• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2021 г.
DOI - 10.32743/UniTech.2021.92.11.12630
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В ВОЗДУХЕ
Мамасадиков Юсупжон
канд. техн. наук, доцент кафедры "Электроника и приборостроение ", Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: mamasadikov52@bk. ru
Мамасадикова Зулфия Юсупжановна
ассистент,
кафедры "Электроника и приборостроение", Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана
№ 11(92)
DEVELOPMENT OF A PRINCIPAL SCHEME OF OPTOELECTRONIC DEVICE FOR CONTROL OF THE CONCENTRATION OF HYDROCARBONS IN AIR
Yusupjon Mamasadikov
Cand of the tech. Sci., Associate Professor Department of Electronics and Instrumentation, Fergana Polytechnic Institute, Uzbekistan, Fergana
Zulfiya Mamasadikova
Assistant,
Department of Electronics and Instrumentation, Fergana Polytechnic Institute, Uzbekistan, Fergana
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрена актуальная проблема контроля концентрации углеводородов в воздухе. Приведены принципиальная схема оптоэлектронного устройства для контроля концентрации углеводородов в воздухе на полупроводниковых излучающих диодах. Изложен принцип действия принципиальной схемы оптоэлектронного устройства для контроля концентрации углеводородов в воздухе с экспоненциальной разверткой.
ABSTRACT
The article deals with the actual problem of controlling the concentration of hydrocarbons in the air. A schematic diagram of an optoelectronic device for monitoring the concentration of hydrocarbons in air on semiconductor emitting diodes is presented. The principle of operation of the principle diagram of an optoelectronic device for monitoring the concentration of hydrocarbons in air with an exponential sweep is stated.
Ключевые слова: Оптоэлектроника, симметричный мультивибратор, делитель частоты, излучающий диод, фотоприемник, микросхема, усилитель, счетчик, дешифратор, транзистор, триггер.
Keywords: Optoelectronics, symmetric multivibrator, frequency divider, emitting diode, photodetector, microcircuit, amplifier, counter, decoder, transistor, trigger.
Введение. При разработке приборов газового анализа одним из основных документов проектной документации является принципиальная схема. Именно она определяет основной состав компонентов приборов газового анализа и взаимосвязей между
ними. Принципиальная схема — фундамент технического проекта, и от правильного ее выполнения зависит дальнейшее выполнение монтажных схем, схем соединений и всей сопроводительной документации.
Библиографическое описание: Мамасадиков Ю., Мамасадикова З.Ю. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В ВОЗДУХЕ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 11(92). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12630
№ 11(92)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2021 г.
Основная часть. Согласно с блок схемой [1] нами были разработано принципиальная схема оптоэлектронного устройства для контроля концентрации углеводородов в воздухе. Принципиальная схема оптоэлектронного устройства для контроля концентрации углеводородов в воздухе состоит из двух частей. На рис.1. приведено принципиальная схема передающего части оптоэлектронного устройства, а на рис.2. - приемная. В качестве фотоприемника использован охлаждаемый фоторезистор типа ФУО-613-8.
Задающий генератор, выполнен на микросхеме 001.1 и ОБ 1.2 который, входит в состав микросхемы серии К155ЛА3. Частота задающего генератора выбрано таким образом что выполнялось условия [2-11]:
к = 3тфп
(1)
где: ^ - длительность импульса излучения; Тфп - постоянная времени фотоприемника.
к уст."0"
+E=30v
+5V о
к "Б" -о
+E=30v
к "В' -о
Рисунок 1. Принципиальная схема передающего части оптоэлектронного устройства для контроля концентрации углеводородов в воздухе
Для фотоприёмника типа ФУО-613-8 постоянная времени составляет Тфп = 0,2 мс. По этому длительность импульса излучения выбран 1 и = 0,5 мс в котором приблизительно выполняется условия (1). С целью обеспечения идентичный временной режим работы фоторезистора для опорного и измерительного потоков излучений, а также для обеспечения симметричность фотоэлектрического сигнала от опорного и измерительного потоков излучений период повторения импульса излучения выбран:
Т = Ии = Ъп = 1,0 мс (2)
где: 1 п - длительность паузы.
