Реклама
Реклама
ЖУРНАЛ Здравствуйте, уважаемые друзья! Журнал «Современная электроника» Издаётся с 2004 года Во времена технологического бума 1970-х годов ведущие производи- тели полупроводников придерживались вертикально интегрирован- Главный редактор Ю. В. Широков ной бизнес-модели: проектирование, тестирование и самостоятель- Заместитель главного редактора ное создание коммерческих продуктов. Позднее, в начале 1980-х, на А. В. Малыгин рынок начали выходить более мелкие производители, но требования Редакционная коллегия А. Е. Балакирев, рентабельности диктовали этим компаниям непосильные объёмы В. К. Жданкин, С. А. Сорокин, Д. А. Кабачник, производства. Эта проблема в сочетании с ростом полупроводнико- Р. Х. Хакимов вой промышленности в мире натолкнула на создание уникальной Вёрстка А. М. Бабийчук бизнес-модели. Сегодня бизнес-модель fabless крайне популярна в Обложка Д. В. Юсим полупроводниковой отрасли, поскольку позволяет контрактным про- Распространение А. Б. Хамидова ([email protected]) изводителям инвестировать прибыль в исследования и разработки Реклама И. Е. Савина ([email protected]) новых технологий создания чипов, сохраняя при этом высокие объ- ёмы производства, необходимые для поддержания рентабельности Учредитель и издатель ООО «СТА-ПРЕСС» продаж. Для справки: согласно статистическим данным Ассоциации Генеральный директор К. В. Седов полупроводниковой промышленности в 2020 году мировые продажи Адрес учредителя и издателя: микросхем выросли до $440 млрд, что на 6,8% больше, чем годом ранее. 117279, г. Москва, ул. Профсоюзная, д. 108, пом/ком/эт I/67/тех Но есть у fabless-стратегии и оборотная сторона, заставляющая беспо- Почтовый адрес: 119313, Москва, а/я 26 коиться даже технологических лидеров. Процитируем генерального Тел.: (495) 232-00-87 • Факс: (495) 232-16-53 директора и основателя компании iDEAL Semiconductor Марка Грана- [email protected] • www.soel.ru хана: «Переход США к \"бесфабричным\" технологиям привёл к тому, что американские компании, владеющие собственными производствами, Производственно-практический журнал ради экономии отказываются от этих своих подразделений. Объём Выходит 9 раз в год. Тираж 10 000 экз. зарубежного контроля на американском рынке полупроводников за Цена свободная счёт приобретения компаний либо передачи на аутсорсинг Тайваню, Китаю и Корее уже астрономичен. Позволить этому продолжаться – Журнал зарегистрирован в Федеральной значит поставить США в положение подчинения иностранным инте- службе по надзору за соблюдением ресам в вопросах, выходящих далеко за рамки технологических дости- законодательства в сфере массовых жений. Поскольку многие страны, от которых мы зависим в вопросах коммуникаций и охране культурного наследия производства полупроводниковых изделий, либо не связаны законо- (свидетельство ПИ № ФС77-18792 дательством об интеллектуальной собственности, либо не соблюдают от 28 октября 2004 г.) его, остаётся вероятность нарушения национальной безопасности. Возглавляют список опасений по поводу такой сильной зависимости Отпечатано: ООО «МЕДИАКОЛОР». от полупроводников азиатского производства в США промышленный Адрес: Москва, Сигнальный проезд, 19, бизнес- шпионаж и активное переманивание Китаем тайваньских инженер- центр Вэлдан. Тел./факс: (499) 903-69-52 ных талантов». Опасения Марка Гранахана разделяют многие экспер- ты. Именно поэтому, в частности, Вашингтон стремится к установ- Перепечатка материалов допускается только лению контроля над ведущим контрактным производителем чипов с письменного разрешения редакции. Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (около 60% объёмов продук- Ответственность за содержание рекламы ции поставляет в США), на чьих производственных мощностях сегод- несут рекламодатели. ня выпускаются чипы для Министерства обороны и космической от- Ответственность за содержание статей несут расли США. авторы. Материалы, переданные редакции, не рецен- И это ведущая экономика мира! А как обстоят дела с технологической зируются и не возвращаются. независимостью России? Читайте в «Современной электронике». Мнение редакции не обязательно совпадает с мнением авторов. Всего вам доброго! Все упомянутые в публикациях журнала наименования продукции и товарные знаки Юрий Широков, главный редактор являются собственностью соответствующих владельцев. © СТА-ПРЕСС, 2021 ПОДПИСКА БЕСПЛАТНАЯ ПОДПИСКА ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ на электронную версию журнала теперь СТАЛА БЕССРОЧНОЙ ПОДПИСКА на печатную версию – это гарантированное получение журнала по любому указанному вами адресу! С УСЛОВИЯМИ ОФОРМЛЕНИЯ ПОДПИСКИ можно ознакомиться на сайте www.soel.ru 2 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
СОДЕРЖАНИЕ 7/2021 РЕКЛАМОДАТЕЛИ РЫНОК AdvantiX · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·69 4 Новости российского рынка CREE (RFcore) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·57 Delta Design· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·63 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Dolomant · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 стр. обл. IEE · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·72 6 3D-печать алюминиевым сплавом в радиоэлектронике: JTAG · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·67 опыт оптимизации, перепроектирования и производства Keysight · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·51 LITEMAX · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·45 Антон Нисан TDK-Lambda · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·53 ВЗПП-С · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 , 61 ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ ГИРИКОНД · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·66 Компонента· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5, 47 16 Адресно-аналоговые звуковые и световые оповещатели КУЛОН · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·15 в системе пожарной сигнализации FX NET МОРИОН · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 Остек-СМТ · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5, 9 Андрей Кашкаров ПЛАТАН · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 стр. обл. РАДЭЛ-2021 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·49 22 Библиотеки электронных компонентов АО «НПО «ЭРКОН» Силовая Электроника-2021 · · · · · · · · · ·21 Тестприбор · · · · · · · · · · · · · · 1, 4 стр. обл. Юрий Еремеев ЧипЭкспо-2021· · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·19 ЭРКОН · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·23 26 Радиочастотные соединители TMP повышенной мощности компании CarlisleIT, США. Действительно с лучшими параметрами, чем у аналогов? Скоро на YouTube-канале «Современной электроники» Кива Джуринский репортажи и интервью с производства ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ компании СИЛТЭК 32 Синхронизация по радиоканалу на примере систем, передающих эталонное время Андрей Кашкаров 36 Защита интеллектуальной собственности и программного обеспечения на базе микроконтроллеров с EEPROM Сергей Шишкин 40 Применение мощного аудио ОУ LM1875T в новых (не аудио) приложениях Алексей Кузьминов 46 Автоматизация начинается с разъёма Алексей Асабин 50 Бортовые коммуникационные сети автомобиля – Ethernet, SERDES или сразу обе? Это непростой вопрос Алан А. Варгезе ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 54 Проектирование схем микроэлектронных устройств в Proteus с использованием внешней памяти. Часть 2 Татьяна Колесникова ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 70 О декорреляции принимаемых сигналов при классификации объектов по межчастотному корреляционному признаку Владимир Бартенев СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 3
РЫНОК На правах рекламы Новости российского рынка ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ АО «ВЗПП-С» – ОДИН – преобразователь напряжения на дат- Для проектирования ПЛИС используется чике тока; САПР Quartus II и доп. ПО разработки и про- ИЗ ВЕДУЩИХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ изводства АО «КТЦ ЭЛЕКТРОНИКА». Для – преобразователи входных дискретных всей номенклатуры имеются комплекты ин- ПРЕДПРИЯТИЙ – ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ сигналов; струментов, необходимых для разработчика. ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ – МКМ управления источником питания. С 2021 года АО «ВЗПП-С» осуществляет ус- В последнее время разработанные нашим Разработаны и готовы к поставке с III кв. луги по сборке и испытанию изделий ЭКБ сто- 2021 г. следующие ЭКБ категории каче- ронним организациям, обладая технологиями предприятием в 2019–2020 годах изделия ства «ОТК»: сборочного производства металлокерамиче- ЭКБ пользуются высоким спросом и освое- ● двухканальные драйверы К5342ЕХ014, ских и металлополимерных корпусов (CCGA, ны в серийном производстве, налажены по- 015 (7÷35 В; 4 / −4 А; 50/50 нс); PBGA, CQFP, CQFN, SMD, DLCC, D-PAK, D2- ставки отечественным предприятиям – про- ● двухканальные драйверы серии К1347 PAK и т.д.), сборки бескорпусных кристаллов на изводителям РЭА: (6÷20 В; 1,5/ −1.5 А; 70/75 нс); печатных платах по технологии «chip-on-board», ● быстровосстанавливающиеся диоды и ди- ● диоды Шоттки 2ДШ159А9 (30 B; 0,5 A; а также монтажа кристалла методом «flip-chip». 0,8 B); одные сборки серии 2ДВ102, 103, 104, 105 ● ограничители напряжения КР243А (73 В; www.vzpp-s.ru (13 типономиналов); (200÷600 В; 1÷35 А; 680 А @ 0,15 мс; 100 В), КР1204А9 (18 В; [email protected] 25÷60 нс); 60 А @ 1 мс; 25 В); +7 (473) 227-95-27 ● однофазные мосты серии 2МД147, 148, ● транзисторы КПЕ126А9 (30 B; 1,4 A; 149 (8 типономиналов); (200÷600 В; 120 мОм), КПЕ119А9 (30 В; 3,2 А; 85 мОм). 0,5÷25 А; 1÷1,1 В); Кроме того, предприятие с 2019 года про- ● диоды Шоттки и диодные сборки (23 ти- должает выпуск программируемых логиче- пономинала); (5÷200 В; 0,001÷70(2×35) А; ских интегральных схем (ПЛИС) 5578ТС084 0,25÷1,18 В); (корп. МК 4248.144-1), 5578ТС094 ● двухканальные драйверы серии 1347 (корп. МК 4251.304-2), 5578ТС064 (6 типономиналов); (6÷20 В; 1,5 А/−1,5 А; (корп. МК 4254.352-1), 5578ТС104 (корп. 70/75 нс); МК 4254.352-1), а также ПЛИС раннего про- ● ШИМ-контроллеры серии 5319 (4 типо- изводства: 5576ХС1Т, 5576ХС4Т, 5576ХС6Т, номинала); (≤28 В, ±0,9 А; 10÷500 кГц); 5576ХС7Т, 5578ХС024, 5578ХС034. ● МКМ серии 3005 (4 типономинала): – управляемый напряжением двухполяр- ный источник тока; ПОПОЛНЕНИЕ ЛИНЕЙКИ ● стабильность частоты до ±1,3×10–8 в ин- тервале рабочих температур –20...+60°С; ГЕНЕРАТОРОВ ● низкий уровень фазовых шумов: АО «МОРИОН» 10,0 и 20,0 МГц 30,0 и 60,0 МГц АО «МОРИОН» (Санкт-Петербург), ве- дущее предприятие России и один из ми- 1 Гц –100 –90 ровых лидеров в области разработки и се- рийного производства пьезоэлектронных 10 Гц –130 –120 приборов стабилизации и селекции часто- ты, представляет новый малогабаритный 100 Гц –152 –141 термостатированный кварцевый генера- тор ГК395-ТС. 1000 Гц –159 –147 Данная модель на отечественной эле- 10 000 Гц –162 –151 ментной базе специально разработана для применения в перспективных раз- 60,0 МГц с перспективой расширения до ● малое энергопотребление в установив- работках бортовой аппаратуры космиче- 100 МГц. шемся режиме. ских аппаратов, в том числе и для работы Прибор выпускается в вариантах с напря- в открытом космосе, в первую очередь, Основными преимуществами данной мо- в качестве альтернативы ряду генерато- дели являются: жением питания 5 В и 3,3 В, КМОП и SIN ров импортного производства, применя- ● повышенные требования по стойкости к выходным сигналом. емых сегодня. излучению космического пространства и На текущий момент возможна поставка Генератор выполнен в компактном свар- надёжности; опытных образцов. Серийный выпуск пла- ном корпусе 26×26×15 мм и предназначен нируется на 2023 год. для работы в диапазоне частот от 10,0 до Стенд АО \"Морион\" В4.3 на выставке \"RADEL-2021\" в Экспофоруме, г. Санкт- Петербург, 21-24 сентября www.morion.com.ru [email protected] +7 (812) 350-75-72 4 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
РЫНОК На правах рекламы 4,3″ ДЮЙМОВЫЙ TFT Информационные кабели HDMI и USB ● размер модуля: 105,5(Ш)×84,2(В)×23,78(Г) мм; С IPS-МАТРИЦЕЙ являются дополнительными аксессуарами ● активная область: 95,04×53,856 мм; и приобретаются отдельно. Клиент может ● шаг пикселей: 0,198×0,198 мм; Компания Raystar представляет очеред- их использовать для подключения модуля ● тип ЖК-дисплея: TFT, Normally Black, ную модель дисплея серии REF43VW – это к микрокомпьютерам Raspberry Pi через 4,3″ дюймовый TFT-дисплейный модуль соответствующее разъёмное соединение. Transmissive; RFE43VW-1YH-DHG с IPS-матрицей, раз- Дисплейный модуль поддерживает работу ● углы обзора: 80/80/80/80; решением экрана 480×272 пикселей и про- с различными моделями Raspberry Pi вплоть ● соотношение сторон: 16:9; ецируемым ёмкостным сенсорным экраном до последних моделей Pi 3 B+ и Pi 4B. ● микросхема контроллера: TFP401; (управляющий интерфейс USB). Данный дис- ● интерфейс: HDMI (только DVI); плейный модуль возможно напрямую под- Обращаем ваше внимание, что в стан- ● тип подсветки: LED, белый цвет; ключать по цифровому входу HDMI (только дартной поставке модуля RFE43VW-1YH- ● версия PCAP: 0x07.0x00.0x00.0x00.0x01. сигнал DVI) к различным системам Raspberry DHG отсутствует разъём micro-HDMI, ввиду PI, но отсутствует поддержка встроенного этого потребитель должен заранее подго- 0x0C.0x11.0x43; параметра EDID (расширенные данные иден- товить переходник с micro-HDMI на HDMI. ● интерфейс PCAP: USB; тификации дисплея) для полноценного ис- ● микросхема PCAP: ILI2130 или подобная; пользования интерфейса HDMI от ПК. Основные характеристики: ● разрешение PCAP:16384×16384; ● диагональ: 4,3 дюйма; ● тач-панель: PCAP; Применяемая в модуле IPS-матрица по- ● разрешение экрана: 480×RGB×272(TFT) ● поверхность: глянцевая. зволяет пользователю наблюдать чёткое изображение под более широкими угла- точки; К заказу доступны различные модели се- ми. Максимальная яркость экрана дости- рии REF43VW: гает 800 кд /м2 при контрастности 800:1. ● RFE43VW-1YH-DHN (высокая яркость; В серии RFE43VW активно задействована без тач-панели); функция ШИМ (широтно-импульсная модуля- ● RFE43VW-1YH-DHG (высокая яркость; ция) для регулировки яркости светодиодной подсветки. Напряжение питания ЖК-модуля PCAP с ёмкостной тач-панелью); составляет 5 В (типовое значение). Диапазон ● RFE43VW-1YH-DHS (высокая яркость; рабочих температур от –20 до +70°С, темпе- ратура хранения от –30 до +80°С. RTP – с резистивной тач-панелью). www.komponenta.ru [email protected] +7 (495) 150-21-50 СОБЫТИЯ ОСТЕК-СМТ ПРИГЛАШАЕТ Вебинары для технологов, главных техно- нентов. Демонстрация работы модульной логов и технических специалистов, а также платформы AIMEX III: НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВЕБИНАРЫ руководителей сборочно-монтажных произ- В сентябре и октябре 2021 года Акаде- водств: 28.10.2021, 10.00–12.00. Многофункцио- нальные сборочные центры. Прямое вклю- мия Технологий Остек-СМТ проведёт бес- 07.10.2021, 10.00–12.00. Комплексный чение из демозала Essemtec, Швейцария. платную серию онлайн-семинаров по наи- подход к контролю качества сборки. Прямое более актуальным вопросам сборки РЭА. включение из демозала Viscom, Германия: Зарегистрироваться и прочитать подроб- Вебинары помогут повысить эффектив- нее о каждом вебинаре можно на сайте ком- ность производства и дадут ответы на са- 14.10.2021, 10.00–12.00. Склад 4.0: ком- пании ostec-smt.ru в разделе «Календарь со- мые актуальные вопросы. плексное решение для цифрового произ- бытий». Участие бесплатное. Количество водства. Прямое включение из демозала мест ограничено. Вебинары состоят из теоретической части Essegi, Италия: с уникальным контентом и практической, где www.ostec-smt.ru спикер и зарубежные партнёры компании из 21.10.2021, 10.00–12.00. Модульная плат- [email protected] Европы и Азии наглядно продемонстрируют форма Fuji Aimex III для установки компо- работу систем. В каждом вебинаре есть воз- +7 (495) 788-44-41 можность задать вопрос спикерам, вендорам и рассмотреть конкретный кейс участника. Вебинар для руководителей производ- ственных подразделений, технических ди- ректоров, главных инженеров и главных тех- нологов, а также их заместителей: 30.09.2021, 11.00–13.00. Цифровое сбо- рочно-монтажное производство. Демонстра- ция работы элементов решения. Вебинар для руководителей, разработчиков, конструкторов, технологов, представителей ОТК: 06.10.2021, 11.00–13.00. 3D-печать и ком- пьютерная томография в приборостроении. Демонстрация напечатанных изделий. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 5
