меняться частоту и ширину спектра генератора, управляемого напряжением.
Схема генератора описана в таблице данных к 555 таймеру (NE555). В процессе разработки схема была доработана исходя из поставленной задачи. Была добавлена регулировка положения пилообразного сигнала на оси и его амплитуды. Схема генератора ЛЧМ сигнала представлена на рис. 1.
За основу построения была взята схема из описания микросхемы. Ключевые элементы схемы, это микросхема 555 таймера D8, конденсаторы С61 - С64 и резисторы R49 - R50. Все остальные элементы, это доработка под задачу регулировки положении пилообразного сигнала на оси и его амплитуды.
Описание работы схемы. Конденсатор С61 (1000пФ), в данном случае конденсатор носит роль обвязки. Конденсаторы С62 (100 пФ) и С63 (1мкФ) отвечают за фильтрацию напряжения, поступающего на микросхему D8 и на коллектор транзистора VT11. Одними из основных задающих элементов нашей пилы являются резистор R49 (6,8 кОм) и резистор R50 (10 Ом), этот делитель напряжения отвечает за самозапуск таймера и также запуск в качестве мультивибратора.
Известно, что различие между одновибратораторной и мультивибраторной схемой заключается в том, что одновибраторная схема генерирует колебания в зависимости от входных импульсов, а мульти-вибраторная схема имеет возможность само возбуждаться.
Следующие элементы, которые также играют не маловажную роль это конденсаторы С64 (820 пФ) и С65 (4700 пФ). По схеме в описании микросхемы, там установлен один конденсатор, но было добавлено два конденсатора, для более точного подбора частоты пилы. Как показывает опыт, частота пилы равная 100кГц ± 10 кГц достаточно, для качественного подавления сигнала, если частота пилы будет меньше, то на одну частоту будет приходится слишком много времени, а если наоборот, то слишком мало, поэтому здесь нужен баланс.
1
m
|Т_
ш ir,
ГШ OUT OSCH m
HS Confr
[62
[63
НИ
ïiT
аб
[67
-cu
[65
ПГ
Ri?
mi
R52
R53
J
R5i
Рис. 1. Схема генератора пилообразного сигнала
Переменные:
Яд:=6800 Нв—10 С64 := 1000 ■ 10"12 С65 :=4700 ■ 10_1а С—С64+С65 Решение:
0.693- (Кл I *С— 2.69-Ю-6 - Длительность высокого уровня
4£:=0.693-Яв-С=3.95- 10~3 - Длительность низкого уровня
рет-госг:=(я+4ь = 2.694-10~' -Период 1.44
}гедиепсу.-
Rfi <
(ra+rb)-c
= 3.71 • 10 -Частота
CONT vcc
RESET
DISC H
OUT
THRES
TRIS
GNL1
а б
Рис. 2. Расчёты частоты в ММкеай (а) и схема для пояснения (б)
Моделирование схемы в Ми1^т. Получившееся частота не совпадает с нужной частотой в 100кГц ± 10 кГц. Как было сказано расчёты часто не совпадают с моделированием схемы, ниже, на рис. 3, представлена схема моделирования с номиналами которые приведены в расчёте частоты пилообразного сигнала.
Рис. 3. Схема моделирования в Multisim
В расчётах частота пилообразного сигнала равна 38 кГц. В процессе моделирования были применены расчётные значения резисторов и конденсаторов, которые приведены в подразделе 2.1. В итоге на выходе схемы частота равна 91,92 кГц, что говорит о погрешности расчётов. Результат моделирования схемы изображён на рис. 4.
Исходя из рис. 4, конденсаторы С66 (0,1 мкФ) и С67 (0,1 мкФ) обеспечивают роль блокировочных конденсаторов по постоянному току. Резистор R51 (50 кОм) отвечает за изменение амплитуды пилы (ширину спектра), а совокупность резисторов R53 (10 кОм) и R54 (50 кОм), а также транзистора УГ11 (BC817-40) даёт возможность менять положение пилы на оси (расположение спектра).
312
Снимая сигнал с эмиттера транзистора Т11 на осциллограф, можно увидеть осциллограмму пилообразного сигнала, изображённую на рис. 5.
