CC BY
17
УДК 61.616-71
Горячева Е.П., Горячев Н.В., Наумова И.Ю.
ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАКЕТА БЕСКОНТАКТНОГО ДАТЧИКА ПРОТЕЧКИ ВОДЫ
Разработан макет бесконтактного датчика протечки воды, работающего на оптическом принципе. Предложена конструкция корпуса устройства, предложен способ обеспечения влагозащиты датчика.
Ключевые слова:
ДАТЧИК, ПРОТЕЧКА ВОДЫ, ВЛАГОЗАЩИТА, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ОПТИЧЕСКИЙ СЕНСОР, ГЕРМЕТИЗАЦИЯ, НЕРАЗРУША-ЮЩИЙ КОНТРОЛЬ
В работах [1, 2] приводится описание принципов построения бесконтактного датчика протечки воды, работающего на оптическом способе определения протечки. Структура датчика соответствует методологии построения информационно-измерительных систем [3]. Осуществим на основе принципов надежностно-ориентированного проектирования [4] разработку макета для устройства, работа которого должна осуществляться в особо влажной среде.
Корпус макета бесконтактного датчика протечки воды, имеет форму цилиндра и состоит из следующих частей:
Основание (рисунок 1, а). Крышка (рисунок 1, б).
Коэффициент линейного расширения, 1/°С: 8*10
5
Усадка при литье, %: 0.4-0.8.
Удельное объёмное электрическое сопротивление, Ом*см: 1016.
Прочность при изгибе, МПа: 90. Прочность при разрыве, МПа: 35. Удлинение при разрыве, %: 20.
Рисунок 1 - Делали корпуса бесконтактного датчика протечки воды: а - основание; б -крышка
На внутренних стенках основания симметрично друг другу расположены направляющие для установки печатного узла с толщиной печатной платы не более 1,5 мм. Плата фиксируется по центру винтом. Для этого на дне основания имеется стойка с резьбой М3. Головки 4-х оптических сенсоров размещенных на печатном узле устанавливаются в 4 отверстия диаметром 5 мм расположенных на дне основания. Основание в верхней части имеет соединительный паз. Аналогичный ответный паз имеется в нижней части крышки. Эти пазы предназначены для плотного, герметичного соединения деталей корпуса.
В верхней части крышки расположено отверстие для установки внешнего соединителя для подключения зарядного устройства. Также в верхней части крышки расположены отверстия, предназначенные для прохождения звуковых волн от излучателя расположенного внутри корпуса. После установки в корпус печатного узла, и аккумулятора к узлу припаивается с помощью гибкого монтажного провода внешний соединитель. Далее осуществляется заливка внутреннего объема корпуса высокоэластичным компаундом. После процедуры отверждения компаунда пазы на деталях обрабатываются клеем-компаундом и детали корпуса склеиваются. Таким образом корпус бесконтактного датчика протечки воды после сборки, имеет не разборную конструкцию. Обслуживание бесконтактного датчика (подзарядка встроенного аккумулятора) осуществляется через разъем внешнего подключения. Общий вид датчика приведен на рисунке 2.
Корпус изготовлен из материала АБС пластик, что позволяет изготовить устройство отвечающие всем современным требованиям, по массогабаритным параметрам, предъявляемым к аппаратуре подобного класса. В качестве АБС пластика выберем материал АБС 0804Т соответствующий требованиям ТУ 6-051587-74 и имеющий следующие характеристики: Модуль сдвига 9, МПа: 2350. Плотность р, кг/куб. м.: 1050. Температура плавления, °С: 117.
Рисунок 2 - Общий вид бесконтактного датчика протечки воды
Для обеспечения влагозащиты устройства применен способ герметизации с помощью специализированных компаундов.
Для заливки внутреннего объема как корпуса применим эластичный компаунд горячего отверждения ЗЛК-90/1 соответствующий ТУ 2252-0338 9021704-2013. Данный компаунд представляет собой двухкомпонентный высокоэластичный материал, рекомендуемый для герметизации как отдельных электрорадиоизделий приборостроения, так и для корпусной заливки радиоэлектронной аппаратуры.