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 3D-печать алюминиевым сплавом в радиоэлектронике: опыт оптимизации, перепроектирования и производства Антон Нисан преимущества 3D-печати, но наибо- лее полно её достоинства раскроются Декларируемые преимущества аддитивных технологий, в частности при перепроектировании кронштейна селективного лазерного сплавления, хорошо известны и включают с учётом новых технологических воз- в себя возможность получения монолитного изделия сложной формы, можностей. Для переработки конструк- в том числе с внутренними каналами; снижение массы; уменьшение ции кронштейна было решено исполь- сроков изготовления; объединение нескольких деталей в одну, зовать порождающее проектирование. сокращающее ручные операции сборки и пайки и повышающее повторяемость производства. Понимая актуальность этих преимуществ Порождающее проектирование для радиоэлектронной промышленности, мы, дополнив в 2018 году (generative design) – автоматический лабораторию аддитивных технологий Остек-СМТ 3D-принтером поиск (создание) вариантов формы Renishaw, наработали совместно с заказчиками достаточно интересный детали в САПР, исходя из заданных кон- опыт перепроектирования, оптимизации и изготовления изделий структором условий будущего функци- радиоэлектроники методом селективного лазерного сплавления онирования детали. Конструктор зада- алюминиевого порошка. О нескольких проектах из этого опыта пойдёт ет объём, в котором системе разрешено речь в данной статье. производить поиск решения, указыва- На примере волноводного разветвителя и кронштейна для его ет неприкосновенные для изменения крепления, фильтра, рупорных антенн, корпусов с каналами охлаждения зоны, препятствия, которые необхо- мы покажем, какие конкретно технические и экономические димо огибать, крепёжные и рабочие преимущества аддитивных технологий достижимы на практике, участки детали, а также условия функ- в особенности при проектировании и оптимизации конструкции изделия, ционирования детали: закрепления и учитывая возможности 3D-печати. Все изделия и опытные образцы, нагрузки. Как только система закон- о которых пойдёт речь ниже, изготовлены в лаборатории аддитивных чит поиск решений, она предоставит технологий Остек-СМТ на установке селективного лазерного сплавления пользователю для просмотра и оценки Renishaw из сплава AlSi10Mg производства РУСАЛ. найденные варианты геометрии дета- ли. Конструктору необходимо выбрать Кронштейн волноводного С помощью аддитивных технологий наиболее подходящий вариант (по мас- разветвителя кронштейн изготавливается целиком, се, прочности, допустимым деформа- многократно снижая стоимость и сро- циям, технологичности и другим кри- Оригинальный алюминиевый крон- ки производства: за 49 часов на однола- териям) и доработать модель. штейн волноводного разветвителя, зерной системе печатаются два крон- разработанный АО «НИИ ТП» и пока- штейна. 3D-модель кронштейна, полученная занный на рис. 1, изготавливался пай- в результате порождающего проекти- кой из 16 деталей, что весьма трудо- Переход с классической на аддитив- рования в Autodesk Fusion 360, была ёмко и требует специальной оснастки ную технологию без изменения кон- доработана (добавлена перемычка, для обеспечения требуемых допусков. струкции уже позволяет почувствовать сглажены поверхности), и по ней был выполнен расчёт напряжённо-дефор- аб мированного состояния, показавший, что деформации и коэффициент запаса Рис. 1. Кронштейн волноводного разветвителя: а) разнесённый вид, б) фотография напечатанного прочности соответствуют требованиям изделия, объём без поддержек 58,8 см3. Этот кронштейн и другие изделия, фотографии которых (см. рис. 2). Фотография напечатанно- приведены ниже, напечатаны на системе селективного лазерного сплавления Renishaw в лаборатории го кронштейна представлена на рис. 3. Остек-СМТ Сравнение оригинала кронштейна и кронштейнов, полученных с помощью порождающего проектирования (см. табл. 1), позволяет сделать вывод, что переработка конструкции во Fusion 360 обеспечила следующие результаты: ● снижение массы кронштейна на 56%: с 214 до 94 г; ● объединение 19 деталей в одну (крон- штейн + держатели кабеля); ● уменьшение объёма поддержек при печати в 1,5 раза; ● сокращение времени печати на 28%; 6 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ б аб Рис. 2. Результаты расчёта напряжённо-деформированного состояния кронштейна в Autodesk Fusion 360: а) деформации, б) коэффициент запаса прочности Таблица 1. Внешний вид, количество деталей и масса оригинального кронштейна и двух вариантов кронштейна, полученных порождающим проектированием Параметр Оригинальная модель Порождающее проектирование Порождающее проектирование (с перемычкой) (без перемычки) Скриншот модели Технология изготовления Фрезерование + пайка 3D-печать (селективное лазерное 3D-печать (селективное лазерное сплавление) сплавление) Кол-во деталей, шт. 19 Масса, г 214 1 1 99 94 Рис. 3. Фотография напечатанного проектирование поддержек – опорных Минимизировать субъективность, на Renishaw AM400 кронштейна, структур, фиксирующих деталь в про- зависимость от человеческого фак- разработанного с применением порождающего цессе построения и обеспечивающих тора помогает моделирование про- проектирования во Fusion 360 теплоотвод. Несмотря на то что в ПО цесса печати и термообработки в ПО для подготовки рабочих программ для Autodesk Netfabb Local Simulation. ● снижение стоимости напечатанного 3D-принтеров реализован полезный В него импортируется 3D-модель сори- изделия в 1,9 раза; функционал автоматического поиска ентированной технологом детали на оптимальной ориентации и автома- поддержках, выбираются материа- ● возможность печати кронштейна тического создания поддержек, про- лы (порошка и платформы), задаются вместе с волноводом – объединение цесс подготовки 3D-модели к печати режимы печати деталей и поддержек, 32 деталей в одну; требует активного участия технолога запускается моделирование процесса и ручных или автоматизированных изготовления. В результате моделиро- ● расчётный коэффициент запаса операций. Выбираемая ориентация вания, в частности, рассчитываются прочности > 2 при заданных схемах и проектируемые поддержки субъек- напряжения и деформации, как в про- нагружения. тивны и зависят не только от знаний цессе построения и термообработки, и опыта специалиста, но и от характера. так и после снятия с поддержек. Прак- Волноводный разветвитель Так, осторожные люди могут перестра- тическая ценность моделирования про- ховаться и спроектировать поддержки цесса изготовления изделий перед их Технолог, работающий на аддитив- с запасом, чтобы гарантированно напе- производством заключается в следую- ном производстве, при подготовке чатать изделие без дефектов с первого щем: 3D-модели изделия к печати решает раза. При этом растёт расход материа- ● минимизация объёма поддержек, две важные задачи, от которых зависит лов и увеличиваются сроки изготовле- качество изготовления: ориентирова- ния. С другой стороны, люди, склонные брака, времени и стоимости печати ние 3D-модели в камере построения и к риску, могут спроектировать мини- изделия: технолог видит, как спроек- мум поддержек, чтобы сократить вре- тированные поддержки влияют на мя печати изделия. Однако при этом деформации детали, и может убрать будет выше вероятность образования практически не влияющие поддерж- дефектов, а в случае брака расход мате- ки, оставив их только в тех местах, риалов и времени будет ещё выше, чем где они действительно необходимы; при осторожной тактике. ● минимизация деформаций: если рас- чётная деформация превышает мак- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 7
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ аб и соединяемых пайкой, а напечатать разветвитель можно целиком (рис. 4). Рис. 4. Волноводный разветвитель (разработан в АО «НИИ ТП»): а) разнесённый вид, б) фотография напечатанного изделия, объём без поддержек 127,1 см3 Изначально поддержки проектирова- лись в ПО, не имеющем функции моде- симально допустимую, то, изменяя рованную 3D-модель, в которой уч- лирования процесса печати. Учитывая ориентацию и/или усиливая под- тены прогнозируемые деформации это, а также понятное желание техно- держки, технолог стремится умень- в процессе производства. лога изготовить разветвитель с пер- шить отклонения размеров до при- Рассмотрим возможности Netfabb вой попытки, поддержек было зало- емлемого уровня; Ultimate и Netfabb Local Simulation жено «с запасом», 54,6 см3 (рис. 5а). ● компенсация деформаций: если из- на примере подготовки к печати Похожие поддержки были спроекти- менением ориентации 3D-модели и/ 3D-модели волноводного разветви- рованы и в Netfabb Ultimate, их объ- или усилением поддержек не получа- теля, работающего на частоте 3,3 ГГц. ём составил 41,8 см3. Затем за несколь- ется добиться снижения деформаций Аналогично кронштейну волноводный ко итераций объём поддержек был до допустимых значений, то можно разветвитель состоит из 13 деталей, минимизирован до 14,5 см3: модели- автоматически построить компенси- изготавливаемых механообработкой ровался процесс печати в Netfabb Local Simulation, убирались поддержки, раз- мещённые, с точки зрения технолога, в некритичных местах (тот самый «запас» для печати с первого раза), снова моде- лировался процесс печати, удалялись необязательные поддержки и т.д. Это позволило уменьшить объём поддер- жек с 41,8 см3 до 14,5 см3, т.е. в 2,9 раза, без заметного изменения расчётных деформаций (см. рис. 5б, 5в). Для экспериментальной провер- ки крайне малой зависимости дефор- маций от объёма поддержек при его Без Netfabb С применением С применением Netfabb Netfabb Объём поддержек? Объём поддержек Объём поддержек 54,6 см3 41,8 см3 14,5 см3 аб в Рис. 5. Спроектированные поддержки и их объём, а также прогнозируемые деформации волноводного разветвителя: а) в штатном ПО 3D-принтера – 54,6 см3, прогнозируемые деформации неизвестны, б) и в) в ПО Autodesk Netfabb Ultimate и Netfabb Local Simulation – 41,8 и 14,5 см3 при схожих прогнозируемых деформациях 8 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
3D-печать для производств радиоэлектроники СВЧ-тракты, Объединение Снижение Уменьшение кронштейны, до 32 деталей массы изделия стоимости корпуса в одну* в 2,5 раза* в 10 раз* Преимущества работы с Остек-СМТ Высокие компетенции специалистов Собственная лаборатория в радиоэлектронной отрасли аддитивных технологий Опыт перепроектировния и оптимизации Собственный центр компьютерной изделий под аддитивные технологии томографии для контроля качества изделий * Результаты получены в лаборатории аддитивных технологий Остек-СМТ Остек-СМТ Группа компаний Остек Реклама [email protected] | ostec-3d.ru
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ а) объём поддержек 54,6 см3 б) объём поддержек 14,5 см3 Рис. 6. Карты отклонения наружных поверхностей и внутренних каналов, построенные по результатам томографии напечатанных волноводных разветвителей с 54,6 см3 (а) и 14,5 см3 (б) поддержек. 3D-модель оригинальная без компенсации деформаций снижении, наблюдаемой при модели- Подытожим достигнутые в данном сечения с диафрагмами. На следующей ровании процесса, было напечатано примере преимущества, обеспечивае- итерации специалистами АО «РКС», два волноводных разветвителя с мак- мые моделированием печати в Netfabb учитывая возможности аддитивных симальным (54,6 см3) и минимальным Local Simulation: технологий, изменены расположе- (14,5 см3) объёмом поддержек. Иссле- ● уменьшение объёма поддержек в ния резонаторов фильтра для улучше- дование разветвителей, выполненное ния электрических параметров (пода- на рентгеновском компьютерном томо- 3,8 раза; вления второй полосы пропускания), графе Phoenix V|tome|x M300, показало, ● снижение стоимости печати на 22%; после чего в ООО «Остек-СМТ» спроек- что фактические деформации наруж- ● сокращение времени печати на 20%; тированы и оптимизированы решётча- ных поверхностей и каналов разли- ● уменьшение трудоёмкости постобра- тые структуры и уменьшена толщина чаются несущественно, тогда как объ- фланца по результатам прочностного ём поддержек различается в 3,8 раза ботки и объёма отходов; расчёта в Netfabb (см. табл. 2). (см. рис. 6). ● снижение отклонения напечатанной Электрические характеристики С целью повышения точности детали от CAD-модели на ~18% (так- фильтров измерялись без обработки изготовления была сгенерирована же может быть улучшено подбором каналов и без нанесения покрытий. 3D-модель, компенсирующая дефор- коэффициента деформации). Потери линейного фильтра в поло- мации, возникающие в процессе адди- Отметим, что двадцатипроцентное се пропускания в сечении фланцев тивного производства. Напечатанная снижение стоимости и времени печати составили –0,3…–0,5 дБ, лабиринтно- по скомпенсированной 3D-модели может не играть важной роли при изго- го фильтра – минус –0,2…–0,25 дБ, КСВ деталь тоже исследовалась на томогра- товлении одного изделия, но существен- обоих фильтров в полосе пропускания – фе Phoenix V|tome|x M300. Результаты но скажется при серийном производстве. не хуже 1,8 при калибровке в сечении исследования показывают, что дефор- SMA-разъёмов (см. рис. 8). Результаты мации в каналах разветвителя были СВЧ-фильтр измерений электрических характери- уменьшены на 30...40 мкм (см. рис. 7). стик линейного и лабиринтного филь- Смещение распределения отклонений Коллеги из АО «РКС» обратились к тров свидетельствуют о возможности в сторону отрицательных значений (см. нам с просьбой напечатать полосовой их применения в приёмной и переда- рис. 7в) свидетельствует об избыточ- СВЧ-фильтр с центральной частотой ющей аппаратуре малой мощности ной компенсации, поэтому, уменьшив 8,2 ГГц, чтобы измерить его электриче- (10…20 Вт). коэффициент компенсации дефор- ские характеристики и определить воз- маций, можно добиться ещё больше- можность применения в ракетно-кос- В результате перепроектирования го повышения точности изготовления. мическом приборостроении. Первым обеспечены следующие преимущества опытным образцом был выбран линей- применения аддитивных технологий: ный фильтр (см. табл. 2), представля- ющий собой трубу прямоугольного 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Отклонение 90% точек не превышает ±0,21 мм а) объём поддержек 54,6 см3, оригинальная модель Отклонение 90% точек не превышает ±0,22 мм б) объём поддержек 14,5 см3, оригинальная модель Компенсация несколько избыточна Отклонение 90% точек не превышает ±0,18 мм в) объём поддержек 14,5 см3, скомпенсированная модель Рис. 7. Распределения отклонений поверхности внутренних каналов от номинальных, построенные по результатам томографии волноводных разветвителей, напечатанных по оригинальной 3D-модели с 54,6 см3 (а) и 14,5 см3 (б) поддержек и по скомпенсированной 3D-модели с 14,5 см3 поддержек (в) 0 S1,1 –10 S2,1 S11 макетного S1,2 S2,2 –20 образца S1,1_1 S1,2_1 –30 –40 S11 модели –50 –60 S12 модели S12 макетного –70 образца –80 –90 –100 4 6 8 10 12 14 16 18 Частота, Ггц Рис. 8. Электрические характеристики лабиринтного фильтра: расчётные (сплошные линии) и измеренные (пунктирные линии) S-параметры (при калибровке в сечении SMA-разъёмов) СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 11
