CC BY
9
5. Klimov K.N., Kustov VYu., Sestroretsky B.V, Shlepnev Yu.O. Efficiency of the impedance-network algorithms in analysis and synthesis of sophisticated microwave devices. - Proc. of 27th Conference on Antenna Theory and Technology (ATT'94), Moscow, Russia, 23-25 August, 1994, p. 26-30.
6. Sestroretsky B.V, Kustov VYu., Klimov K.N., Shlepnev Yu.O. Limit theorems and new technology of design of microwave filters. - Proc. of 27th Conference on Antenna Theory and Technology (ATT'94), Moscow, Russia, 2325 August, 1994, p. 441-446.
7. Sestroretsky B.V, Kustov VYu., Shlepnev Yu.O., Vlasov E.A., Klimov, K.N. 90-dB diplexers for satellite communication systems. - Proc. of 27th Conference on Antenna Theory and Technology (ATT'94), Moscow, Russia, 23-25 August, 1994, p. 342-345.
РЕАЛИЗАЦИЯ СЕКТОРООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ДАТЧИКОВ С УЗКОЙ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ
© Монахова К.В.1
Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики г. Москва
В данной работе рассматривается реализация секторообразующей системы, созданного на основе модернизированных пироэлектрических датчиков и ультразвуковых дальномерах (сонарах), с целью увеличения функциональных возможностей устройств детектирования объектов, и автономной самостоятельной работы устройства в различных сферах. А также реализация принципа секторообразующей системы, с целью разбиения пространства на сектора для слежения за объектами в определенных секторах (квадратах).
Ключевые слова сенсор; секторообразующая система; пироэлектрический датчик, ультразвуковой сонар.
В настоящее время широкое распространение получили всевозможные устройства, построенные на ультразвуковых сонарах и пироэлектрических датчиках, но зачастую такие устройства включают в себя отдельные либо те, либо иные датчики, с целью определения наличия объекта перед датчиком. К таким устройствам относятся: парктроники (парковочный радар); датчики движения в охранных системах, системах «Умный дом», а также для автоматического включения / выключения света; устройства для слабовидящих людей - ультразвуковая трость, ультразвуковые очки и т.д.; а также в устройствах робототехники.
1 Студент магистратуры.
Однако в ряде случаев можно объединить различные датчики в одном устройстве, с целью увеличения функциональных возможностей. Так, к примеру, в устройствах для слабовидящих людей, при объединении инфракрасного (ИК) датчика с ультразвуковым (УЗ) датчиком, можно определять расстояние до объекта, а также детектировать исходящее от объекта ИК излучение, если оно присутствует. Но при этом, стоит заметить, что человек, использующий данную систему, будет проинформирован только о присутствии объекта вблизи него, но не будет знать расположение данного объекта. Обычно для таких задач, используются сложные системы распознавания образов, которые в свою очередь, затрачивают большие вычислительные ресурсы и являются дорогостоящими.
Рис. 1. Устройство сенсора
х V
\
Сонар ИК датчик ИК датчик ИК датчик Сонар
Устройство
Рис. 2. Принцип расположения датчиков
— - диаграмма направленности ИК-датчиков;
— - диаграмма направленности УЗ-сонаров.
Поэтому, предлагается использовать ряд модернизированных пироэлектрических инфракрасных датчиков [1] и ультразвуковых сонаров, с сужен-
ными диаграммами направленности, имеющих один управляющий контроллер (рисунок 1) [2]. Таким образом, при расположении датчиков линейно, мы добиваемся разбиения пространства на сектора (рисунок 2), следовательно, при появлении объекта в поле зрения устройства, его присутствие детектируют не все датчики, а только часть, таким образом, устройство не только сигнализирует о появлении объекта, но и определяет сектор, в котором он появился [3]. Но стоит понимать, что точность определения объекта напрямую зависит от количества датчиков, использованных в системе.
