Оценка параметров межкаскадного соединения источников вторичного электропитания радиолокационных станций

Современные источники вторичного электропитания представляют собой сложные устройства, как со схемотехнической, так и с физической точки зрения.

Математическое описание процессов, происходящих в ИВЭ, также еще далеко от совершенства.

Характерной чертой ИВЭ является высокая плотность монтажа их печатных плат при предельно допустимых электрических, тепловых и механических условиях эксплуатации. Поэтому к технологии изготовления и обеспечения высокой надежности ИВЭ на всех этапах их жизненного цикла предъявляются жесткие производственные требования [1, с. 383].

Все это еще раз показывает, что проблемы построения источников вторичного электропитания актуальны и в наше время, поскольку они в значительной степени определяют, как облик, так и тактикотехнические характеристики радиолокационных станций.

В настоящее время возможен следующий путь дальнейшего развития источников вторичного электропитания питания, который подразумевает под собой объединение блока питания с заданными параметрами и микроконтроллером, предназначенным для управления и анализа каждого из каскадов источника вторичного электропитания, а также с своевременным выводом данных об изменении их работоспособности.

Практическая реализация данного синтеза будет осуществляться на линейном источнике вторичного электропитания, анализируемыми каскадами которого выступают диодный мост, сглаживающий фильтр (конденсатор 4700мкф), стабилизатор напряжения (U3) и выходные параметры самого блока, схема которого представлена ниже (Рис. 1).

Рис. 1. Схема блока питания с регулировкой напряжения 1,2…30V 10A

В качестве микроконтроллера в данной схеме выступает Arduino Nano. Данный микроконтроллер имеет несколько аналоговых входов, к которым внутри платы подсоединены встроенные аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Их разрядность составляет 10 бит. Поэтому значения на их выходах будут лежать в диапазоне от 0 до 1023. Cчитывание этих значений в программе осуществляется с помощью функции analogRead (). Если сказать проще, то зная опорное напряжение АЦП, можно легко рассчитать аналоговое напряжение, присутствующее на входе АЦП с помощью простой математической формулы.

  ,

(1)

где  U_out  – выходное напряжение с делителя напряжения;

U_in – входное напряжение, поступающее на делитель напряжения;

R₁,R₂ - сопротивление резисторов делителя напряжения.

Для непосредственного измерения напряжения используются делители напряжения, являющиеся по сути связывающим звеном между микроконтроллером и анализируемым каскадом.

Рис. 2. Схема делителя напряжения

Измеренные значения напряжения, на анализируемых каскадах, записываются на карту памяти с определенной дискретностью, установленной в скетче для прошивки микроконтроллера. Записанные значения напряжений за определенные промежутки времени представляют собой записанные в четыре строки анализируемые напряжения для каждого из каскада в отдельности.

Окончательный вывод о состоянии каждого из каскадов заключается в следующем: для отдельно анализируемого каскада заранее известны выходные параметры и границы в пределах, которых должны находится полученные значения, оценка которых осуществляется по критерию Вальда.

Критерий Вальда является оптимальным в смысле минимизации среднего времени наблюдения по большому количеству экспериментов [2, с. 42].

Рис. 3. Двухпороговый критерий Вальда для полученных значений в пределах допустимых значений

На данном рисунке показан двухпороговый критерий Вальда для анализа полученных значений в пределах допустимых границ для каждого в отдельности каскада блока вторичного электропитания. На оси абсцисс откладываются определенные временные промежутки определенной дискретностью, задаваемые в скетче для прошивки микроконтроллера. На оси ординат откладывается максимальные значения напряжения каскада, соответствующее определенному промежутку времени. Затем, соединив полученные точки плавной зеленой линией, получим график зависимости напряжения от времени. В конце построения красным цветом проводим две прямые линии, которые выступают верхним и нижним порогом и задаются на основе допустимых параметров.  

Таким образом, произведенный синтез аналоговой и цифровой схемотехники в данном устройстве и применение принципов практической уверенности, лежащий в основе выводов и рекомендаций, полученных с помощью теории вероятностей и математической статистики, позволяет не только заранее спрогнозировать отказ устройства на начальном этапе работы, но и осуществлять тестирование перспективной элементной базы в данном источнике вторичного электропитания. Из всего вышесказанного следует, что объединение аналоговой и цифровой схемотехники приближает нас к построению оптимальных источников вторичного электропитания.

1. Битюков В.К., Симачков Д.С. Источники вторичного электропитания Учеб, пособие. — М.: Вузовский учебник, 2017. — 383 с.

URL: https:// studref.com/446189/tehnika/zaklyuchenie

2. Богатырев, А.А. Стандартизация статистических методов управления качеством / А. А. Богатырев, Ю. Д. Филиппов; М.: Изд-во стандартов, 1989. – 42 с.