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Таблица 2. Сравнение стоимости, сроков изготовления линейного и лабиринтных фильтров Параметр Линейный фильтр Лабиринтный фильтр Лабиринтный фильтр с решетками Фотография Расположение резонаторов Технология Аддитивная Классическая технология Аддитивная технология Классическая технология Аддитивная технология Классическая технология изготовления технология Масса, г 155 155 93 93 63 Использование ~ 1 неделя ~ 1,5 недели решётчатых структур Время 19 ч 6 мин 12 ч 0 мин 9 ч 14 мин изготовления 11 ч 8 мин 15 7 ч 33 мин 13 5 ч 15 мин не представляется ~ 250 000 ~ 400 000 возможным из-за 1 деталь на 1 1 1 технологических платформе 51 700* 27 100* 16 500* ограничений Макс. заполнение платформы Количество деталей, шт. Себестоимость 1 шт., руб. ● снижение стоимости изготовления в ~10 раз (при переходе с классической технологии на аддитивную); ● снижение количества деталей в 15 раз; ● снижение массы в 2,5 раза; ● электрические характеристики (даже без дополнительной пост- обработки каналов) приемлемы для применения в системах малой мощности; ● испытание на сжатие: при нагрузке до 1,5 т – только упругие деформации. Рупорные антенны Рис. 9. Один из заказов на рупорные антенны в 2020 г. В 2019 году были напечатаны первые половине 2021 г. в нашей лаборатории Сравним расчётные и измеренные опытные образцы рупорных антенн для было изготовлено более 100 шт. серий- электрические характеристики на при- АО «НИИ «Вектор». Испытания антенн ных рупорных антенн (см. рис. 9). мере рупора сложной формы с гребня- подтвердили, что они удовлетворяют Половина антенн, изготовленных в ми (рис. 11, 12). Макет антенной систе- требованиям по электрическим харак- 2021 г., работает в частотном диапазо- мы представляет собой два излучателя, теристикам и стойкости к внешним не 8…12 ГГц, 20% – 12…18 ГГц, 18% – разнесённых на 40° относительно друг воздействующим факторам (ГОСТ РВ 4…8 ГГц, по 5 % – 18…26 и 26…40 ГГц и друга. Измерения излучения произ- 20.39.304-98, группа 2.1.3) и пригодны 2% – 2…4 ГГц (см. рис. 10). водятся для каждой антенны незави- для эксплуатации в составе комплексов радиотехнического мониторинга мор- ского базирования. В 2020 г. и первой 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Рис. 10. Распределение серийных рупорных антенн, напечатанных для АО «НИИ «Вектор» в первой Рис. 11. Напечатанная рупорная антенна, половине 2021 г., по частотным диапазонам электрические характеристики которой приведены на рис. 12 аб Такая задача, в частности, актуаль- на для производства активных фази- в рованных антенных решеток (АФАР) радаров. Повышение частотных диапа- Рис. 12. Сравнение расчётных и экспериментальных параметров: а) КСВ в полосе частот, б) зонов радиолокационных систем даёт нормированные диаграммы направленности антенной системы на центральной частоте рабочего более высокую разрешающую способ- диапазона в азимутальной плоскости, в) ширина диаграммы направленности в полосе частот ность и точность обнаружения целей, но приводит к увеличению плотности симо в азимутальной плоскости. На Корпуса с каналами тепловых потоков в приёмо-передаю- рис. 12а приведены результаты изме- охлаждения щих модулях АФАР (из-за уменьшения рения КСВ излучателя и КСВ модели размеров модулей при почти неизмен- излучателя в пакете моделирования, В условиях повышения плотности ном тепловыделении). В свою очередь, где проводящий материал представ- компоновки, уменьшения габаритов перегрев СВЧ-элементов приводит к ляет собой идеальный проводник. элементной базы и электронных моду- сокращению их срока службы и ухуд- Диаграммы направленности макета лей обостряется проблема отвода теп- шению радиотехнических параметров и модели антенной системы на цен- ла. В таких случаях для обеспечения АФАР. тральной частоте диапазона показа- требуемых тепловых режимов могут ны на рис. 12б. А на рис. 12в представ- применяться жидкостные системы С целью экспериментальной про- лены результаты измерения ширины охлаждения. А полноценно используя верки встраивания в корпуса систе- диаграммы направленности (ШДН) в возможности 3D-печати, каналы для мы жидкостного охлаждения в МАИ полосе частот. Результаты измерений циркуляции охлаждающей жидкости были спроектированы макеты кор- показывают хорошую корреляцию можно выполнить непосредственно в пусов приёмо-передающих моду- с теоретическими расчётами и под- корпусе модуля, оптимизируя их форму лей АФАР S- , X- и Ka-диапазона (2…4, тверждают соответствие требований и размещение с учётом расположения 8…12 и 27…40 ГГц соответственно), к электрическим характеристикам. теплонагруженных элементов и требу- см. рис. 13. Два последних были изго- емого теплового режима. товлены в нашей лаборатории. Резуль- таты испытаний макетов корпусов (рис. 14) показывают приемлемые параметры охлаждения и подтвержда- ют применимость 3D-печати корпусов со встроенными каналами жидкостно- го охлаждения для АФАР. Корпуса с тепловыми трубами Логическим продолжением и даль- нейшим развитием корпусов со встро- енными каналами жидкостного охлаж- дения являются корпуса с тепловыми трубами. Эффективная теплопрово- дность тепловых труб может достигать 100 кВт/(м·К), что в сотни раз превыша- ет теплопроводность меди. Простейшая тепловая труба пред- ставляет собой герметичный корпус, внутренние стенки которого покры- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 13
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ты капиллярно-пористой структу- аб рой (фитилем) [1]. Трубы вакууми- руются до остаточного давления Рис. 13. Корпус модуля X-диапазона: а) фотография напечатанного макета, б) расположение каналов 10-5… 10-4 мм рт. ст. и заполняются охлаждения рабочей жидкостью (например, водой, аммиаком) так, чтобы фитиль был Рис. 14. Результаты испытаний макета корпуса для X-диапазона: зависимость средней полностью насыщен ею, а в осталь- температуры имитаторов (источников нагрева) от объёмного расхода охлаждающей жидкости ном внутреннем пространстве был (Источник: Ю.О. Соляев, МАИ) её насыщенный пар. Принцип рабо- ты тепловой трубы состоит в следу- (например, у АО «НИИ «Вектор»), и мы Подвод тепла Отвод тепла ющем (рис. 15). При подводе тепла к переходим к серийному производству испарителю жидкость испаряется из изделий; у кого-то он затягивается Стенка фитиля, поглощая тепло. Давление из-за административных сложностей Жидкость пара в трубе увеличивается, наруша- (хотя техническая состоятельность ется динамическое равновесие систе- решения уже доказана). Важно то, что Пар мы пар-жидкость в остальной части интерес к технологии заметно вырос, трубы, вызывая конденсацию пара восприятие её стало серьёзнее, опыт- Жидкость на поверхности фитиля. При конден- ные образцы удовлетворяют требова- Стенка сации пара тепло отдается фитилю, ниям и подтверждают применимость отводится в конденсаторе, а жидкость 3D-печати, а примеры серийного про- Подвод тепла Отвод тепла возвращается по фитилю в испари- изводства множатся. Подтверждени- Испаритель Транспортная зона Конденсатор тель за счет капиллярных сил. ем этому служит статистика загрузки лаборатории аддитивных техноло- Рис. 15. Схема идеальной одномерной модели Отработка режимов печати капил- гий Остек-СМТ: за 3,5 года выполнено тепловой трубы [2] лярно-пористой структуры сделает свыше 200 циклов печати на системе возможным выращивание корпусов Renishaw и изготовлено 2360 изделий ные результаты измерений электриче- со встроенными тепловыми трубами и образцов для 60 заказчиков, при- ских характеристик. в одном цикле построения. В резуль- чём 47% объёма производства лабо- тате выполненных в нашей лаборато- ратории составляют элементы СВЧ- Литература рии начальных экспериментов, направ- трактов, а ещё 12% – кронштейны и ленных на оценку возможности печати корпуса. 1. Алексеев В.А. Основы проектирования капиллярно-пористой структуры, были тепловых аккумуляторов космических получены такие структуры с проница- Автор выражает благодарность аппаратов. Монография. – Курск: Нау- емостью 10–15…10–12 м2. Эксперимент коллегам из АО «НИИ ТП», АО «РКС», ком, 2016. – 248 с., ил. подтвердил возможность построе- АО «НИИ «Вектор», МАИ за совместную ния капиллярно-пористых структур работу над проектами и предоставлен- 2. Jafari D., Wits W.W. The utilization of и требует дальнейшего продолжения selective laser melting technology on для отработки технологии получения heat transfer devices for thermal energy структуры с требуемыми свойствами. conversion applications: A review. Мы открыты к сотрудничеству в дан- ном направлении. Заключение За 3,5 года работы лаборатории аддитивных технологий мы хорошо заметили, как меняется отношение к 3D-печати металлом в радиоэлектрон- ной промышленности. Изначальный скепсис и восприятие систем печати как «игрушки», годной в лучшем слу- чае для изготовления макета, сменяют- ся осторожной заинтересованностью сделать и испытать опытные образ- цы. Результаты испытаний опытных образцов положительно удивляют, стимулируют конструкторскую мысль перепроектировать и оптимизиро- вать для ещё большего использования потенциала аддитивных технологий. А дальше наступает этап «легализа- ции» применения 3D-печати для про- изводства конечных изделий. У кого- то он проходит сравнительно быстро 14 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
Реклама
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Адресно-аналоговые звуковые и световые оповещатели в системе пожарной сигнализации FX NET Андрей Кашкаров ([email protected]) му адресу он (а не какой-либо другой) Продолжаем рассматривать особенности современных систем пожарной и включается на индикацию в каждой сигнализации. В этой статье автор представляет особенности пожарных конкретной ситуации. Но можно их оповещателей серии АР-200 и аналогичных. применять и автономно. Стоимость подобного оповещателя в розничной продаже относительно высока. Тем Адресно-аналоговые оповещатели та. В связи с этим важно убедиться в не менее их можно снять со штатного пожарной тревоги серии 200AP име- качестве соединения терминалов до места или найти у специалистов, про- ют определённые особенности. Они установки оповещателя. В будущем водящих регламентные работы, так разработаны для снижения затрат обслуживании и ремонтных работах как у них зачастую таких оповеща- на установку и применяются в систе- для визуального определения адреса телей может скапливаться довольно ме пожарной сигнализации FX 3NET. оповещателя без извлечения самого много после реформирования систе- Характеристики данных устройств оповещателя и контроля правильно- мы пожарной безопасности. оптимизированы для достижения мак- сти установки датчиков целесообраз- Настенные пожарные симально возможного числа оповеща- но использовать адресные метки ADD- оповещатели телей, подключённых к адресно-анало- TAG на базовом основании B524HTR. говому шлейфу. Звуковые и световые Светозвуковые оповещатели пожар- Внешний вид настенных пожарных оповещатели устанавливаются таким ной тревоги весьма известны в профес- оповещателей WST-PR-I33, WST-PR-N33 же образом, как и адресно-аналоговые сиональных кругах, но большой инте- со снятой крышкой корпуса представ- пожарные оповещатели. Существуют рес представляет то, как их можно лен на рис. 1. Настенные пожарные отличия настенных и базовых опове- применять «вне системы». Дело в том, оповещатели WSO-PR-xxx, WSS-PR-xxx, щателей. Базовые основания прибо- что каждый оповещатель имеет «уни- WST-PR-xxx имеют высоту вместе с ров разработаны для адресно-аналого- кальный» код-номер-адрес, который основанием 51 мм, диаметр 121 мм. вых датчиков System Sensor серий 500, устанавливается сначала вручную на Их весьма удобно устанавливать и сни- 200, 200+ и 200AP и аналогичных, поэ- блоке переключателей (DIP – положе- мать. Заключительной операцией по тому представленные в статье сведения ния цифровые 0, 1) на самом оповеща- вводу в эксплуатацию звуковых или све- можно применять почти универсально. теле, а затем идентифицируется систе- товых пожарных оповещателей являет- И настенные, и базовые оповещатели мой с конкретным, присвоенным ему и ся ввинчивание их в базовые основа- монтируются на основание – B501AP записанным в память адресом. По это- ния. Этот способ значительно снижает или (вариант) B524HTR. Важные замечания Таблица 1. Некоторые технические характеристики настенных пожарных оповещателей WSO- PR-I33, WSO-PR-N33, WSS-PR-I33, WSS-PR-N33 Если базовое основание B524HTR Описание WSO-PR-xxx WSS-PR-xxx WST-PR-xxx используется с оповещателем серии Звуковой Комбинированный Световой 200AP, то такая система не будет функ- Рабочее напряжение 15…29 В пост. тока (с изолятором) (обычно 24 В пост. тока) ционировать, ибо технически не сты- 15…32 В пост. тока (без изолятора) (обычно 24 В пост. тока) куется с изолятором основания. Кро- Ток покоя ме того, базовое основание B524HTR Макс., ток потребления (звук) (с изолятором) 450 мкА требует внешний источник питания для работы нагревательного элемен- (высокий уровень, Тон 8 при 24 В) 5,77 мA 9,05 мA – Макс., ток потребления (звук) (без изолятора) 5,58 мA 8,86 мA – (высокий уровень, Тон 8 при 24 В) Выход звука по EN54-3 (высокий уровень, Тон 8 при 24 В) 95dB(A) ± 3dB – Частота строб вспышек – 1 Гц Макс., ток потребления (свет) (с изолятором) WST-PR-*** – 3,47 мA Макс., ток потребления (свет) (без изолятора) WST-PR-*** – 3,28 мA Рабочая температура –25…+70°C Относительная влажность До 93% без конденсации Класс защиты IP24C (с базой B501 AP) IP44 (с высокопрофильной базой BPW-E10) IP65 (с влагозащищённой базой WPW-E10) Цвет Красный Вес Цвет линзы 237 г 239 г 167 г Размер контакта Число тонов Красный – Уровни звука – Рис. 1. Вид настенного пожарного оповещателя Макс. 2,5 мм2 модели WST-PR-I33 или WST-PR-N33 со снятой крышкой корпуса 32 Высокий, средний, низкий 16 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Рис. 2. Вид настенного оповещателя с двумя адресными Рис. 3. Удаление язычка блокировки для снятия пожарного оповещателя переключателями и платой с элементами для поверхностного монтажа время и стоимость установки устройств ет отломить лепесток до установки опо- Рис. 4. Вид на контакты и цоколёвку оповещения по сравнению с предыду- вещателя, как показано на рис. 3 слева. «терминала» основания пожарного щими разработками. Дополнительно Для снятия оповещателя при активи- оповещателя, а также место фиксатора есть возможность менять тип устрой- рованной функции при помощи пло- рычага для защиты от несанкционированного ства при проведении реконфигурации. ской отвёртки через узкое прямоуголь- извлечения оповещателя Благодаря унификации оборудования ное окно необходимо отжать рычаг и упрощается и поиск неисправностей. извлечь оповещатель, повернув его про- Рис. 5. Установка кода на DIP-переключателе «Подозрительное устройство» извле- тив часовой стрелки (см. рис. 4 справа). кается поворотом вокруг своей оси новки в системе, будут активны одновре- и небольшим фронтальным усилием Важное замечание. Рычажок защи- менно. Установка адреса в устройствах (от базового основания), без коммута- ты от несанкционированного извлече- производится с помощью двух поворот- ции проводов в шлейфе, и затем в то ния находится сбоку на корпусе. Перед ных декадных переключателей, которые же базовое основание устанавливают подключением питания электронной позволяют установить его в диапазоне от запасное, заведомо исправное устрой- системы убедитесь в целостности шлей- 1 до 159. Контрольная панель различа- ство настенного оповещателя. фа и правильности его подключения. ет адреса оповещателей, модулей ввода- Не активизируйте функцию защиты, вывода и оповещателей. Так обеспечи- Некоторые технические характе- если планируете использовать съём- вается адресное пространство шлейфа ристики настенных пожарных опо- ные оповещатели: эта функция необ- от 001 до 159 и от 201 до 359, т.е. всего вещателей WSO-PR-I33, WSO-PR-N33, ратима без повреждения базы. Кстати, существует 318 адресов. Оба поворот- WSS-PR-I33, WSS-PR-N33 представле- в базовом основании B501 AP также ных переключателя расположены на той ны в табл. 1. предусмотрена защита от несанкцио- же стороне, что и DIP-переключатель нированного извлечения устройства (см. рис. 5). На рис. 6 представлены при- В режиме покоя (ожидания) у таких без специального инструмента. Дан- меры установки конкретного адреса на оповещателей, в зависимости от моде- ный метод подходит для всех устройств, корпусе пожарного оповещателя с помо- ли, относительно малое потребле- использующих такое базовое основа- щью двух поворотных переключателей. ние тока при питающем напряжении ние. Устройство, установленное в базо- Так, например, установка кода 035 про- 22,5…26 В – всего от 2,1 до 12,3 мА. Это вом основании, не повернуть, что дела- очень хороший экономичный пара- ет невозможным его снятие. метр и отличительная черта данных устройств. При активации светозву- На рис. 4 показан вид на контакты кового режима оповещения ток потре- и цоколевку «терминала» основания бления увеличивается до 0,6 А, что не пожарного оповещателя и место фикса- перегружает систему, так как сложно тора защитного пластикового рычага. представить себе ситуацию, когда одно- В табл. 2 представлена цоколевка кон- временно сработают 32 и более пожар- тактов терминала. ных оповещателей всей сети в разных обособленных помещениях. Установка адреса пожарного оповещателя На рис. 2 представлены вид настен- ного оповещателя с двумя адресными Поскольку все пожарные оповещате- переключателями и плата с элемента- ли в системе подключаются по парал- ми для поверхностного монтажа. лельному принципу единым соедини- тельным экранированным кабелем, Функция защиты то каждый оповещатель должен иметь от несанкционированного уникальный адрес-код. Так соблюдает- извлечения оповещателя ся принцип адресности включения кон- кретного оповещателя в режиме «трево- Базовые основания имеют защиту от га». Соответственно, если установить на несанкционированного извлечения, переключателях одинаковые «адреса», которая не позволяет снять оповеща- то именно такие пожарные оповеща- тель без специальных инструментов. тели, вне зависимости от мест их уста- Для активации данной функции следу- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 17
