Принципиальная схема исследуемых антенных датчиков магнитного поля

2.3.2. Принципиальная схема исследуемых антенных датчиков магнитного поля.

Принципиальные схемы исследуемых датчиков приведены на рис. 2.4 и рис. 2.5. Их можно разделить на три части. Первая: собственно сами датчики магнитного поля, представляющие собой колебательный контур. Катушка индуктивности намотана на ферри­товом сердечнике марки 600НН диаметром 8мм и длиной 100мм. Ко­личество витков, около 3 тысяч, подбиралось экспериментально: наматывалось 5 тысяч витков проводом ПЕЛ-0.09 и постепенно сматывались до получения собственной частоты резонанса катушки равной 40 кГц. Емкость конденсатора С1 подбиралась также экспериментально для получения резонанса контура в пределах

22.5...23.5 кГц и равнялась приблизительно 100 пФ. Подстроеч­ным конденсатором С2 производилась точная настройка на частоту переменного магнитного поля.

Вторая часть схемы - это умножитель добротности антенного контура. Принцип действия умножителей обоих типов был описан ранее. Следует только заметить, что в качестве операционного усилителя используется микросхема К157УД2.

Третья часть - буферный каскад. Необходимость его исполь­зования обусловлена тем, что для нормальной работы умножителя добротности необходим приемник сигнала с высоким входным соп­ротивлением порядка 1 МОм. Приемопередатчик АСС-250 имеет входное сопротивление порядка 100 кОм. Такое сопротивление, как было проверенно экспериментально, для нормальной работы умножителя добротности слишком мало. Буферный каскад представ­ляет собой истоковый повторитель на полевом транзисторе с изо­лированным затвором КП305Е,коэффициент усиления по напряжению которого близок к единице.

Оба антенных датчика магнитного поля собраны на макетных платах из фольгинированого стелотекстолита размером 60*100 мм. Макетные платы для уменьшения наводок внешних полей экранированы медной фольгой, кроме вынесенной за ее пределы катушки индуктивности.

2.3.3. Исследование параметров антенных датчиков.

Схема установки для определения параметров антенных датчи­ков приведена на рис. 2.7. С генератора Г-... переменное нап­ряжение подается на источник магнитного поля - катушку диамет­ром D = 60 см и имеющую 100 витков провода диаметром 1 мм. С помощью резистора R измеряется значение тока в катушке. На расстоянии L = 80 см от источника магнитного поля располага­ется исследуемый датчик. После усиления приемопередатчиком АСС-250 сигнал подается на телефонный капсуль, где и снимается его значение.

Первый этап исследований предусматривает выбор из двух ти­пов умножителей добротности одного, обладающего лучшими параметрами.

Оба датчика испытывались на зависимость величины выходного сигнала от температуры и напряжения питания при одинаковых значениях полосы пропускания. Датчик, обладающий лучшими пара­метрами, в дальнейшем будет применяться в макете системы персонального вызова. Данные измерений приведены в таблицах

2.1 и 2.2.

Зависимость Uвых от напряжения питания при Q = 500

Таблица 2.1

-----------------------------------------------------

Uпит | 5 | 7 | 10 | 12 |  15

=====================================================

С ПОС | 55 | 57 | 55 | 55 | 55

| Uвых | 92 | 85 | 76

КОС ------------------------------------------------

| Fрез | 22.472 | 22.575 | 22.603

| | | |

Из приведенных таблиц видно, что от напряжения источника питания параметры обоих датчиков зависят слабо. Зависимость Uвых и Fрез выражена более ярко. Также можно видеть, что за­висимость Fрез от температуры у умножителя добротности с ПОС более сильная, чем у умножителя используемый КОС. Умножитель с КОС дает и более высокое значение Uвых. Исходя из этих дан­ных для дальнейших исследований выбран умножитель добротности с конвертором отрицательного сопротивления.