Frequency counter-XFC1 X
91.92 kHz
Measurement Sensitivity (RMS)
ll Freq j| Period 1° b 1
I . I Trigger level
Puse Rise/Fa I- i .. i
i i 0 lv 1
Coupling 1 1 Slow change signal
1 AC I DC Compression rate:
Рис. 4. Частота пилообразного сигнала
Рис. 5. Осциллограмма на выходе генератора
Рис. 6. Замер мощности генератора ЛЧМ сигнала
Результаты и обсуждение. В ходе разработки генератора ЛЧМ сигнала, были получены следующие характеристики:
- Частота 91,92 кГц. Этой частоты достаточно для хорошего подавления сигнала.
- Возможность изменения амплитуды и размаха пилообразного сигнала под каждую литеру. На рис. 6 показаны замеры мощности по каждому источнику питания, изображённого на этой
схеме.
Выводы относительно питания данной схемы
Общая средняя потребляемая мощность всей схемы (мВт) Средний потребляемый ток (мА) Рабочее напряжение (В)
118 4,22 28
Из рис. 6 мы можем сделать следующие выводы:
Список литературы
1. Коломбет Е.А. Таймеры. Издательство: М.: Радио и связь. Год: 1983. 128 с.
Максим Сергеевич Суворкин, бакалавр, оператор, [email protected], Россия, Анапа, ФГАУ ««ВИТ
«ЭРА»
SIMULATION OF A SAWTOOTH SIGNAL GENERATOR ON A TIMER
M.S. Suvorkin
In the course of the work, a sawtooth voltage generator was developed, specifically in our case, in the future it will be used for a cellular communication blocker, namely, this signal will be applied to the exciter (VCO), but in principle it can be applied to any other tasks where a sawtooth voltage is required. The sawtooth voltage generator has been modeled and has the ability to change the scope of the saw and its position on the axis, also depending on the tasks, it is possible to change the frequency.
Key words: Sawtooth signal generator, LFM, Blocker, Mathcad, Multisim.
Maksim Sergeevich Suvorkin, bachelor, operator, [email protected], Russia, Anapa, FGAU «MIT
of «ERA»
УДК 666. 3-12
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-314-320
НЕПОЛИМЕРНО-МАТРИЧНЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
А.О. Шаранов, Е.О. Кириченко, Д.А. Савостин
Космос является суровой средой, создающей множество проблем для конструкционных материалов, используемых в космических системах. Композитные материалы являются одним из ключевых факторов для космических систем благодаря их превосходным термомеханическим свойствам и, в частности, способности адаптировать эти свойства к потребностям космических систем. В настоящем обзоре кратко излагаются проблемы, связанные с космической средой, а также новые стратегии использования космоса. Рассмотрены решения, предлагаемые композиционными материалами, не являющимися полимерной матрицей.
Ключевые слова: керамические матричные композиты (КЫК) Металлические матричные композиты (MMК).
Материалы являются ключевыми элементами, обеспечивающими функционирование всех космических систем (например, основных структур транспортных средств, силовых установок, двигателей, научного оборудования и т.д.), что позволяет космическим системам выполнять свои научные или коммерческие задачи в пилотируемых и беспилотных миссиях. Полет космического аппарата можно разделить на четыре отдельных этапа: наземные операции перед взлетом, полетные операции во время фазы запуска, фазы повторного входа (например, гиперзвуковой аппарат, многоразовые пусковые установки, будущие космические транспортные системы) в атмосферу Земли и космические операции [1]. Каждый из этих этапов предъявляет различные требования к свойствам материалов и конструкций и поэтому определяет пригодность определенных материалов для космических полетов.
Наземные операции. Наземные операции включают в себя все аспекты от изготовления космической конструкции, наземных испытаний, транспортировки к месту запуска, до подготовки к запуску [1]. При наземных работах, в частности при транспортировке и на стартовой площадке, космические конструкции подвергаются воздействию условий окружающей среды (температура, влага, атмосферное давление), которые могут влиять на механические свойства композиционных материалов, например, [2] вследствие гидротермально индуцированного растрескивания матрицы. Эти условия окружающей среды могут также способствовать нежелательному микробному росту в отсеках экипажа [1]. Кроме того, следует избегать сценариев удара с низкой скоростью, например, падения инструмента или столкновения с опорным транспортным средством, поскольку эти сценарии могут вызвать расслоение в составную структуру, которая может распространяться во время эксплуатации и впоследствии вызвать катастрофическую потерю всей конструкции.