Исходя из характеристик компаунда следует сделать вывод, что компаунд ЗЛК-90/1 соответствующий ТУ 2252-033-89021704-2013 способен обеспечить требование степени защиты класса 1Р67, что удовлетворяет требования к корпусу проектируемого датчика.
Для соединения верхней крышки с основанием корпуса датчика протечки воды и одновременного обеспечения герметизации этого корпуса применим клей-компаунд КДС-174-1 изготовленный по ТУ 2257-007-50050552-2014. Данный материал представляет собой эпоксикаучуковый эластичный двух-компонентный компаунд, отверждение которого происходит при комнатной температуре. Клей-компаунд КДС-174-1 обеспечивает защиту от внешних воздействующих факторов и рекомендуется к применению для заливки микросхем, соединителей и других электрорадиоизделий. Таким образом клей-компаунд КДС-174-1 соответствующий ТУ 2257-00750050552-2014 подходит для скрепления верхней крышки и основания корпуса бесконтактного датчика протечки воды.
Разработанный корпус позволяет прогнозировать следующие технические характеристики бесконтактного датчика протечки воды:
Тип батареи питания: литий-полимерный аккумулятор KPL3 0 9 6A, 3,7В.
Площадь активной зоны обнаружения: 625 мм2.
Уровень звукового давления, не менее: 72дБ.
Степень защиты оболочки: IP65.
Диапазон рабочих температур: минус 10 ... +50 °С.
Относительная влажность воздуха при температуре +35 °С, без конденсации влаги, не более:
97%.
Габаритные размеры: высота-35 мм, диаметр 60 мм.
Масса с элементом питания: 195 гр.
Длительность работы от встроенного источника электропитания (в режиме ожидания) с учетом саморазряда: 372 дня.
Срок службы, не менее: 10 лет.
Таким образом, макет датчика обладает лучшими Работа подготовлена при поддержки Федераль-
по сравнению с аналогами [5] характеристиками. ного государственного бюджетного учреждения Разработанная конструкция бесконтактного дат- «Фонд содействия развитию малых форм предприятий чика протечки воды обеспечивает уровень герме- в научно-технической сфере» по программе тизации по классу защиты IP65. «У.М.Н.И.К.», договор № 8918ГУ/2015.
ЛИТЕРАТУРА
1. Горячева Е.П. Бесконтактный датчик протечки воды. Выпускная квалификационная работа магистра (магистерская диссертация). Пенза, Пенз ГУ, 2017, с. 94.
2. Горячева Е.П. Разработка структурной схемы бесконтактного датчика протечки воды, статья / Е.П. Горячева, Н.В. Горячев, И.И. Кочегаров, Е.А. Кузина, Н.К. Юрков // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии. 2017. № 1. С. 478-483.
3. Горячев Н.В. Совершенствование структуры современного информационно-измерительного комплекса / Н.В. Горячев, Н.К. Юрков // Инновационные информационные технологии. 2013. Т. 3. № 2. С. 433436.
4. Фролов С.И. О некоторых проблемах надежностно-ориентированного проектирования бортовых РЭС / С.И. Фролов, Н.В. Горячев, Г.В. Таньков и др. // Надежность и качество сложных систем. 2017. № 2 (18). С. 3-8. DOI: 10.21685/2307-4205-2017-2-1
5. Белов А.Г. Обзор современных датчиков утечки воды / А.Г. Белов, Н.В. Горячев, В.А. Трусов и др. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 34-3 6.
УДК УДК 621.3.049.774
Прошина Д.И., Прошин А.А., Горячев Н.В., Юрков Н.К., Баннов В.Я.
ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия
TEXAS INSTRUMENTS - ОТЦЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
В статье дана краткая история компании Texas Instruments. Освещены истоки компании и ее нынешнее состояние. Рассказано о нескольких особо значимых продуктах и роли организации в развитии мировой электронной промышленности
Ключевые слова:
TEXAS INSTRUMENTS, ПОЛУПРОВОДНИК, ЭЛЕКТРОНИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, КАЛЬКУЛЯТОР, ТРАНЗИСТОР, ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА, МИКРОПРОЦЕССОР, КОМПЬЮТЕР, КАРТРИДЖ.
Введение нефть и газ, особо ничего не копая и не буря,
Texas Instruments (TI) - настолько крупная и это экономит уйму времени и денег, влиятельная организация, что невозможно себе Свою компанию Джон назвал просто «Geophysical представить серьезный полупроводниковый про- Service Incorporated», то есть просто «Геофизи-дукт, который бы обошелся без участия TI. Их ческая служба». Развивалось все довольно нелоготип можно найти на материнской плате почти плохо, но потом началась Вторая мировая война, любого современного электронного вычислитель- в связи с чем компания предложила военным ис-ного устройства. И тем не менее коротко объяс- пользовать по сути этот же самый метод, но уже нить, чем эта компания занимается, когда и кто для подводной эхолокации, и стала производить ее создал, и зачем, очень трудно, компания слиш- оборудование для субмарин. Геофизикой такую от-ком крупная, слишком много всего сделала для расль назвать уже было можно с большой натяжкой, мира электроники и у нее слишком много достиже- и в 1951 году, так как компания находилась в ний и регалий, чтобы можно было просто так взять Далласе, штат Техас, ее переименовали в Texas и объяснить, что тут к чему. Давайте попробуем Instruments, выделив геофизическое направление в разобраться в сути, и понять, кто же такие TI, отдельное подразделение с названием GSI. То есть почему они так круты, чем заработали такую по- «Geophysical Service Incorporated» стал по сути пулярность и чем сейчас занимаются. отделом TI.
Рассвет компании Что касается изобретения транзистора и инте-
На вопрос «Что изобрели TI?» самый короткий гральной схемы, то это мутная история, трудно
ответ - «всё». Именно в Texas Instruments в 1950 установить, кто был первым, несколько ученых до-
году был создан первый кремниевый транзистор. бивались в этих вопросах успехов независимо друг
Именно в Texas Instruments в 1954 году произво- от друга. Но коммерческий успех этих устройств
дили первый транзисторный радиоприемник. Именно безусловно был достигнут именно благодаря уси-
в Texas Instruments работал Джек Килби, который лиям TI.
в 1958 году изобрел интегральную схему, то есть Примерно такая же ситуация с микропроцессо-
микрочип. Именно TI в 1967 показали миру, что ром. Принято считать, что TI и Intel создали по
калькулятор может быть карманным и помещаться в микропроцессору одновременно и независимо друг
руку, а в 1970 - что всю логику вычислительного от друга. Да и с калькулятором то же. В 1990 году
контроллера можно уместить в одну микросхему, патент TI на первый карманный калькулятор был
продемонстрировав первый MCU, или микроконтрол- оспорен, но в 1996 патентное бюро снова признало
лер. первенство за TI.
А началось все в далеком 1930 году, когда Компьютер TI-99/4
ученый и бизнесмен Джон Карчер основал компанию, В фильме Стивена Спилберга «Инопланетянин»
которая занималась геофизикой. Он изобрел и смог можно увидеть аппарат под названием «Speak &
начать успешно продавать сейсмограф, основанный Spell», который умеет читать вслух набранный
на принципе сейсмического отражения. С помощью текст. Это тоже изобретение Texas Instruments,
небольшого взрыва регистрируется отражение которое представило миру синтезатор человеческой
взрывной волны поверхностью земли, и можно в за- речи, впервые в истории выполненный одним чипом,
висимости от этого ответа понять, что же там, в Некоторые люди вообще считают «Speak & Spell»
земле, находится. Так можно, например, найти первым в мире персональным компьютером, однако,