Результаты исследований этого типа антенного датчика сле­дующие. Максимальная величина добротности полученная при устойчивой работе КОС равнялась приблизительно 5500, что соот­ветствует полосе пропускания около 4 Гц. Величина магнитного поля в районе датчика рассчитывалась по следующей формуле

H = I*S*Nвит /(4* *R^3) (19),

где H - напряженность магнитного поля, А/м;

I - величина тока в рамке, А;

S - площадь рамки, м^2;

Nвит - число витков рамки;

R - расстояние от рамки до исследуемого датчика, m.

При исследованиях H равнялось

H = 0.0015*0.28*100/(4*3.14*0.512) = 6.5*10E-3 A/m.

Чувствительность антенны определяется по формуле

h = Uа / H = Uвых /(K * H) (20),

где h - чувствительность антенны, В*м/А;

Uа - напряжение, снимаемое с антенного датчика, В;

Uвых - выходное напряжение, В;

K - коэффициент усиления системы АСС-250. Чувствительность датчика с КОС равна

h = 2.6 /(4.2 * 6.5*10Е-3) = 95 В*м/А.

Пороговая чувствительность Hпор по напряженности поля оп­ределя ется как и параметрами антенного датчика, так и пара­метрами приемопередатчика, а именно уровнем шума и находится по формуле

Hпор = Uш /(K * h) (21),

где Hпор - пороговая чувствительность по напряженности

поля, А/м;

Uш - среднеквадратичное значение уровня шума, В.

Hпор равно

Hпор = 0.001 /(4.2 * 95) = 2.5*10E-6 А/м.

Определим эквивалентную площадь Sэкв приемной рамки. Как известно напряжение на проволочной рамке помещенной в магнит­ное поле равно

U = 2 f Sэкв H (22),

где f - частота сигнала, Гц.

Из (20) и (22) получаем

Sэкв = h /(2 f * ) (23).

Подставив в (23) известные данные получим

Sэкв = 95 /(2*3.14*23000*4*3.14*10Е-7) = 52.4 м^2.

Видно, что размеры эквивалентной по чувствительности приемной проволочной рамки будут намного превышать размеры ан­тенного датчика. Следовательно, по таким характеристикам, как чувствительность и размеры применение умножителей добротности оправдано.

Похожие работы

Системы персонального вызова

Скачать

29793

0

0

... действия передатчика, поэтому такие системы можно еще отнести к классу радиальных. Рассмотрим принципы построения нескольких крупных СПРВ. Одной из первых крупных разработок была "Система персонального вызова на УКВ" (США), работающая в диапазонах 20...50 и144...174 МГц. Структурная схема такой системы представлена на рис.1.1. Каждый из пультов управления 1 является контрольно-коммутирующим ...

Разработка автоматизированной системы учета работника библиотечного фонда "Национальная библиотека Украины имени В.И. Вернадского"

Скачать

57700

0

11

... , содержащей в себе ведения книжного фонда, регистрация каталога и выдача книг, а также регистрация читателей. Для разработки автоматизированной системы была проектирована инфологическая модель БД библиотечного фонда "Национальной библиотеки им. В.И. Вернадского" и проведен анализ связей между основными объектами данной инфологической модели. Для реализации автоматизированной системы осуществлен ...

Информационные системы в экономике

Скачать

109187

0

0

... управления и его характеристика; функциональные задачи управления; характеристика системы первичных экономических показателей; организация информационного обслуживания органа управления; методика реализации функции управления; перспективы совершенствования. Обоснование проектных решений по автоматизированному решению экономико-информационных задач включают обоснование выбора задач, входящих ...

Разработка программного продукта "ПК инфо"

Скачать

100010

1

8

... SADT может быть использована для анализа функций, выполняемых системой, а также для указания механизмов, посредством которых они осуществляются. 4. Описание программного продукта «ПК инфо»   4.1. Алгоритм программного продукта   При запуске программного продукта на экране отображается главное окно программы, находится оно по центру экрана для большего удобства. При щелчке левой клавиши ...