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Таблица 2. Цоколёвка контактов терминала для онном DIP-переключателе (см. рис. 5 подключения соединительного шлейфа и табл. 4). Необходимый тон выби- (к рис. 4) рается переключателями SW1…5 на 8-позиционном DIP-переключателе Терминал Назначение Обозначение контактов (см. табл. 3). Тон второй ступени (в зависимости от тона первой ступе- 1 HTR+ «+» нагревательного ни) задается с центральной пожарной элемента панели через соответствующий про- токол. В табл. 3 показана зависимость 2 HTR– «–» нагревательного формата сигнала, частоты, прерыва- элемента ния, стандарта и тона от положения DIP-переключателя. 3 Х Не используется (экран) Базовые оповещатели 4 L+ Шлейф «+» Высокопрофильные базовые основа- 5 L– Шлейф «–» ния BPW-E10 (IP44) и WPW-E10 (IP65) имеют свои особенности. В частно- Рис. 6. Примеры установки конкретного кода 6 LR+ Выносной индикатор «+» сти, отличаются механические раз- для каждого пожарного оповещателя системы меры: диаметр 121 мм, полная (общая) высота установленного на плоском Таблица 3. Зависимость формата сигнала, частоты, прерывания, стандарта и тона от положения основании датчика – 55 мм. Базовые DIP-переключателя оповещатели BSO-PP-I33, BSO-PP-N33, BSS-PR-I33, BSS-PR-N33 по внешнему DIP-перекл., Сигнал Номинальная Частота переключения Описание Тон 2-й виду также имеют отличия. В табл. 5 O=Off/1=On № частота, Гц Стандарт ступени представлены электрические характе- SW 1,2,3,4,5 ристики наиболее популярных высо- копрофильных базовых оснований 0,0,0,0,0 1 Двухтональный 554/440 2 Гц French Fire 7 BSO, BSS. (100 мс / 400 мс) NFS 32-001 Стандартный цвет B501AP – белый, Sound AFNOR при обозначениях в документации: IV – цвет слоновой кости, BK – чёр- 1,0,0,0,0 2 Двухтональный 800/970 1 Гц BS5839 Pt1 8 ный цвет. Базовое основание уста- навливают с использованием само- 0,1,0,0,0 3 Двухтональный 800/970 2 Гц Alternating tone BS5839 Pt1 8 резов с максимальным диаметром 4 мм и шляпкой диаметром не более telecoms FP1063,1 8 мм. Стандартное расстояние меж- ду центрами крепёжных отверстий – 1,1,0,0,0 4 Двухтональный 2400/2900 3 Гц Alternating High 10 60 мм, однако для B501AP допуска- ется расстояние от 50 мм до 60 мм, а Frequency для B524HTR допускается расстояние от 51 мм до 60 мм. Базовое основа- 0,0,1,0,0 5 Двухтональный 2500/3100 2 Гц Security Alarm 10 ние B501AP на боковой стенке имеет выламываемые окна перфорации для 1,0,1,0,0 6 Двухтональный 988/645 2 Гц 8 поверхностного монтажа кабеля. Мар- кировка «окон» гарантирует перпен- 0,1,1,0,0 7 Непрерывный 660 All Clear 1 дикулярное или прямое направление шлейфа (одни окна не маркируются, 1,1,1,0,0 8 Непрерывный 970 BS5839 Pt1 2 другие имеют метки I или II). При необ- ходимости возможна установка соеди- 0,0,0,1,0 9 Непрерывный 1200 2 нительного адаптера BA501AP(-IV). Также на это устройство возможна 1,0,0,1,0 10 Непрерывный 2850 HF Continuous 4 установка адресной метки: для этого следует выломать адресную метку из Подъём от 150 Гц до 1000 Гц за 10 с; затем 40 с на основания базы и установить в слот, расположенный снаружи базы. Мон- 0,1,0,1,0 11 Качание 500…1000 1000 Гц; затем падение с 1000 Гц до 150 Гц за 10 с; «Gasalarm» Tone 22 таж кольцевых шлейфов проводится в соответствии с требованиями действу- затем 20 с на 150 Гц; затем повтор. Всего период 80 с ющих нормативных документов (ФЗ, СП, ГОСТ и т.д.). Для соединения пане- 1,1,0,1,0 12 Прерывистый 420 0,625 с вкл., 0,625 с выкл. AS2220 alert AS2220 13 ли с базами рекомендуется использо- tone вать проводники сечением от 0,75 мм2 до 2,5 мм2. Для определения типа и 0,0,1,1,0 13 Качание 500…1200 0,25 с вкл., 3,75 с выкл. AS2220 AS2220 12 evacuate tone 1,0,1,1,0 14 Прерывистый 660 3,33 Гц 150 мс вкл., 150 мс выкл. Swedish Alarm 7 Tone 0,1,1,1,0 15 Прерывистый 970 0,8 Гц 0,25 с вкл., 1 с выкл. Intermittent Tone BS5839 Pt1 8 1,1,1,1,0 16 Прерывистый 970 0,5 Гц 1 с вкл., 1 с выкл. Backup alarm LF 8 BS5839 Pt1 & BS5839 Pt1 Backup alarm HF 0,0,0,0,1 17 Прерывистый 2850 1 Гц & BS5839 Pt1 BS5839 Pt1 10 2nd Tone 1,0,0,0,1 18 Прерывистый 970 1 Гц 500 мс вкл., 500 мс выкл. BS5839 Pt1 BS5839 Pt1 8 0,1,0,0,1 19 Прерывистый 950 0,22 Гц (0,5 с вкл., 0,5 с выкл.)×3, 1,5 с выкл. ISO8201 12 1,1,0,0,1 20 Непрерывный 800 4 Гц 150 мс вкл., 100 мс выкл. BS5839 Pt1 22 0,0,1,0,1 21 Качание 400…1200 (0,5 с вкл, 0,5 с выкл.)×3, 1,5 с выкл. Temporal 3 ISO8201 12 Evacuation tone Temporal 3 1,0,1,0,1 22 Качание 1200…500 0,99 Гц 1 с вкл., 0,01 с выкл. Evacuate, DIN DIN, PFEER 20 tone & PFEER 0,1,1,0,1 23 Качание 2400…2850 7 Гц Fast Sweep Vds Vds 10 Slow whoop 1,1,1,0,1 24 Качание 500…1200 0,5 с выкл., 3,5 с вкл. evacuate 8 NEN 2575 Netherlands 0,0,0,1,1 25 Качание 800…970 50 Гц LF buzz BS5839 8 Pt1 BS5839 Pt1 1,0,0,1,1 26 Качание 800…970 Fast sweep LF 7 Гц BS5839 Pt1 8 BS5839 Pt1 Medium sweep BS5839 Pt1 0,1,0,1,1 27 Качание 800…970 1 Гц LF buzz BS5839 VdS 8 Pt1, Vds 1,1,0,1,1 28 Качание 2400…2850 50 Гц High frequency 10 buzz 0,0,1,1,1 29 Качание 500…1000 7 Гц Fast whoop 8 1,0,1,1,1 30 Качание 500…1200 0,166 Гц подъём 1 с, стаб. 4 с, падение 1 с Siren style tone 8 0,1,1,1,1 31 Качание 800…1000 2 Гц 8 1,1,1,1,1 32 Качание 2400…2850 1 Гц 10 изводится установкой направляющей Установка уровня звука и тона стрелки левого переключателя в поло- в оповещателях модельного жение 3, а правого – в положение 5. ряда WSO, WSS, BSO и BSS В контроллере шлейфов FX-LC установка адреса 01…99 выполняется программно. Уровень звука устанавливается пере- ключателями SW6 и SW7 на 8-позици- 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
Ğëäåãòìßïíãìßþáúðñßáéßüêäéñïíìçéç 14-16.09 z «²°¯¨©·©À
¦°¡±³¡¦®³¡±¡¥©¯¾¬¦«³±¯®®¯ª°±¯¼¹¬¦®®¯²³©©®°±¯³¯±¤¡¯²²©© £«¬¿¸¡À ¾«²°¯¨©·©¿°±¦¥°±©À³©ªÀ£¬À¿º©¶²À©¨¤¯³¯£©³¦¬À©©¨¥¦¬©ª£«¬¿¸¦®®¼¶£¦¥©®¼ª ±¦¦²³±±¯²²©ª²«¯ª±¡¥©¯¾¬¦«³±¯®®¯ª°±¯¥´«·©©¯²³¡®¯£¬¦®©¦±¡£©³¦¬½²³£¡à ¾«²°¯¨©·©¿±¡¨±¡¢¯³¯«²¯¨¥¡®®¼¶£±¡«¡¶¤¯²´¥¡±²³£¦®®¯ª°±¯¤±¡¼h¡¨£©³©¦ ¾¬¦«³±¯®®¯ª©±¡¥©¯¾¬¦«³±¯®®¯ª°±¯¼¹¬¦®®¯²³©®¡¤¯¥¼n¯²³¡®¯£¬¦®©¦ ±¡£©³¦¬½²³£¡à ¾«²°¯¨©·©¿±¡¨±¡¢¯³¯«¯¢¦²°¦¸©£¡¿º©¶£¼°¯¬¦®©¦°±©¯±©³¦³®¼¶®¡·©¯®¡¬½®¼¶°±¯¦«³¯£ z
©£©¨©¯®¼«¬¡²³¦±¡ z ³¡±³¡°¼£¾¬¦«³±¯®©«¦ h¡¥©¯¾¬¦«³±¯®©«¡nh¯²³¦¶n z £¡¬©µ©·©±¯£¡®®¼¦°¯²³¡£º©«© z ¯®²¯±·©´¼©¥©¨¡ª®·¦®³±¼°¯¾¬¦«³±¯®©«¦ z ¸¡²³®©«©«¯®«´±²¡h¯¬¯³¯ª©°n z ¯±°¯±¡·©À±¡¨£©³©À¦¬¦®¯¤±¡¥¡ Реклама
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Таблица 4. Пример установки уровня звука Таблица 5. Электрические характеристики наиболее популярных высокопрофильных базовых переключателями SW6 и SW7 оснований BSO, BSS SW6 SW7 Уровень звука Описание BSO-PP-xxx BSS-PR-xxx OFF OFF Высокий Звуковой Комбинированный OFF ON Средний ON OFF Низкий Рабочее напряжение 15…29 В пост. тока (с изолятором) (обычно 24 В пост. тока) ON ON Низкий 15…32 В пост. тока (без изолятора) (обычно 24 В пост. тока) сечения кабеля следует обратиться к Ток покоя 450 мкА инструкции на приёмно-контрольный Макс, ток потребления (звук) (с изолятором) прибор (ПКП). На рис. 7 представлена 4,74 мA 8,02 мA иллюстрация для подключения адрес- (высокий уровень, тон 8 при 24 В) ного шлейфа системы пожарного опо- Макс, ток потребления (звук) (без изолятора) 4,55 мA 7,83 мA вещения FX SLC. (высокий уровень, тон 8 при 24 В) 92dB(A) ± 3dB Нагревательный элемент Выход звука по EN54-3 (высокий уровень, тон 8 при 24 В) для B524HTR – 1 Гц Частота строб вспышек Базовое основание B524HTR имеет Рабочая температура –25…70°C терминалы для подключения нагрева- Относительная влажность тельного элемента, который обеспечи- До 93% без конденсации вает корректную работу при установке Класс защиты в холодных помещениях. В помеще- IP24C (с базой B501 AP) ниях с круглосуточной средней тем- Цвет IP44 (с высокопрофильной базой BPW-E10) пературой выше 0°C нагревательный Вес IP65 (с влагозащищённой базой WPW-E10) элемент можно не подключать. Тех- Цвет линзы нические характеристики B524HTR: Размер контакта Красный ● диаметр – 103 мм; Число тонов ● высота – 36 мм; Уровни звука 199 г 200 г ● вес – 92 г; ● номинальное напряжение – 24 В; Красный ● максимальное напряжение – 32 В (DC Макс. 2,5 мм2 или AC); 32 ● потребляемая мощность при номи- Высокий, средний, низкий нальном напряжении 24 В – 1,9 Вт; ● максимальная потребляемая мощ- Рис. 7. Подключение адресного шлейфа Рис. 8. Схема подключения с базовым системы пожарного оповещения FX SLC. Вывод основанием B501AP (IP21C) к совместимой ность – 4 Вт; 1 – (–) вход и выход, выносной индикатор (–); контрольной панели и (при необходимости ● сопротивление нагревательного эле- вывод 2 – (+) вход; вывод 3 – выносной настройки) к выносному светодиодному индикатор (+); вывод 4 – (+) выход индикатору мента – 300 Ом; ● рабочая температура – –30 ... +60°C; Если требуется влагозащищённое при напряжении питания 22,5 В ток ● влажность – от 10 до 93% (без обра- исполнение, то сзади высокопрофиль- через светодиод не превышал реко- ного базового основания устанавли- мендованное производителем значе- зования конденсата). вают прокладку, а также используют ние. Таким образом, устройство пред- кольцевое уплотнение после присое- ставляет собой компактный блок со Подключение и сборка динения низкопрофильного базово- светодиодной индикацией, который го основания. подключают, как показано на рис. 8. На рис. 8 представлена иллю- Если используется другой выносной страция подключения пожарного Настройка с помощью индикатор, перед началом работ необ- извещателя с базовым основанием выносного индикатора ходимо убедиться в совместимости его B501AP (IP21C), где видны контак- с базовым основанием по электриче- ты шлейфа и указана полярность. Выносной индикатор RA400Z ским характеристикам: минимальное Сборка производится следующим (RA100Z) приобретается дополни- напряжение питания – 22,5 В, средний образом. Базовое основание B501 AP тельно. Это устройство можно изго- ток потребления в режиме покоя – прикрепляют к плоской стене или товить самостоятельно: оно состоит 10,8 мА, номинальное напряжение потолку. Подключают кабель к соот- из светодиода и ограничительного питания – 24 В. ветствующим клеммам. Для поверх- резистора, подобранного так, чтобы ностного монтажа в качестве ввода кабеля в B501 AP удобно использо- WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 вать её вырезные отверстия. Следую- щим шагом выбирают необходимые тон и уровень звука с помощью DIP- переключателя. Затем следует поме- стить оповещатель на базовое осно- вание и повернуть его до фиксации (см. рис. 3). 20
Реклама
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Библиотеки электронных компонентов АО «НПО «ЭРКОН» Белков Игорь ([email protected]), Еремеев Юрий ([email protected]), значениям для данного корпуса (ти- Малышев Илья ([email protected]) поразмера), указанным в соответству- ющих стандартах; При разработке радиоэлектронных средств (РЭС) используют системы ● оптимальная контактная площад- автоматизированного проектирования, для которых необходимы ка – контактная площадка, размеры различные электронные модели изделий. В статье описаны которой учитывают конструктив- распространённые виды моделей, разрабатываемые на изделия, ные особенности компонента. На- выпускаемые АО «НПО «ЭРКОН». пример, особенности подключения компонентов при выполнении опре- В настоящей статье использованы трические [1], электрические и иные делённых функций; следующие термины и определения: параметры изделий); ● посадочное место – комбинация кон- ● электронный компонент (ЭК) – это ● поведенческая модель – имитаци- тактных площадок, используемых для онная модель изделия, описываю- монтажа, соединения и контроля от- законченное дискретное изделие, вы- щая функционирование (поведе- дельных компонентов [2]; полняющее в радиоэлектронных сред- ние) изделия; ● посадочное место компонента – ствах определённый набор функций; ● SPICE-модель – поведенческая мо- участок на печатной плате, ко- ● электронная модель изделия – модель дель, описывающая узлы, соедине- торый состоит из контактных изделия, выполненная в компьютер- ния и значения элементов схемы за- площадок и проводников к допол- ной среде (введённое здесь опреде- мещения электронного компонента; нительным контактным площадкам ление распространяется на геоме- ● параметрическая модель – поведен- для тестирования или к переход- ческая модель электронных ком- ным отверстиям, которые ассоци- Пример атрибутов для резисторов в САПР Delta понентов с характеристиками, за- ируются с монтажом отдельного Design висимыми от одного (или более) компонента [2]. редактируемого параметра; В средах проектирования модели Наименование атрибута Примечание ● общая модель – поведенческая мо- электронных компонентов для удоб- Доступность «Да» «Нет» дель в виде эквивалентной электри- ства применения объединены в библи- ОКПД2 Классификатор ческой схемы замещения или набо- отеки. Модели могут быть представлены ра математических зависимостей, символом на схеме (УГО), посадочным Категория качества ОТК, ВП описывающих характеристики элек- местом, трёхмерной визуализацией на Поверхностный монтаж «Да» «Нет» тронного компонента в схеме; плате (трёхмерной моделью) и SPICE- ● поверхностная геометрическая модель моделью для анализа. Один компонент – Максимальная °C (поверхностная модель) – трёхмерная множество представлений и специаль- температура эксплуатации геометрическая модель изделия, пред- ная модель для каждой области проек- Минимальная температура °C ставленная множеством ограничен- тирования [3]. ных поверхностей, определяющих в АО «НПО «ЭРКОН» выпускает пассив- эксплуатации °C пространстве форму изделия [1]; ные электронные компоненты (рези- Рабочая (номинальная) ● библиотека моделей – файл с набо- сторы, чип-индуктивности и специ- температура эксплуатации Дополнительная ром электронных моделей, интегри- альные изделия) и разрабатывает их информация руемый через интерфейс САПР; модели и библиотеки, включая УГО, Примечание ● условное графическое обозначение посадочное место, трёхмерные и пове- ПМ, созданное в этой (УГО) – образ электронного ком- денческие модели. Библиотеки моделей Посадочное место библиотеке понента или функциональной ча- адаптированы для применения в раз- Имя модели сти изделия в среде проектирова- личных средах проектирования, таких Радиодеталь Артикул ния, используемый в структурных, как Delta Design. Артикул ТУ функциональных и принципиаль- В большинстве случаев в САПР УГО ТУ Грамм ных электрических схемах; является связующим звеном, предо- Масса Ватт ● контактная площадка – часть про- ставляя доступ к основным свойствам водящего рисунка, обычно, но не и другим модельным реализациям. Рассеиваемая мощность Вольт исключительно, используемая для В зависимости от САПР с УГО могут Максимальное создания электрических соединений, быть связаны топологические поса- напряжение Число прикрепления компонентов или и то- дочные места, Spice-модели, атрибуты. Число го и другого [2]; Атрибуты – это набор параметров Токовый шум, мкВ/В Процент ● стандартная контактная площадка – изделия (номинальные значения ТКС контактная площадка, размеры ко- основных характеристик, допускаемые Ом торой соответствуют стандартным отклонения, параметры надёжности Точность Номинал Частота Максимальная частота диапазона для КСВН Число КСВН Частота Максимальная частота диапазона для КСВН2 Число КСВН2 Число Гамма-процентная наработка до отказа Число Интенсивность отказов Число Доверительная вероятность Число Средний срок службы до списания (полный) 22 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ аб Рис. 1. Варианты топологического подключения сверхнизкоомного резистора: а) подключение потенциальных проводников с внешней стороны КП; б) подключение потенциальных проводников с внутренней стороны КП и т.д. (см. таблицу)). Атрибуты являют- понентов и вспомогательных элемен- бующие КП специальной конфигу- ся справочными данными компонента. тов (3D-модель). рации. В зависимости от типа компонента В современных САПР существует Например, при использовании сверх- атрибуты могут содержать более 30 большое количество готовых поса- низкоомных резисторов типа Р2-105 в параметров, в том числе характери- дочных мест и стандартных кон- цепях контроля тока важно учитывать стики надёжности, массу, номиналь- тактных площадок (КП) для компо- конфигурацию топологии проводни- ную температуру, КСВН, максималь- нентов. В них также интегрированы ков печатной платы, так как она оказы- ную частоту. пользовательские инструменты для вает значительное влияние на возмож- быстрой генерации КП. Однако при ность ошибки измерения. На рис. 1а и При проектировании печатных плат существующем разнообразии пас- 1б приведены различные случаи поста- необходима информация о монтаже сивных компонентов выделяются новки резисторов на плату. При под- компонентов: посадочном месте, рас- специализированные изделия, тре- ключении потенциальных проводни- положении относительно других ком- Реклама СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 23