Тогда необходимая частота импульсного потока излучений:
/ = - = 1,0 кГц (3)
Для обеспечения выполнение условие (2) использован триггер (002), в качество которого использован микросхема серии типа К155ТМ2. Чтобы получит на выходе триггера симметричные прямоугольные импульсы с частотой следований f=1.0 кГц надо воздействовать на его счетный вход импульсными сигналами с частотой следований равным 2,0 кГц. Последний задается с помощью подстрочным резистором Ш и емкостью С1. В качестве делителя частоты использован последовательно соединенные два счетчика микросхемы типа К155ИЕ2 (микросхема 003-004 рис. 1).
Общий коэффициент деления счетчиков равно Кдел= 100,0. С выхода делителя частоты прямоугольные импульсы с необходимой частотой следований, ^ = 10 Гц) через дифференцирующую цепочку Я3С2 поступают на вход генератора экспоненциальной функции, выполненные на транзисторы УТ1 и VT2.
№ 11(92)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2021 г.
При поступление на базы транзистора УТ продифференцированного короткого импульса оно открывается. Свою очередь открывание транзистора УГ приводит к отпиранию транзистора УТ2, в результате которого конденсатор Сз успевает для полного заряда за короткий промежуток времени. Поскольку постоянная времени цепи дифференцирующего устройство Тду = ЯзС2 выбран таким образом, что является достаточным для полного заряда Сз. Так как при этом сохраняется правило:
t = 3т
Чар зар
(4)
где: X зар - время заряда конденсатора Сз; Тзар= Гд Сз -постоянная времени цепи заряда конденсатора Сз; гд - динамическая сопротивления транзистора УТ2 при его открытом состоянии.
Поскольку динамическая сопротивления транзистора УТ2 при его открытом состоянии достаточно мало и составляет всего лишь несколько Ом.
Ri
о—[ "Б"
ГК
+9V -о
+ 12V
R28 DD5.3
9
Рисунок 2. Принципиальная схема приемного части оптоэлектронного устройства для контроля концентрации углеводородов в воздухе
№ 11(92)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2021 г.
Измеренная время заряда конденсатора в разработанном устройстве при использование конденсатора емкостью С3 = 0,1 мкф составляет 1 зар = 10,0 мкс. После запирания транзистора VT2 напряжение конденсатора С3 начинает разряжаться через сопротивление Я^. В результате на конденсаторе С3 формируется спадающий экспоненциальный импульс. Сформированный экспоненциальный импульс усиливается по току с помощью эмиттерного повторителя, построенного на VTз. Резистор Я7 предназначен для исключения искажения конечного участка экспоненциального импульса. Усиленный экспоненциальный импульс с выхода VTз через резистор Я8 подается на вход эмиттерного повторителя VT4 к которому подключен импульсный модулятор, построенный на транзисторе VT6. При появлении на входе модулятора импульса транзистор VT6 открывается и шунтирует вход эмиттерного повторителя ^4, на которой поступает экспоненциальный сигнал с выхода эмит-терного повторителя VTз. Таким образом, на входе транзистора ^4 формируется дискретный экспоненциальный импульс, амплитуда которого со временем уменьшается по экспоненциальному закону. Сформированный дискретный экспоненциальный импульс достаточной амплитуды усиливается по току эмиттер-ными повторителями У^, VT5 и подается через ограничивающий резистор Я14 на опорный излучающий диод ИД1.