Поэтому, предлагается использовать несколько, такого рода сенсоров (далее модуль секторообразующей системы), в единой системе и имеющих единый управляющий контроллер, который будет осуществлять объединение всех модулей в единую сеть, и, исходя из алгоритма, заложенного в контроллер, система сможет решать различные задачи (рисунок 3). Таким образом, сенсор, может иметь в своей структуре датчики только одного типа, что во многом упростит алгоритм управления ими. Таким образом, функциональность системы возрастает в разы, так как все ее функции зависят от алгоритма, заложенного в контроллер, и от датчиков, на которых работает сек-торообразующая система [4].
Рис. 3. Блок схема секторообразующей системы
Также стоит заметить, что каждый отдельный модуль будет работать независимо от других модулей, таким образом, добиваемся того, что при необходимости, часть модулей может не функционировать, следовательно, значительно уменьшаются затрачиваемые вычислительные ресурсы. Также, в алгоритм системы, может быть заложено, что сонары начнут функционировать только после того, как пироэлектрический датчик зафиксирует скачек инфракрасного излучения, таким образом, пространство вокруг не будет захламлено ультразвуковым шумом, что будет иметь огромное преимущество в охранных системах, т.к. до появления какого-либо объекта вблизи системы, она будет полностью пассивной.
Тип и быстродействие микроконтроллера, используемого в системе, выбирается исходя из необходимого количества датчиков, которое в свою очередь определяется исходя из требуемого сектора обзора самого устройства (рисунок 2). А точность детектирования данной системы, как уже говорилось выше, напрямую будет зависеть от количества датчиков в модулях и количества модулей во всей системе. Таким образом, чем больше датчиков с более узкими диаграммами, тем точнее работает секторообразующая система (рисунок 4).
Рис. 4. Размещение нескольких модернизированных ИК датчиков и временная диаграмма срабатывания системы датчиков, при движении излучающего тепло объекта влево
Сектор обзора каждого датчика выбирается исходя из требуемой диаграммы направленности самого устройства, заменой апертур различной длины (рисунок 5), исходя из законов геометрической оптики. При экспериментах, было доказано, что диаграмма направленности является прогнозируемой, а, следовательно, длина апертуры может быть рассчитана (рисунок 6).
Рис. 5. Модернизированный пироэлектрический ИК датчик
Рис. 6. График зависимости угла обзора датчика от длины сменной насадки
-вертикальное расположение датчика,
-горизонтальное расположение датчика.
Для модернизации ультразвукового датчика планируется использовать «зеркало» распечатанное на 3D принтере (рисунок 7). При работе сонара через зеркало, его диаграмма направленности будет в пределах 5-10°. Таким образом, датчик будет измерять расстояние до объекта в достаточно узких пределах.
Рис. 7. Модернизированный УЗ сонар
Анализируя возможности данной системы, можно сделать вывод, что секторообразующая система может стать дополнением к уже имеющимся
системам, с целью увеличения их функциональных возможностей. А сам подход - разбиение пространства на сектора, позволяет взглянуть на уже имеющиеся устройства по-новому.
Список литературы:
1. Коробова К.В. Модернизация пироэлектрических датчиков в устройствах робототехники / К.В. Коробова // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ. - М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2014.
2. Коробова К.В. Система датчиков для универсальной роботизированной платформы / К.В. Коробова // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ. - М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2015.
3. Коробова К.В. Оптимальное расположение ИК сенсоров в робототех-нических устройствах / К.В. Коробова // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. - М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2014.
4. Монахова К.В. Реализация секторообразующей системы сенсора на основе модернизированных пироэлектрических инфракрасных датчиков и ультразвуковых сонарах / К.В. Монахова // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ. -М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2016.
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНО-СУММИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
© Новожеева А.А.1, Матвеева М.В.1, Малинова О.Е.1, Гончарова П.Г.1
Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики г. Москва
В работе приведен расчет электрической прочности волноводной системы. Приведен расчет электрической прочности для волновода с сечением 72x10 мм.
Ключевые слова: электрическая прочность, предельная мощность, волновод.
Рассмотрим волноводную систему состоящую из делителя и сумматора, соединенными с помощью усилителей мощности импульса (УМИ) [1]. Схема данного устройства показана на рис. 1.
1 Студент.