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ аб ментов конструкции, необходимо Рис. 2. Посадочное место: а) оптимальные КП; б) стандартные КП использовать 3D-модели. При реа- лизации моделей изделий АО «НПО аб «ЭРКОН» в библиотеках посадочных Рис. 3. 3D-модель установки резистора на различные контактные площадки: а) оптимальные КП; мест и соответствующих 3D-моделей б) стандартные КП учтены возможности различной установки (см. рис. 4). Размеры поса- Рис. 4. Варианты установки на печатную плату резисторов С2-36-0,125 дочных мест для компонентов раз- работаны с учётом рекомендаций Рис. 5. 3D-визуализация резистора Р2-108А резистора с учётом того, что для мини- соответствующих международных с радиатором мизации ошибки измерений тока стандартов [2, 4, 5]. расстояние между КП должно соответ- ков с внутренней стороны КП ошибка ствовать расстоянию между выводами В качестве примера взаимодей- измерений минимальна. резистора. Стандартные КП сгенери- ствия с соседними компонентами рованы в соответствии с усреднённы- на рис. 5 представлена визуализация На рис. 2 показаны примеры реали- ми рекомендациями для компонентов 3D-модели резистора Р2-108А, уста- зации КП для резистора Р2-105-0,75: данного типоразмера. На рис. 3 те же новленного на стандартный радиа- оптимальные КП сформированы примеры представлены совместно с тор. Из визуализации следует, что в по топологическим размерам чип- 3D-моделями резисторов. Такая визу- данном случае размещение других ализация позволяет наглядно верифи- компонентов рядом ограничено не цировать правильность монтажа ком- только резистором, но и, в большей понента. степени, радиатором. Размещение компонентов с исполь- Для решения задач функционально- зованием библиотеки посадочных го проектирования РЭС необходимы мест позволяет выполнить предва- поведенческие модели. В отличие от рительную компоновку. Чтобы учесть УГО, посадочных мест и трёхмерных расположение компонента относи- моделей, разработка которых не пред- тельно соседних компонентов и эле- ставляет принципиальных сложно- стей, хотя и требует знания конструк- ции компонента и определённых трудозатрат, создание адекватной поведенческой модели – сложная техническая задача. Для резисторов и катушек индуктивности, в зависи- мости от типа и задач при моделиро- вании схем, поведенческие модели могут включать различные свойства компонента: волновые параметры рассеяния, температурный коэффи- циент сопротивления (ТКС), зависи- мость индуктивности от тока и т.д. Некоторые параметры компонентов могут значительно изменяться от особенностей монтажа (например, частотные параметры). Для таких случаев разрабатывают общие моде- ли, учитывающие различные влия- ющие факторы. Модель описывает компоненты одного типа с различ- ными характеристиками (сопротив- ление, габариты и т.д.) без изменения общей структуры, используя набор значений параметров схемы заме- щения или коэффициентов матема- тических зависимостей. В большинстве современных САПР реализация поведенческих моделей выполняется с использованием SPICE- симулятора. В качестве примера на рис. 6 приведён вариант использова- ния поведенческой модели резисто- ра Р1-161-0,06 для расчёта изменения сопротивления от температуры. 24 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Рис. 6. Схема полосового фильтра: а) с идеализированными моделями индуктивностей; б) со SPICE-моделями чип-индуктивностей При разработке поведенческих Рис. 7. Пример использования поведенческой модели в среде проектирования «QUCS» моделей в частотной области исполь- зуют метод оптимизации, включаю- Рис. 8. Результаты моделирования Литература щий в себя поиск коэффициентов – и измерений амплитудно-частотной значений параметров элементов характеристики полосового фильтра: 1. ГОСТ 2.052-2015. Единая система кон- эквивалентной схемы, характери- –––– – АЧХ фильтра с использованием структорской документации. Элек- стики которой тождественны резуль- идеализированных моделей индуктивностей; тронная модель изделия. Общие поло- татам измерений. Результаты изме- ----- – АЧХ фильтра с использованием SPICE- жения. рений учитывают неидеальность моделей чип-индуктивностей КИК 2012; компонента, которую модель учиты- ○○○ – измеренная АЧХ фильтра 2. ГОСТ Р МЭК 61188-5-1-2012. Печатные вает в виде паразитных активных и платы и печатные узлы. Проектирование реактивных элементов или прямых понента, содержат библиотеки моде- и применение. Часть 5-1. Анализ соеди- измерений. лей для САПР Delta Design, 3D-модели нений (посадочные места для монтажа и поведенческие модели. компонентов). На рис. 6 представлен пример проектирования схемы в частот- 3. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы тео- ной области с использованием про- рии и проектирования САПР. – М.: ВШ, граммного продукта DeltaDesign [6]. 1990. В схеме использованы SPICE-модели идеализированной индуктивности, 4. ГОСТ IЕС 61188-5-2-2013. Печатные пла- а также конденсаторов Murata и чип- ты и печатные узлы. Проектирование и индуктивностей КИК 2012 АО «НПО применение. «ЭРКОН», учитывающие паразитные параметры компонентов. Сравнение 5. IPC-7351A. Общие требования по кон- результатов моделирования и изме- струированию контактных площадок и рений показано на рис. 8. Из сопо- печатных плат с применением техноло- ставления характеристик следует, гии поверхностного монтажа. что модели, учитывающие паразит- ные параметры, вносят существен- 6. ЭРЕМЕКС. Система аналогового моде- ную поправку при проектировании. лирования Delta Design SimOne // URL: https://www.eremex.ru/products/ Формирование библиотек моде- delta-design/simone/ (дата обращения: лей является актуальной задачей. Это 03.08.2021). позволяет в удобной форме в рамках единой цифровой среды получить полное представление о компоненте: трёхмерной визуализации, посадоч- ных местах и основных технических характеристиках в различных услови- ях применения. Заключение АО «НПО «ЭРКОН» разрабатывает раз- личные виды моделей компонентов выпускаемых изделий, размещая их для использования в свободном доступе на официальном сайте www.erkon-nn.ru. Модели, в зависимости от типа ком- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 25
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Радиочастотные соединители TMP повышенной мощности компании CarlisleIT, США. Действительно с лучшими параметрами, чем у аналогов? К.Б. Джуринский, к.т.н. ([email protected]) где ε – диэлектрическая проницаемость изолятора линии. Рассмотрены характеристики соединителей TMP американской компании CarlisleIT, имеющие интерфейс SMP и повышенную Чтобы увеличить пропускаемую пропускаемую мощность, в сравнении с ранее разработанными мощность, в соответствии с форму- аналогичными соединителями P-SMP компании Rosenberger, Германия и лой (1) нужно увеличить размеры SMP-MAX компании Radiall, Франция. Установлено, коаксиальной линии. Но при этом что рекламируемое компанией CarlisleIT превосходство параметров согласно формуле (2) уменьшается соединителей TMP над аналогами по расширенному рабочему диапазону предельная частота соединителя. Поэ- частот (0…23 ГГц вместо 0…10 ГГц) и допустимому количеству тому в соединителях P-SMP и SMP-MAX соединений и рассоединений (5000 вместо 1000) неочевидно и требует увеличение размеров коаксиальной дополнительных доказательств. Показано, что к рекламным материалам линии и их приближение к размерам о радиочастотных соединителях зарубежных компаний необходимо коаксиальной линии соединителей относиться критически. При выборе соединителя основным источником SMA позволило повысить пропуска- информации должна служить достоверная спецификация (datasheet) емую мощность, но при этом умень- компании-производителя. шилась их предельная частота. Интер- фейс соединителей P-SMP и SMP-MAX Соединители P-SMP и SMP-MAX SMP-MAX были созданы соответственно показан на рис. 1 [1]. c повышенной пропускаемой компаниями Rosenberger, Германия и мощностью Radiall, Франция. Эти соединители обе- Разработаны следующие типы соеди- спечили повышение допустимой про- нителей P-SMP и SMP-MAX [1]: Для ряда приложений (телеком, базо- пускаемой мощности в соединителях ● прямые и угловые вилки с ограничен- вые станции, специальные усилите- SMP [1]. ли и фильтры) не требуются рабочие ным защёлкиванием и со скользящим частоты более 10 ГГц, но необходи- Допустимая пропускаемая мощность соединением для поверхностного мы миниатюрность, простота соеди- (P) ограничена явлениями электриче- монтажа и для монтажа в отверстия нения вилки и розетки и повышенная ского и теплового пробоя и зависит от печатной платы; допустимая пропускаемая мощ- размеров коаксиальной линии соеди- ● приборные вилки (выводы энергии) ность сигналов: 200…300 Вт на часто- нителя [1]: с ограниченным защёлкиванием и со тах 2…3 ГГц. Для таких применений скользящим соединением; оптимальными являются соедините- P ~ Emax×d×ln(D/d), (1) ● концевая вилка с ограниченным за- ли, сочетающие преимущества SMP- где Emax – максимальная напряжённость щёлкиванием для поверхностного соединителей (расположение на пла- электромагнитного поля, d и D – диа- монтажа; тах с минимальным шагом и удобство метры внутреннего и наружного про- ● адаптеры розетка–розетка («bullets») соединения способом защёлкивания) и водников коаксиальной линии соеди- с диаметром наружного проводника стандартных соединителей SMA (повы- нителя. 4,5 мм и длиной от 10 до 38 мм; шенная мощность и высокий уровень ● прямые и угловые кабельные розет- электрических параметров). Начи- Предельная частота соединителя так- ки под полужёсткий и гибкий кабели; ная с 2010 года соединители P-SMP и же зависит от размеров его коаксиаль- ● межканальные адаптеры P-SMP-SMA, ной линии: P-SMP-N, P-SMP-SMP, P-SMP-MMBX с разным сочетанием вилка–розетка. fпред = 190,85/√ε(D+d), (2) аб Рис. 2. Соединители TMP Рис. 1. Интерфейс соединителей P-SMP: а) вилка, б) розетка СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 26 WWW.SOEL.RU
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Основные параметры соединителей Таблица 1. Основные параметры соединителей TMP, SMP и SMP-MAX SMP, SMP-MAX и, для сравнения, соеди- нителей TMP, анонсированных компани- Значение параметров соединителей: P-SMP SMP-MAX TMP ей CarlisleIT, приведены в табл. 1 [1, 3, 4]. Волновое сопротивление, Ом 50 50 50 Рабочий диапазон частот, ГГц: 0…6 0…23 Соединители TMP компании Напряжение пробоя, В 0…10 1000 500 Carlisle Interconnect 1000 – 1,2 + 0,005f Technologies (CarlisleIT) Максимальный КСВН (f – частота, ГГц) 1,1 (0…6) – 0,05 макс. Компания CarlisleIT анонсировала Прямые потери СВЧ, дБ, f – частота, ГГц 0,03 макс. 300 (2,7) 200 (2…4) новые защёлкивающиеся соедините- ли серии SMP повышенной мощности Допустимая пропускаемая мощность, Вт 200 (2,2) –70 (3) –(80…f) в 2012 году [2…4]. TMP – это зареги- (на частотах, ГГц) 5000 5000 стрированная торговая марка ком- –70 (3) пании CarlisleIT. Соединители TMP1 Экранное затухание, дБ (на частоте f, ГГц) 5000 26,7 (по-видимому, Tensolite Miniature Push- Сопротивление изоляции, МОм, более 20,0 On) соответствуют требованиям воен- 13,4 ного стандарта MIL-PRF-39012 и име- Максимальное усилие соединения вилки и розетки, Н: 68 – ют следующие ключевые особенности: – полное защёлкивание 45 45 33,4 ● волновое сопротивление 50 Ом; 10 14 20,0 ● рабочий диапазон частот 0…23 ГГц; – ограниченное защёлкивание 8,9 ● Push-On-интерфейс для полного – скользящее соединение ± 0,5 и ограниченного защёлкивания и Минимальное усилие рассоединения 25 – 0–0,5 скользящего соединения вилки и вилки и розетки, Н: 15 9…45 5000 розетки; 2,2 9 (скользящее ● быстрое соединение даже при значи- – полное защёлкивание соединение) тельном осевом и радиальном смеще- – ограниченное защёлкивание –65…+125 нии осей вилки и розетки в момент сочленения; – скользящее соединение ● количество соединений и рассоеди- нений вилки и розетки – более 5000. Допустимые смещения между осями вилки 3° 3° Соединители TMP имеют повышен- и розетки при соединении, мм: ±1 2 ную допустимую пропускаемую мощ- – радиальное ность – более 200 Вт в диапазоне частот – аксиальное, мм 2…3 ГГц и предназначены для примене- ния в радарах, ракетных и спутниковых Допустимое количество соединений 1000 100 системах, а также для некоторых ком- и рассоединений (скользящее (полное мерческих приложений. соединение): защёлкивание) Основные параметры соедините- Рабочий диапазон температур, °С лей TMP по данным компании Carlis- –65…+165 –55…+165 leIT [3, 4] приведены в табл. 1. На первый взгляд кажется, что соединители TMP ки соединителей TMP – более 5000 рабочего диапазона частот в соедини- созданы компанией CarlisleIT только (по-видимому, для скользящего со- телях TMP были уменьшены размеры для расширения номенклатуры выпу- единения),адлясоединителейP-SMP – коаксиальной линии соединителя SMA. скаемой продукции в дополнение к сое- в 5 раз меньше. Так поступили американские компании динителям P-SMP и SMP-MAX. Но при Mega Phase и Amphenol при создании внимательном изучении параметров Рабочий диапазон частот соединителей SMA с верхней частотой этих трёх соединителей обнаружива- соединителей TMP применения 32…34 ГГц [6]. Зарубеж- ются два важных преимущества соеди- ные компании нередко вставляют тер- нителей TMP. Чтобы повысить пропускаемую мощ- мин SMA в название соединителей даже ● Верхняя частота рабочего диапазо- ность, размеры коаксиальной линии сое- других типов: SMA 3.5 mm, SMA 2.9 mm, на соединителей TMP равна 23 ГГц, динителей TMP выполнили такими же, хотя общее с соединителями SMA у них а у соединителей P-SMP и SMP-MAX как у соединителей SMA, но сохранив только резьба 0,250-36 UNS на корпусе и соответственно 10 и 6 ГГц. При этом при этом интерфейс соединителя SMP. присоединительные размеры. Это сде- допустимая пропускаемая мощность Известно, что верхняя частота рабоче- лано для обеспечения их механической у всех трёх соединителей 200…300 Вт го диапазона частот соединителей SMA совместимости между собой. на частотах 2…3 ГГц. равна 27 ГГц, но большинство компаний ● Количество циклов соединений гарантируют рабочий диапазон частот Но уменьшение размеров коаксиаль- и рассоединений вилки и розет- 0…18 ГГц [6]. Однако учитывая сочетание ной линии соединителя SMA повлек- коаксиальной линии SMA и интерфейса ло бы за собой снижение допустимой SMP, оптимальную рабочую частоту сое- пропускаемой мощности. Однако это динителей P-SMP компания Rosenberger не подтверждается данными таблицы установила равной 10 ГГц, а компания 1: допустимая пропускаемая мощность Radiall для соединителей SMP-MAX даже всех трёх соединителей TMP, P-SMP и уменьшила её до 6 ГГц. SMP-MAX практически одинаковая. Поэ- тому для прояснения ситуации потре- В отличие от этих компаний, у бовалось проанализировать datasheet CarlisleIT рабочий диапазон частот на конкретные соединители TMP [7…9]. соединителей TMP равен 0…23 ГГц [3, 4]. Объяснений, за счёт чего соеди- Типы соединителей TMP нители TMP превосходят аналоги, в и их datasheet приведённых материалах компании CarlisleIT не удалось найти. Можно было Номенклатура выпускаемых компа- бы предположить, что для расширения нией CarlisleIT соединителей TMP при- 1Tensolite, подразделение Carlisle Companies Incorporated, объявила о смене названия на Carlisle Interconnect Technologies в 1998 году. Смена названия произошла после приобретения Tensolite компании Carlyle Inc., производителя нестандартных проводов и кабельных сборок для бортовых систем авионики. Объединив персонал и передовые технологии, Tensolite и Carlyle Inc. создали Carlisle Interconnect Technologies [5]. (прим. автора) СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 27