Противофазные прямоугольные импульсы заполняющим дискретным экспоненциальным импульсам поступают с выхода триггера Т (микросхема ВЭ2) на вход транзистора VT7. В результате открываются транзисторы VT7, VT8 и на коллекторе последнего
формируются прямоугольные импульсы достаточной амплитуды. Эти импульсы с помощью эмиттерного повторителя VT9 усиливаются по току и через ограничивающий резистор Я21 подаются на измерительный излучающий диод ИД 2. Потоки излучения опорных и измерительных излучающих диодов ИД1 и ИД2 проходя по очереди через газовую камеру ГК, принимаются фотоприемникам (рис.2). Последний преобразует эти потоки излучения в фотоэлектрический сигнал и подает его на вход малошумящего усилителя УЪо. С выхода усилителя VTlo фотоэлектрический сигнал поступают на вход порогового устройств выполненные на микросхеме DA1. В качестве порогового устройства использован микросхема типа К521СА3 на выходе которого формируется прямоугольные импульсы. Эти импульсы пройдя через дифференцирующие цепочки R27C6 поступают на один из входов схемы совпадение выполненные на микросхеме DD5.l и DD5.2. В качестве схемы совпадение использован микросхема типа К155ЛА3. На другой вход последнего поступают прямоугольные импульсы с выхода второго дифференцирующего устройство построенного на микросхеме DDl.з, DDl.4. С выхода микросхем DD5.2, сформированные серии импульсов, количество которого пропорционально к концентрацию углеводородов подается к входу счетчика построенного на микросхемы DD6 и DD7.
Сигналы, далее пройдя через соответствующих дешифраторов выполненных на микросхеме DD8 и DD9 подается к индикатором. В качестве дешифратора использован микросхема типа К155 ИД1. По показанием индикаторов типа ИН-14 определяется концентрация углеводорода в воздухе.
Список литературы:
1. Мамасадиков Ю., Мамасадикова З.Ю. Оптоэлектронное устройство для контроля концентрации углеводородов в воздухе на полупроводниковых излучающих диодах // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 10(91). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12427 (дата обращения: 12.11.2021). DOI - 10.32743/UniTech.2021.91.10.12427.
2. Ю. Мамасадиков, З.Ю. Мамасадикова. Оптоэлектронное устройство для дистанционного контроля концентрации углеводородов в воздухе./ НТЖ ФерПИ, 2020, T.24, №6. с. 231 - 236.
3. Z.Yu. Mamasadikova. Optoelectronic devices for controlling the concentration of hydrocarbons in air with exponential scan// Academicia: An International Multidisciplinary Research Journal Vol. 10, Issue 11, November 2020 - p. 1331-1336. DOI: 10.5958/2249-7137.2020.01403.2
4. Мамасадиков Ю., Алихонов Э.Ж. Оптоэлектронное устройство для контроля линейной плотности хлопковых лент с функциональной разветкой // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 10(91). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12426 (дата обращения: 12.11.2021).
5. Jamoldinovich A.E. The importance of metrology and standardization today Alikhonov Elmurod //International scientific and technical journal "Innovation technical and technology". - 2020. - Т. 1. - №. 4. - с. 1-3.
6. Mamasodikov Y., Qipchaqova G.M. Optical and radiation techniques operational control of the cocoon and their evaluation //Academicia: An International Multidisciplinary Research Journal. - 2020. - Т. 10. - №. 5. - с. 1581-1590.
7. Mamasadikov Y., Mamasadikova Z.Y. Optoelectronic device for remote control of hydrocarbon concentration in air // Scientific-technical journal. - 2020. - Т. 3. - №. 6. - с. 3-7.
8. Мамасадиков Ю.М. Оптоэлектронный двухволновый метод для дистанционного газового анализа // Современные технологии в нефтегазовом деле-2018. - 2018. - с. 158-160.
9. Мусаев Э.С., Бутаев Т.Б., Мамасадыков Ю. Устройство для удаления коконов-глухарей. - 1988.
10. Мухитдинов М. и др. Устройство для определения содержания одного вещества в другом. - 1983.
11. Obidov J.G., Alixonov E.J. Organization of the education process based on a credit system, advantages and prospects // Academicia: An International Multidisciplinary Research Journal. - 2021. - Т. 11. - №. 4. - с. 1149-1155.