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Таблица 2. Номенклатура соединителей TMP Тип соединителя Номер Описание Вид защёлкивания Панельный фланцевый вывод энергии – вилка MP532 MP503-1CCSF Розетка проходная, полужёсткий кабель 0,047\" В сочетании с вводом СВЧ этот сое- MP503-2CCSF Розетка проходная, полужёсткий кабель 0,086\" динитель является «составным» коак- сиально-микрополосковым переходом Кабельные MP503-3CCSF Розетка проходная, полужёсткий кабель 0,141\" для вывода СВЧ-сигнала с микропо- соединители MP504-1CCSF Вилка панельная, гибкий кабель Carlisle TLL26-1190B лосковой платы на радиочастотный MP504-2CCSF кабель – рис. 5. Вилка панельная, полужёсткий кабель 0,141\" Корпус вывода энергии выполнен из MP505-1CC Розетка панельная, гибкий кабель Carlisle TLL26-1190B нержавеющей стали, пассивированной или с золотым покрытием, централь- MP505-2CC Розетка панельная, полужёсткий кабель 0,141\" ный проводник – из термоупрочнён- ной бериллиевой бронзы с золотым Вилки MP602-1CC Концевые прямые для установки на платы толщиной Полное покрытием, изолятор – из фторопла- для монтажа на MP602-2CC 1,6 мм Ограниченное ста. Рабочий диапазон частот 0…18 ГГц, печатные платы MP602-3CC Скользящее соединение КСВН = 1,05+0,005f, потери 0,03 дБ. MP703-1CC Угловые, для поверхностного монтажа на платы Чтобы узнать усилия соединения и MP703-2CC Полное рассоединения вилки с розеткой и Ограниченное допустимое количество соединений и рассоединений, предлагается прокон- MP703-3CC Скользящее соединение сультироваться с компанией CarlisleIT. Адаптеры MP541-1CC TMP розетка – TMP розетка, длина 11,2 мм MP 541 адаптер розетка – розетка «Bullets» «bullet» Соединители, MP531-1CC Вилка фланцевая, диаметр центрального проводника Полное Корпус и центральный проводник заменяемые 0,51 мм Ограниченное адаптера изготовлены из термоупроч- в полевых MP532-1CCSF Скользящее соединение нённой бериллиевой бронзы и покрыт MP532-2CCSF Вилка фланцевая (фланец прямоугольный с двумя золотом, изолятор выполнен из фторо- условиях MP532-3CCSF отверстиями), диаметр центрального проводника пласта – риc. 6. (составные) 0,51 мм Рабочий диапазон частот равен 0…23 ГГц, величина потерь 0,23 дБ. Уси- Адаптеры MP544-1CCSF TMP вилка – SMA розетка Скользящее соединение лия соединения и рассоединения вилки MP543-1CC TMP розетка – SMA розетка и розетки зависят от вида защёлкива- ния – полное защёлкивание, ограни- Примечание: соединители с названием, оканчивающимся на «CC», покрыты золотом, на «CCSF» – ченное защёлкивание или скользящее пассивированной нержавеющей сталью. соединение. Допустимое количество соединений и рассоединений – 5000. ведена в табл. 2, а внешний вид неко- пазон частот 0…18 ГГц, усилие соеди- торых соединителей показан на рис. 2. нения вилки с розеткой 66,7 Н, усилие MP 703 вилка рассоединения – 22,2 Н, допустимое для поверхностного монтажа Рассмотрим конструкцию и параме- количество соединений и рассоеди- тры соединителей некоторых основ- нений – 5000. Компания CarlisleIT разработала вил- ных типов, акцентируя внимание на ки для полного и ограниченного защёл- рабочем диапазоне частот, усили- Проходная панельная кабельная кивания и для скользящего соединения ях соединения и рассоединения и розетка MP503 под полужёсткий с ответной кабельной розеткой – рис. 7. допустимом количестве соединений кабель и рассоединений. Остальные параме- Согласно datasheet всех соедините- тры соединителей TMP приведены в Компания CarlisleIT разработала про- лей TMP, указанных в табл. 2 (за исклю- табл. 1. ходную панельную кабельную розетку MP503 трёх модификаций: под полу- Панельная кабельная вилка жёсткий кабель 0,047\", 0,086\" и 0,141\" – MP504-1CCSF под гибкий кабель. рис. 4. Компания CarlisleIT разработа- Корпус соединителя выполнен ла две модификации кабельной вил- из нержавеющей стали марки 303, ки MP504: MP504-1CCSF – под гибкий изолятор – из фторопласта. Рабо- кабель TLL26-1190B этой компании и чий диапазон частот – 0…18 ГГц, MP504-2CCSF – под стандартный полу- КСВН = 1,05+0,005f, потери 0,03√f дБ, жёсткий кабель 0,141\". Для соединителя допустимое количество соединений и MP504-1CCSF (см. рис. 3) рабочий диа- рассоединений – 5000. Рис. 3. Панельная кабельная вилка MP504-1CCSF под гибкий кабель Рис. 4. Кабельная розетка MP503 под полужёсткий кабель марок 0,047\", 0,086\", 0,141\". ∅А равен 2,54 мм для кабеля 0,047\", 3,05 мм для кабеля 28 WWW.SOEL.RU 0,086\", 4,58 мм для кабеля 0,141\" СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Рис. 5. Панельный фланцевый вывод энергии вилка MP532. Рис. 6. MP 541 адаптер розетка – розетка «bullet» ∅А = 4,37 мм (полное защёлкивание), ∅А = 4,47 мм (ограниченное защёлкивание), ∅А = 4,57 мм (скользящее соединение) чением адаптера «bullet»), их рабочий Рис. 7. MP703 вилка для поверхностного монтажа. ∅А равен 4,37 мм – для полного защёлкивания, диапазон частот равен 0…18 ГГц. Поэ- 4,47 мм – для ограниченного защёлкивания, 4,57 мм – для скользящего соединения. Рабочий тому рекламируемый рабочий диапа- диапазон частот 0…18 ГГц, КСВН = 1,1 + 0,02f, потери 0,07 дБ, экранное затухание: –(90…f) дБ. зон частот 0…23 ГГц, приведённый во всех доступных рекламных материалах частот: соответственно 0…10 ГГц и даже чительно рекламный характер. Часто компании CarlisleIT, вызывает сомнение. эта информация свидетельствует лишь К тому же хорошо известно, что предель- 0…6 ГГц? Хотя компания Rosenberger о потенциальных возможностях коак- ная частота радиочастотных соедините- сиальной линии соединителя. И толь- лей зависит от их конструкции и назна- делает оговорку, что разработанные ко в редких случаях об этом сообщают чения [1]. Наибольшую верхнюю частоту компании-производители соединителей. применения имеют прямые соедините- ею соединители P-SMP обеспечивают Так, например, компании Huber+Suhner ли и адаптеры розетка – розетка «bullets», и Micro-Mode привели параметры разра- наименьшая верхняя частота характерна повышенную мощность даже на часто- ботанных ими соединителей SMPM со для угловых соединителей и соедините- следующим примечанием: «for interface лей, устанавливаемых на печатные пла- тах до 15 ГГц [10]. Объясняется это тем, only» – только для интерфейса [1]. Поэ- ты. Это подтверждают также данные ком- тому необходимы тщательное изучение пании CarlisleIT: на предельной частоте что компании хотят подстраховать себя datasheet соединителей и консультация 18 ГГц КСВН и величина потерь соеди- с компанией-изготовителем. нителей для поверхностного монтажа на от возможных рисков. Это напоминает плату соответственно равны 1,46 и 0,3 дБ, О datasheet соединителей а у кабельных соединителей и выводов ситуацию с лекарствами. В инструкции компании CarlisleIT энергии – 1,14 и 0,13 дБ. на любое лекарство в разделе «Проти- Хотя компания CarlisleIT хорошо Кабельные соединители для гибкого известна в мире благодаря своим раз- и полужёсткого кабелей различаются вопоказания» написано столько всего, работкам и производству радиочастот- гарантированной величиной верхней частоты применения. Для кабельных что создаётся впечатление, что лекар- соединителей SMA, работающих с полу- жёстким кабелем, гарантируется верх- ство принесёт больше вреда, чем поль- няя частота 18 ГГц, а с гибким кабелем – только 12 ГГц [1]. Однако в приведённой зы. А это сделано исключительно для информации компании CarlisleIT это различие параметров кабельных сое- избежания судебных исков. динителей TMP не учитывается. Разработчики радиочастотных Таким образом, компания CarlisleIT, не считаясь с конструктивными особенно- устройств должны понимать, что инфор- стями, для всех типов соединителей TMP в datasheet приводит одну и ту же пре- мация о рекордно высокой верхней дельную частоту 18 ГГц. Нетрудно заме- тить, что 0…18 ГГц – это рабочий диапа- частоте применения и низком уровне зон частот соединителей SMA по данным подавляющего большинства зарубеж- КСВН и потерь СВЧ нередко имеет исклю- ных производителей этих соединителей. И, конечно же, возникает вопрос, почему известнейшие компании – про- изводители аналогичных соединителей P-SMP и SMP-MAX гарантируют значи- тельно более низкий рабочий диапазон СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 29
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ ных кабелей, соединителей и кабель- вилки и розетки и его износа, несоосно- скать ошибок при выборе соедините- ных сборок, техническая информация сти вилки и розетки в момент соедине- ля. Одним из примеров таких ошибок компании о соединителях TMP остав- ния, условий эксплуатации, хранения и являлся выбор адаптера SMP-SMA зару- ляет желать лучшего. Отсутствуют чистки соединителей [1]. бежной компании, который по назва- datasheet многих конкретных типов нию считался герметичным. Однако этих соединителей, и предлагает- Важным параметром для характери- при применении выяснилось, что гер- ся проконсультироваться с менедже- стики ресурса соединителей являются метичность обеспечивается только по ром этой компании. Найти требуемые величины усилий соединения и рас- наружному уплотнению с помощью datasheet удалось только в материа- соединения вилки и розетки – табл. 1. резиновой прокладки, а по внутрен- лах посредников компании CarlisleIT Сравнивая величины усилий для сое- нему каналу соединитель был негер- [7…9]. Но в datasheet посредников мно- динителей P-SMP и TMP, можно счи- метичен. В результате этого пришлось го противоречивой и заведомо невер- тать, что компания CarlisleIT привела применять дополнительные меры по ной информации. Так, например, ука- величины усилий для скользящего сое- герметизации устройства, в котором зан рабочий диапазон частот адаптера динения, хотя и не указала вид защёл- был применён так называемый герме- MP-543-1CC (TMP розетка – SMA розет- кивания. Но если усилия соединения и тичный соединитель. ка) 0…40 ГГц [7], хотя хорошо извест- рассоединения соединителей P-SMP и но [1], что предельная частота сое- TMP близки, то нет оснований считать, Литература динителя SMA не превышает 27 ГГц. что ресурс соединителей TMP компа- Но при этом рабочий диапазон частот нии CarlisleIT равен 5000, что в 5 раз 1. Джуринский К.Б. Современные радиоча- аналогичного адаптера MP-544-1CC больше, чем у соединителей P-SMP. стотные соединители и помехоподавля- (TMP вилка – SMA розетка) указан рав- Количество соединений и рассоеди- ющие фильтры / под ред. д.т.н. А.А. Бори- ным 0…18 ГГц. нений 5000 характерно для прецизи- сова – СПб. : Изд-во «Медиа Группа Файн- онных соединителей (APC-7, APC-N, стрит», 2014. – 426 с. Допустимое количество циклов 3.5 mm и др.) [1]. Для соединителей соединений и рассоединений серии SMP все производители приво- 2. Push-on RF connectors feature high power дят гарантированное количество сое- handling capability // URL: https://www. Срок службы или ресурс соедините- динений и рассоединений не более eenewseurope.com. лей определяется допустимым коли- 1000 для случая скользящего соеди- чеством соединений и рассоедине- нения. 3. TMP® Interconnect Series – Carlisle ний, после которых обеспечивается Interconnect Technologies // URL: https:// сохранение электрических и меха- Заключение www.carlisleit.com. нических характеристик соедините- лей. Так, например, для соединителей Если бы компании CarlisleIT удалось 4. Interconnect Capabilities – Carlisle SMA и его отечественных аналогов создать соединители SMP повышенной Interconnect Technologies // URL: https:// ресурс определён количеством соеди- мощности, превосходящие аналоги по www.carlisleit.com. нений и рассоединений 500. Для сое- таким важным параметрам, как верх- динителей P-SMP количество соедине- няя частота применения и допустимое 5. Tensolite Changes Name to Carlisle ний и рассоединений зависит от вида количество соединений и рассоедине- Interconnect Technologies // Microwave защёлкивания и равно 100 для полного ний вилки и розетки, то это следова- Journal, 2008, June 9. защёлкивания, 500 – для ограниченно- ло бы признать выдающимся достиже- го защёлкивания и 1000 – для скольз- нием. Однако эта компания не привела 6. Джуринский К.Б. Соединители SMA с пре- ящего соединения. серьёзных доказательств достоверно- дельной частотой до 34 ГГц. Эволюция сти рекламируемых параметров. продолжается // Современная электро- Реальное количество соединений и ника. 2021. № 4. С. 32–35. рассоединений зависит от многих при- Пример соединителей TMP компании чин: правильного соотношения диаме- CarlisleIT показывает необходимость 7. Connect Datasheet, PDF – Datasheets тров центральных проводников соедини- критически относиться к рекламной Search Engine // URL: https://www. телей, качества покрытия поверхностей информации о параметрах радиоча- alldatasheet.com. стотных соединителей, чтобы не допу- 8. URL: https://www.sourcengine.com. 9. URL: https://www.richardsonrfpd.com. 10. High Power Connectors in Minimum Dimensions P-SMP Connectors // URL: www.rosenberger.com. НОВОСТИ МИРА ВПЕРЕДИ ПЛАНЕТЫ ВСЕЙ: Базовыми станциями 5G покрыты более с поддержкой 5G составил 150 миллио- В КИТАЕ УЖЕ ПОЧТИ МИЛЛИОН 95% округов и 35% городов по всей стра- нов единиц, а стоимость соответствую- БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ 5G, не, а количество подключённых к термина- щих мобильных телефонов упала ниже лам мобильных телефонов с поддержкой 5G 160 долларов. К КОТОРЫМ ПОДКЛЮЧЕНО превысило 392 миллиона единиц. Глава Китайского радио и телевидения 392 МЛН УСТРОЙСТВ Кроме того, Лю Юйлинь из Министер- Сун Цичжу также заявил на конференции, ства промышленности и информацион- что радио и телевидение будут способство- Недавно в Пекине прошла Всемирная ных технологий также заявил, что рынок вать интеграции и расширению возможно- конференция, посвящённая сетям пятого устройств 5G продолжает расширяться. стей 5G и традиционного кабельного теле- поколения. Министр промышленности и С января по июль этого года объём вну- видения. информационных технологий страны Сяо тренних поставок мобильных телефонов Яцин сообщил, что в Китае уже открыто 993 industry-hunter.com 000 базовых станций 5G. 30 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ НОВОСТИ МИРА ЛЕГЕНДАРНЫЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ тивном мероприятии без использования за- дауна стало одной из причин дефицита ком- КОНДЕНСАТОРОВ MURATA щиты органов дыхания. Работники фабрики, плектующих в отрасли автомобилестроения. которые могли находиться в контакте с ин- ОСТАНОВИЛ РАБОТУ СВОЕЙ фицированным, прошли ПЦР-тестирование. russianelectronics.ru ГЛАВНОЙ ФАБРИКИ Теперь компания планирует протестиро- РОСТЕХ РАЗРАБОТАЛ ПРИБОР Крупнейший в мире производитель мно- вать всех сотрудников на коронавирус и на- гослойных керамических конденсаторов чать массовую вакцинацию персонала в сен- ДЛЯ ДАЛЬНЕГО НАБЛЮДЕНИЯ Murata Manufacturing принял решение при- тябре 2021 г. ПРИ ПЛОХОЙ ВИДИМОСТИ остановить работу своего ключевого пред- приятия в Японии до 31 августа 2021 г. Все- Между тем в Murata утверждают, что ком- Холдинг «Росэлектроника» Госкорпора- му виной массовое заражение сотрудников панией были предприняты все необходимые ции Ростех разработал гибридный телевизи- предприятия новым штаммом коронавируса. меры по предотвращению распространения онный прибор нового поколения для наблю- инфекции. Так, работники фабрики в Этид- дения за дальними объектами в условиях Компания Murata Manufacturing временно зене обязаны носить защитные маски и со- плохой видимости: тумана, дождя, снегопа- закроет одну из своих японских фабрик по блюдать социальную дистанцию во время да, пылевой бури или низкой освещённости. производству многослойных керамических работы. В столовой предприятия использу- Оборудование пригодно к использованию конденсаторов, которые широко применя- ется шахматная рассадка. в системах наблюдения летательных аппа- ются в современной электронике. Такое ре- ратов, обзорно-следящих бортовых систе- шение было принято руководством в связи со Случаи кластерного (внутри социальной мах и не имеет отечественных аналогов. вспышкой коронавирусной инфекции Covid-19 группы) заражения Covid-19 на промышлен- на предприятии. Об это сообщило агентство ных предприятиях до настоящего момента Устройство предназначено для рабо- Reuters со ссылкой на заявление компании. не были широко распространены на тер- ты в ближнем инфракрасном диапазоне ритории Японии. Это, как отмечает Nikkei до 1,7 мкм. Такая чувствительность обеспе- Работа ключевой фабрики Murata, распо- Asian Review, по всей видимости, связано с чивает новой разработке свойства прибора ложенной в городе Этидзен (Япония, пре- местоположением производственных пло- ночного видения, но позволяет эффектив- фектура Фукаи), приостановлена по мень- щадок. Они, как правило, находятся вдали но применять её и в любое другое время шей мере до 31 августа 2021 г. из-за того, от крупных городов, где заболевших в це- суток: обнаруживать объекты на фоне яр- что 98 работников из 7 тыс. человек персо- лом не слишком много. Однако с распро- кого неба или в сумеречной дымке и пере- нала предприятия заболели новым штам- странением более заразного дельта-штам- давать их чёткое изображение с высоким мом Covid-19. По словам представителя ма коронавируса риски массового зараже- разрешением. Murata, карантин на фабрике впоследствии ния для подобных предприятий возрастают. может быть продлён – решение будет при- Использование устройства в составе пас- нято на основании анализа динамики рас- Опрошенные Nikkei Asian Review анали- сивных систем наблюдения позволяет по- пространения инфекции среди сотрудников. тики настроены оптимистично. По их мне- вышать дальность их действия в 2-2,5 раза. нию, временная остановка завода Murata по При применении лазерной подсветки обору- Murata, как отмечает информагентство, производству конденсаторов вряд ли окажет дование обеспечивает обнаружение и иден- является крупнейшим в мире поставщиком столь же мощное негативное влияние на тификацию объекта на расстоянии до 20 км. керамических конденсаторов, занимающим экономику, как нехватка полупроводников. Компактные размеры делают прибор удоб- примерно 40-процентную долю на глобаль- ным для применения в составе малогаба- ном рынке. Многослойные керамические «Это не то же самое, что нехватка сырья ритной телевизионной аппаратуры. конденсаторы (MLCC, Multilayer Ceramic или производственного оборудования. По- Capacitor) используются, в частности, при сле принятия превентивных мер производ- Устройство разработано дочерней струк- производстве смартфонов, компьютеров и ство можно возобновить», – считает Юничи турой «Росэлектроники» Госкорпорации Ро- автомобильной электроники. Таким образом, Макино (Junichi Makino), экономист SMBC стех – ЦНИИ «Электрон». любые простои фабрик, выпускающих данное Nikko Securities. изделие, грозят индустрии усугублением уже «Новая разработка обладает высокой чув- существующего дефицита электронных ком- В начале августа 2021 г. аналитики ствительностью к сверхслабому излучению в понентов и полупроводников, который осо- TrendForce предупредили об угрозе нехват- инфракрасном спектре и предназначена для бенно тяжело переносят автопроизводители. ки керамических конденсаторов. Опасения задач, решение которых невозможно без ис- экспертов были связаны с объявлением ло- пользования приборов с экстремальными Murata заявила, что постарается компен- кального локдауна в столице Филиппин Ма- характеристиками. Например, при работе в сировать простой предприятия за счёт нако- ниле, который, по их мнению, мог распро- обстановке плохой видимости или в слож- пленных ранее складских запасов, поэтому страниться на фабрики крупных компаний по ных погодных условиях наше гибридное те- клиенты вендора не должны остаться без про- выпуску компонентов данного типа. Непода- левизионное устройство неизменно даёт вы- дукции. В случае необходимости компания го- леку от Манилы расположены крупные про- сококачественное изображение. Оно может това нарастить производство на принадлежа- изводственные площадки Samsung и Murata. применяться в аппаратуре как гражданско- щих ей площадках, расположенных как на го, так и специального назначения», – поде- территории Японии, так и за её пределами. Помимо Филиппин, в условиях введённо- лился генеральный директор ЦНИИ «Элек- го в июне 2021 г. карантина продолжает жить трон» Алексей Вязников. По данным Nikkei Asian Review, первый Малайзия – ещё одна страна Юго-Восточной случай заболевания коронавирусом на Азии, на территории которой расположено Разработка конструктивно представляет предприятии был зафиксирован 3 августа множество предприятий, обеспечивающих собой герметичный корпус, внутри которого 2021 г. – инфекцию «завёз» сотрудник ком- мировые потребности в электронных компо- в вакууме находится чувствительный к из- пании-партнера. Он принимал пищу вместе нентах. Закрытие большей части производ- лучению фотокатод и электронно-чувстви- с коллегами из Murata и участвовал в спор- ственных площадок в стране в результате лок- тельная матрица. rostec.ru СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 31
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Синхронизация по радиоканалу на примере систем, передающих эталонное время Андрей Кашкаров ([email protected]) ния на длинных волнах примерно 10 лет назад, поэтому радиопередатчи- Метеостанции, медицинское, специальное и военное оборудование, часы ки высокой мощности уничтожены или различного назначения оснащены системой синхронизации с сигналами законсервированы. Примеры закон- точного времени, что обеспечивает стратегическую безопасность и сервированного антенного хозяйства позволяет автоматически настраивать устройства после включения. передатчиков можно найти на севере Представлен анализ систем дистанционной коррекции точного времени. и юге Санкт-Петербурга (см. рис. 1). Даны практические рекомендации для улучшения приёма радиосигналов Такие антенные поля могут пригодить- электронной аппаратуры с функцией Radio Controlled Clock. ся при соответствующей чрезвычайной ситуации – для массового радиовеща- Функция синхронизации времени, в час (повтор 2 раза) между 20-й и 32-й ния и (или) глушения сигналов «вра- реализованная в электронных устрой- секундой 19-й, 39-й и 59-й минуты. жьих голосов», как это было во време- ствах специального и бытового назна- на позднего СССР. По состоянию на чения, обеспечивает не только точ- Системы синхронизации 2021 год они бездействуют. ность «домашнего», сиречь бытового,, времени электронного хронометра. Точность На показанном антенном поле нахо- измеряемого времени важна в любых Существуют различные системы дится площадка № 2 Передающего цеха стратегических исследованиях, раз- синхронизации времени. Все извест- радиовещания филиала «РТРС – Санкт- работках, устройствах управления и ные системы корректируют ход циф- Петербургский РЦ». Во второй полови- безопасности. Невозможно преумень- ровых часов как ординарного инстру- не ХХ века его технические возможно- шить важность определения точного мента учёта времени для миллионов сти использовались для обеспечения значения времени и его синхрониза- пользователей, не нуждающегося в магистральных и зоновых радиосвя- ции для электронных устройств быто- «ручной» коррекции времени. Однако зей, а также для противодействия веща- вого и особенно военного назначения. существует общая проблема: связь по нию западных радиостанций на СССР с Сбой в таких системах может иметь радиоканалу возможна только в усло- использованием средневолновых пере- очень серьёзные последствия. Имен- виях гарантированного приёма сигна- датчиков. Технологический комплекс но поэтому синхронизация с эталоном ла на LF. Для синхронизации часов диа- включает 8 ДВ-передатчиков мощно- времени очень важна. В данной статье пазон LF выбран не случайно, а в связи стью 10 кВт. Антенное хозяйство пло- мы разберём на примерах ситуацию, с особенностями прохождения радио- щадки состоит из 4 антенн-мачт типа когда коррекция времени осуществля- сигналов в эфире. В Японии разработа- «вертикальный цилиндр» высотой 50 м ется не с помощью электронных систем на система синхронизации JJY, в США – каждая, включая одну резервную. Длина Интернета вещей или Интернета вооб- система WWVB, есть и другие примеры. радиоволны в диапазоне LF при часто- ще, а по радиоканалу. Как это происхо- Для жителей европейской части России те 77,5 кГц достигает 3868,2 метра, при- дит? Интеллектуальная технология, раз- удобна немецкая система передачи сиг- том что эффективной является антенна работанная компанией RST, позволяет налов точного времени DCF-77, имею- в половину или четверть длины волны. в автоматическом режиме произвести щая некоторые особенности. Существу- Отсюда и размеры антенного поля: для настройку часов и (или) метеостанции ют аналогичные системы передачи в мощного передатчика они расположе- на точное время. Радиосигнал посыла- эфир эталонного времени и в России. ны на площади в несколько гектаров ется на сверхдлинных волнах трижды (см. рис. 1). Российская Федерация полностью отказалась от массового радиовеща- Эталонный сигнал времени «оте- чественного производства» можно Рис. 1. Антенные поля мощных передатчиков в административных границах Санкт-Петербурга получить и в Москве. Это позволяет организовать производство в России собственного оборудования, включая бытовые электронные системы, на при- мере часов и метеостанций с радио- коррекцией времени. RWM – позыв- ной группы КВ-передатчиков «Москва». Причём ординарный сигнал, взя- тый за эталон времени, находится во ВНИИФТРИ (Менделеево). Мощность передатчиков на частоте 4996 кГц составляет 5 кВт, на частотах 9996 кГц и 14 996 кГц – 8 кВт. В данной системе используются типы модуляции N0N и A1A. Между 0 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Таблица 1. Часовая программа работы радиостанции с позывным RWM Рис. 2. Карта уверенного покрытия системы Время передачи Время передачи Вид сигнала DCF-77 (Франкфурт, Германия) в Европе сигналов. Начало сигналов. Конец Сигналы N0N 00 мин 00 с 07 мин 55 с Передатчик выключен 08 мин 00 с 09 мин 00 с Сигналы опознавания радиостанции 09 мин 00 с 10 мин 00 с Сигналы A1X, содержащие секундные, минутные метки и информацию 10 мин 00 с 19 мин 55 с DUT1+dUT1 Сигналы A1N с частотой повторения 10 Гц 20 мин 00 с 29 мин 55 с 30 мин 00 с 37 мин 55 с Сигналы N0N 38 мин 00 с 39 мин 00 с Передатчик выключен 39 мин 00 с 40 мин 00 с Сигналы опознавания радиостанции Сигналы A1X, содержащие секундные, минутные метки и информацию 40 мин 00 с 49 мин 55 с DUT1+dUT1 50 мин 00 с 59 мин 55 с Сигналы A1N с частотой повторения 10 Гц и 8 минутами после начала часа RWM Таблица 2. Формат десятой доли секунды Таблица 3. Формат секунды передающего кода передаёт немодулированную несущую. в передающем сигнале центра с позывным RBU На 9-й минуте RWM передаёт собствен- Начало Значение ный позывной в коде азбуки Морзе. Начало Длительность Вид сигнала 0 мс Информационный бит № 1 Между 10 и 20 минутами после нача- +0 мс 10 мс 100 мс Информационный бит № 2 ла часа RWM передаёт радиоимпульсы Немодулированная несущая 200 мс каждую секунду, удвоенные импульсы +10 мс 80 мс 300 мс Всегда «0» обозначают разность между астроно- Несущая, подвергнутая 400 мс мическим (UT1) и атомным коорди- +90 мс 5 мс фазовой модуляции 500 мс Минутные маркеры (перед началом нированным (UTC) временем: каж- +95 мс 5 мс синусоидальными 600 мс новой минуты передаётся «1», во всех дый удвоенный импульс в первой 700 мс трети минуты обозначает 0,1 с (DUT), сигналами с поднесущими остальных случаях — «0») во второй – 0,02 с (dUT). Если серии частотами 100 Гц или 800 мс Всегда «1» удвоенных импульсов начинаются с 312,5 Гц и индексом 1-й и 21-й секунды, то они обознача- модуляции 0,698 900 мс ют положительную разность, в против- ном случае – отрицательную. Между 20 Немодулированная несущая и 30 минутами после начала часа RWM передаёт 10 радиоимпульсов в секунду. Несущая отключена Цикл и структура передающего сигнала регламентированы ГОСТ 8.323-2016 и Рис. 3. Скриншот настройки виртуального радиоприёмника [1] повторяются каждые полчаса. В табл. 1 представлена часовая программа рабо- лена в табл. 3. В табл. 4 представлены работает на частоте 77,5 кГц и переда- ты радиостанции с позывным RWM. сведения о формате временно′ го кода. ёт сигналы в АМ. Эта система известна с 50-х гг. ХХ века. О начале его круглосу- Сигналы времени 56, 57, 58, 59-й Европейская система DCF-77 точного вещания писали в 1959 году, в секунд, следующие после 9, 14, 19, 24, 1973-м к передаче по радиоканалу точ- 29, 39, 44, 49, 54 и 59-й минуты, пропу- Для того чтобы послушать перио- ного времени добавлена информация скаются. Альтернативный вариант – дический сигнал точного времени о текущей дате. А первые наручные позывной RBU – длинноволновый «на слух», необходимо задать часто- часы «Аккутрон» с радиокоррекцией, передатчик точного времени и частоты ты 77,5 кГц при USB-модуляции. Есть с электромеханическим балансиром на территории Радиоцентра № 3 (Тал- возможность записать этот сигнал в и встроенным микрорадиоприёмни- дом) с эталоном в том же центре в Мен- память ПК, но это не главное. При нали- ком выпущены в США в 1962 году фир- делеево. Сигнал передаётся на частоте чии реального (не ПК) радиоприёмни- мой Hamilton Watch Company. На рис. 2 662/3 кГц или 66,(6) кГц с излучаемой ка, принимающего радиосигналы в диа- представлена карта покрытия системы мощностью 50 кВт. Каждые 100 мс пере- пазоне LF, получатся примерно те же DCF-77, на которой можно увидеть Рос- даётся один бит информации. Структу- результаты. Так можно понять структу- сию и другие страны. ра сигнала представлена в табл. 2. ру сигнала точного времени. На веб-странице [1] в режиме онлайн Сигналы с поднесущей частотой В России ориентируются на систему организован настраиваемый приём- 312,5 Гц используются для маркиро- DCF-77 как наиболее доступную. Длин- ник HF, MF и LF. Это проект радио- вания единиц («1») в двоичном коде. новолновая (LF) радиостанция мощ- клуба ETGD при университете Твен- Сигналы с поднесущей частотой 100 Гц ностью радиоизлучения более 50 кВт используются для маркирования нулей («0») в двоичном коде. Каждая секунда состоит из 10 битов: 6 из них фиксиро- ваны, два используются для определе- ния конца минуты, два — для передачи информации. Информация о формате секунды в передающем коде представ- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 33
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Таблица 4. Формат временно′го кода Информационный бит № 1 Информационный бит № 2 Информационный бит № 1 Информационный бит № 1 Секунда Вес Значение Вес Значение Секунда Вес Значение Вес Значение бита бита бита бита 00 30 01 1 Всегда «1» 1 Всегда «1» 31 4 Год 8 02 32 (00–99) 03 0 Не используется, +0,1 33 2 4 Укороченная Юлианская дата TJD 04 34 05 0 всегда «0» +0,2 35 1 2 (0000–9999) 06 36 07 +0,02 dUT1 +0,3 DUT1 37 10 1 08 +0,04 (+0,02…+0,10 с) (+0,1…+0,8 с) 38 09 +0,06 +0,4 Позиционно-единичный код 39 8 Месяц 0 10 +0,08 Позиционно- +0,5 40 (01–12) 11 +0,10 единичный код 41 4 0 12 42 13 +0,6 43 2 0 14 44 15 +0,7 45 1 0 16 46 0 Не используется, +0,8 4 День недели 0 17 всегда «0» 47 2 1 = Понедельник 0 –0,1 1 7 = Воскресенье 0 18 48 19 0 –0,2 49 0 20 50 21 –0,02 dUT1 –0,3 DUT1 51 20 0 Не используется, всегда «0» 22 –0,04 (–0,02…–0,10 с) (–0,1…–0,8 с) 52 0 –0,06 Позиционно-единичный –0,4 10 23 –0,08 53 –0,10 код –0,5 Позиционно-единичный код 8 День месяца 0 24 54 –0,6 4 (1–31) 0 25 55 –0,7 2 0 26 56 27 0 –0,8 57 1 0 Не используется, 28 Не используется, всегда 58 0 всегда «0» 0 «0» 20 0 59 ± ΔUT 8000 10 Час 0 10 Разность между (00–23) P1 TJD (биты 18–25) 4000 8 P2 TJD (биты 26–33) 8 московским 0 Не используется, 2000 4 0 всегда «0» 4 временем и UTC, 2 выраженная целым 1000 2 количеством часов. 800 1 1 С 26.10.2016 400 Укороченная Юлианская 40 P3 ΔUT (биты 18–23) Биты ΔUT = +3 дата TJD Не используется, (последние 4 цифры проверки всегда «0» 200 модифицированной 0 20 P4 Год (биты 25–32) на Юлианской даты) (0000– 100 9999) 10 Минута Месяц+день недели чётность (00–59) (биты 33–40) 80 P5 8 40 80 4 P6 День (биты 41–46) Год 20 (00–99) 40 2 P7 Час (биты 47–52) 10 20 1 P8 Минута (биты 53–59) 29 8 10 0 Не используется, всегда «0» Примечание: закрашенные биты – фиксированные. те. На рис. 3 представлен скриншот нается заново. В результате получаем ции времени в соответствии с враще- настройки онлайн радиоприёмника. последовательность бит, что в конкрет- нием Земли. Остальные биты кодируют ном примере для двух минут выглядит часы, минуты и дату. Видно, что деко- Интерпретация сигналов таким образом: дирование может быть организовано точного времени в электронных совсем несложным способом с приме- устройствах 0011110110111000001011000001010 нением простых микроконтроллеров 000100110010101100010011000; по системе электронного подсчёта дли- Сигнал точного времени принимает- ны импульсов, сравниваемых с 60 бита- ся в кодированном виде и декодирует- 0001111100110110001010100001010 ми, и в конце каждой минуты получа- ся аппаратными средствами. Если опу- 000100110010101100010011000. ется точное время. стить детали декодирования сигнала типичной АМ с применением огиба- В сигнале присутствует дополнитель- Варианты развития идеи ющей сигнала с помощью преобразо- ный «слой» данных, где последователь- вания Гильберта и сглаживания после ность бит закодирована с помощью FМ. Синхронизировать время можно фильтрации на выходе, получим сиг- Эта дополнительная страховка дела- посредством GPS-модуля с интерфей- нал почти прямоугольной формы, кото- ет передачу сигналов корректировки сом RS-432, выдающего информацию рый можно наглядно анализировать времени универсальной и обеспечи- о координатах в NMEA, но и в этом спо- (см. рис. 4). вает устойчивое декодирование дан- собе есть проблемные вопросы, напри- ных даже в зоне неуверенного приёма. мер, необходимость располагать при- Упрощённо это выглядит как бито- ёмник в условной видимости спутника вая последовательность с относительно Биты передаются один раз в 1 с. (желательно нескольких), что не всегда простой структурой сигнала. Как вид- Таким образом получается 59 бит приемлемо. В условиях ограниченно- но из рис. 5, импульсы поделены на информации. На рис. 5 представлена го помещения можно создать инженер- секундные интервалы. К примеру, когда схема распределения информации. ное решение в формате беспроводной расстояние между импульсами состав- синхронизации, когда устройство по ляет 0,1 с (при длине импульса 0,9 с), к Поясним данную схему. Первые радиоканалу «раздаёт» сигнал точно- битовой последовательности добавля- 15 бит не используются, они зарезер- го времени в пределах одного здания, ют «0», а если расстояние 0,2 с (длина вированы на случай чрезвычайных помещения. В условиях ограниченно- импульса 0,8 с), то добавляют «1». Конец ситуаций. Активный бит A1 указывает го помещения это можно осуществить каждой минуты обозначается импуль- на то, что с наступлением следующе- на частоте 433 МГц с помощью комму- сом длиной 2 с, битовая последователь- го часового периода «хронометраж» татора Lightcom-S100-8 с интерфейсом ность обнуляется, и заполнение начи- переводится на летнее время. Бит А2 указывает, что в следующий час будет добавлена одна дополнительная секун- да, которая используется для коррек- 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Рис. 4. Сигнал прямоугольной формы после декодирования Рис. 5. Схема распределения информации по битам Рис. 6. Внешний вид часов-будильника Auriol IAN315165 с функцией Radio Controlled Clock автоматически настроится на точное время. Ethernet 10/100. Коммутатор является щие с конструкторами Arduino, давно узловым элементом сегмента сети и освоили самоделки с громким названи- Штатная антенна внутри корпуса обеспечивает передачу пакетов между ем «синхронизация с помощью атом- устройства представляет собой неболь- подключёнными к нему устройствами. ных часов – “Atomic Clock”». Главное шую катушку на ферромагнитной осно- Управление коммутатора построено условие работоспособности системы ве, установленную на печатной плате. на процессоре PIC18F452, что расши- синхронизации – позиционирование Вскрыв корпус устройства, необхо- ряет его возможности. А если приме- устройства в зоне уверенного приё- димо припаять в месте соединения нить микроконтроллер и RF-трансивер ма радиосигналов или принятие мер штатной антенны и печатной платы на 868 МГц или трансивер NRF24L01 по улучшению уверенного приёма, к отрезок одножильного монтажного (2,4 ГГц), то можно достичь результа- примеру, простыми способами, рас- провода типа МГТФ-0.6 или аналогич- тов под задачи конкретного помеще- смотренными далее. ного длиной 1,5…2 м. Диаметр допол- ния для уверенной передачи сигналов в нительного проводника в данном слу- условиях уплотнённой застройки мега- В диапазоне длинных волн LF (коди- чае непринципиален, провод свёрнут в полиса. ровка «ДВ» в России) из-за удалённости петлю окружностью 50–60 см. Параме- от европейских передатчиков приём не тры длины провода и окружности пет- Практика улучшения приёма всегда будет уверенным. Случается, что ли условны и подбираются опытным в бытовых условиях часы, приобретённые в Финляндии, там путём, однако таким способом удалось работают хорошо, а в средней полосе восстановить функцию электронной В промышленных моделях устройств России не могут поймать сигнал для синхронизации времени по радио- с функцией синхронизации времени синхронизации и, как следствие, «ухо- волнам для финских часов в 300 км к тип синхронизации указан в названии дят» от точности. В зоне неуверенно- юго-востоку от Москвы. Эксперимент модели (например, DCF или др.). Мож- го приёма устройство функционирует проводился в Рязанской области вес- но реализовать синхронизацию време- лучше, если принять меры к удлине- ной 2021 года. Следовательно, прове- ни по радиоканалу на других частотах, нию штатной антенны. Это всего лишь ренная практикой теория может быть к примеру, 433 МГц – от имитатора син- мысль, но не лишённая практическо- обсуждена и усовершенствована. Дру- хросигналов, расположенного непода- го обоснования. Вспомним, что старые гим простым и бесконтактным спосо- леку, или реализовать синхронизацию радиоприёмники в диапазоне СВ и ДВ бом улучшения радиоприёма в диапа- времени от GPS. Однако такие способы улучшали приём дальних станций, ког- зоне LF будет металлическая линейка синхронизации времени (GPS, Интер- да их устанавливали рядом с электро- или иной проводящий ток штырь дли- нет и др.) требуют больших затрат на проводкой, выполняющей функцию ной от 1 м, на который в горизонталь- оборудование и потребляемую элек- дополнительной антенны. ной плоскости установлен корпус при- троэнергию, в то время как синхрони- ёмного устройства (см. рис. 6). Частным зация времени по радио от источника На рис. 6 представлено электронное случаем дополнительной антенны в диапазоне LF может быть встроена устройство – часы-будильник с синхро- является развёрнутое на 2…3 м полотно дополнительной функцией (блоком) низацией по радиоканалу. Часы с функ- рулетки, на которое установлено при- почти в любое бытовое электронное цией Radio Controlled Clock или Atomic ёмное устройство. В двух последних устройство – от наручных до вокзаль- Clock позиционируются как совре- случаях направления линейки, штыря ных часов. Радиолюбители, работаю- менное оборудование. Через несколь- и полотна рулетки выбирают экспери- ко минут после включения устройство ментальным путём. Литература 1. Онлайн-радиоприёмник // URL: http:// websdr.ewi.utwente.nl:8901/. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 35
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Защита интеллектуальной собственности и программного обеспечения на базе микроконтроллеров с EEPROM Сергей Шишкин (г. Саров) В статье автор представляет способ защиты интеллектуальной чай, где можно применить предлагае- собственности и программного обеспечения в устройствах с мую защиту. микроконтроллерами, которые имеют встроенную EEPROM. Приведён пример устройства, состоящего из трёх составных частей, в каждой из Предлагаемый вариант защиты рабо- которых реализован механизм защиты. тает только в изделиях, разработанных на микроконтроллерах, где есть встро- В некоторых случаях разработчику, выключений. После определённого енная внутренняя энергонезависимая владельцу устройства, патентооблада- числа включений (заданного разра- память (EEPROM). Микроконтролле- телю необходимо ограничить его экс- ботчиком) устройство превращает- ры семейства AVR cо встроенной вну- плуатацию. Например, с такой про- ся в «мёртвое железо», т.е. перестаёт тренней энергонезависимой памятью блемой можно столкнуться, отдавая работать по своему заданному рабоче- (EEPROM) предоставляют разработчику устройство в чужие руки для демон- му алгоритму. Если устройство состо- самый широкий спектр возможностей страции его функциональных возмож- ит из нескольких составных частей, для создания подобных аппаратно- ностей потенциальным потребителям то число включений задаётся для каж- программных устройств. Для макси- и заказчикам, или при работе устрой- дой части отдельно. При этом, конеч- мальной надёжности наиболее целе- ства в отсутствии разработчика. но, разработчику нужно учесть вопрос сообразно, чтобы механизм защиты безопасной эксплуатации всего устрой- использовал имеющиеся в устройстве Ограничить эксплуатацию устрой- ства в целом. Вышеуказанный пример программные и аппаратные ресурсы. ства можно, заранее определив число представляет собой лишь частный слу- Целесообразно исключить функцио- включений (включения питания) или нирование алгоритма защиты (заме- на кодов доступа, установка и снятие Рис. 1. Принципиальная схема аппаратной части контроллера № 1 с реализацией механизма защиты 36 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Рис. 2. Принципиальная схема платы клавиатуры с релейным подключением кнопок защиты и т.д.) с помощью какого-либо граммного обеспечения изделия, при троллеру № 2, а при нажатии на кнопку внешнего интерфейса. этом задействуются свободные про- S8 – подключаются к контроллеру № 3. граммные ресурсы микроконтролле- Сформируем общие технические тре- ра. Принципиальная схема устройства Так как аппаратная и программная бования к устройству, в котором мож- контроллера № 1 на микроконтролле- части механизма защиты контролле- но применить предлагаемую защиту. ре ATMEGA8535, где реализован меха- ров № 1…3 одинаковы, то далее будем Пусть оно состоит из четырёх состав- низм защиты, приведена на рис. 1. рассматривать его работу в контролле- ных частей трёх плат контроллеров, Программные и аппаратные ресурсы ре № 1. Пусть кнопки S1…S5 платы кла- далее по тексту – контроллеры № 1…3, вышеуказанного микроконтроллера виатуры подключены к контроллеру № работающих по заранее заданному позволяют разработать достаточно 1. В интерфейс механизма защиты вхо- алгоритму, и платы клавиатуры. Аппа- надёжный механизм защиты с про- дят следующие элементы. SА1 – «секрет- ратная часть контроллеров № 1…3 в стым и удобным интерфейсом. ный» выключатель на плате контролле- зависимости от решаемых задач может ра, S1, S2 – пользовательские кнопки, быть разной, но аппаратная и про- Принципиальная схема платы клави- задействованные в алгоритме управле- граммная части механизма защиты – атуры с релейным подключением кно- ния контроллера, в котором необходи- одинаковые. пок приведена на рис. 2. мо установить защиту. Кнопки S3…S5 – кнопки, которые могут быть задей- В каждом контроллере имеется трёх- Соединители платы клавиатуры Х2… ствованы в рабочем алгоритме кон- разрядный семисегментный индика- Х4 подключаются к соединителям Х1 троллера. Данные кнопки не задейство- тор, две пользовательские кнопки, а контроллеров № 1…3. Кнопки S1…S5 ваны в алгоритме работы механизма также микроконтроллер семейства платы клавиатуры – пользовательские защиты. AVR, у которого имеется незадейство- кнопки, которые подключаются к кон- ванный вывод для подключения допол- троллерам № 1…3 через группы контак- Блок индикации (дисплей) выпол- нительного «cекретного» выключателя. тов реле К1…К6. Кнопки S6…S9 управля- нен на цифровых семисегментных Этих ресурсов более чем достаточно ют реле К1…К6. После подачи питания индикаторах HG1, HG2. В принципи- для реализации механизма защиты. на устройство кнопки S1…S5 платы кла- альной схеме (см. рис. 1) применены Построение подобной защиты фак- виатуры подключены к контроллеру № сдвоенные семисегментные индикато- тически сводится к незначительной 1. При нажатии на кнопку S8 вышеука- ры DA56-11GWA. В связи с этим в трёх- доработке уже разработанного про- занные кнопки подключаются к кон- разрядном индикаторе в корпусе HG1 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 37
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Рис. 3. Блок-схема устройства защиты включением питания. И как только его либо изделия, то переход в программе значение станет равным нулю, устрой- устройства защиты на подпрограмму задействован один индикатор, а в кор- ство сразу после включения питания отображения символов «---» означа- пусе HG2 – два. Устройство, представ- не будет отрабатывать заданный алго- ет переход на блокировку алгоритма ленное на рис. 1, является функциональ- ритм работы. На дисплее устройства работы всего изделия. Соответствен- но законченным и для демонстрации при этом (и последующих включени- но переход на отображение числа 555 алгоритма работы механизма защиты ях) будут отображаться символы «---». в программе изделия означает пере- может работать самостоятельно. Увеличить количество включений или ход на выполнение рабочего алгорит- вообще снять защиту может только раз- ма основной программы. Алгоритм работы механизма защиты работчик. Начальное значение числа достаточно прост. В нём можно выде- (от 1 до 999) также задаёт разработ- Снятие защиты организовано сле- лить два режима, которые задаются чик. Таким образом, у дилера (посред- дующим образом. Перед включени- переключателем SA1. Если переключа- ника) есть только ограниченная по чис- ем питания необходимо установить тель SA1 находится в положении «1», то лу включений возможность работы с выключатель SA1 в положение «2» механизм защиты находится в рабочем изделием. (режим № 2). При этом пользователь- режиме функционирования – режим ские кнопки будут иметь следующие № 1; если же переключатель находит- Далее, если число включений не рав- назначения: ся в положении «2», то механизм защи- но нулю, устройство начинает рабо- ● S1 – увеличение (инкремент) вводи- ты работает в режиме задания параме- тать в соответствии со своим рабочим тров – режим № 2. алгоритмом, и на дисплее отображается мого числа, которое при этом инди- число 555. Понятно, что индицирова- цируется на дисплее; При установленной защите в режиме ние символов «---» и числа 555 необхо- ● S2 – ввод (активация) набранного № 1 сразу после включения устройства димо лишь для наглядной демонстра- числа. на трёхразрядном индикаторе в тече- ции алгоритма работы устройства С помощью кнопок S1 и S2 необхо- ние 2 с будет отображаться число, кото- защиты. Если программа устройства димо набрать и ввести трёхразрядный рое может быть задано любым в интер- защиты встроена в программу какого- код № 1. Затем совершенно аналогич- вале от 1 до 999, кроме кода № 3 (см. но с помощью этих кнопок необходи- далее). Данное число будет декремен- мо набрать и ввести трёхразрядный код тироваться с каждым последующим № 2 (фактически в два приёма вводит- ся шестиразрядный код). После ввода каждого кода индикаторы отобража- ют нули. Если коды введены верно, то устройство перейдёт в режим рабо- ты, в котором можно задать число включений или снять защиту. Далее следует задать кнопками S1, S2 любое число, как уже отмечалось выше, от 1 до 999. Причём в этом диапазоне есть число, которое снимает защиту. Это число и есть код № 3. То есть наби- рая количество включений, равное коду № 3, мы снимаем защиту. Любое другое число задаёт количество допу- стимых включений. Таким образом, для того чтобы снять защиту, нуж- но знать 9-разрядный код, который «вычислить» практически нереаль- но. Коды № 1…3 знает только разра- ботчик. Далее необходимо выключить устройство, установить выключатель SA1 в положение «1» и снова включить. Если защита не установлена или сня- та, то устройство будет сразу отраба- тывать свой рабочий алгоритм (будет индицироваться число 555) без пред- варительного индицирования коли- чества включений, т.е. без намёка на какую-либо установленную защиту. Кнопки S1 и S2 будут выполнять функ- ции в соответствии с заданным алго- ритмом функционирования изделия. Если защита установлена и задано 38 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ число включений, то, как отмечалось AVR Studio. В программе используют- ● $62 – ячейка, где хранятся десятки выше, сразу после включения устрой- ся два прерывания: Reset и прерыва- числа включений и кодов № 1…3 ства в течение 2 с будет индицировать- ние таймера Т0, обработчик которого (2-й разряд индикатора); ся текущее число включений, которое начинается с метки TIM0. При перехо- декрементируется с каждым новым де на метку Reset инициализируются ● $63 – ячейка, где хранятся едини- включением. Далее устройство будет стек, таймер, порты, а также флаги и цы числа включений и кодов № 1…3 отрабатывать свой рабочий алгоритм. переменные, используемые в програм- (3-й разряд индикатора); Разработчик, используя только аппа- ме. Таймер Т0 генерирует прерывания ратные ресурсы устройства, может бес- по переполнению (в регистре TIMSK ● $64 – ячейка, где хранится число 0 конечное число раз записать необходи- установлен бит TOIE0). Коэффици- или 1, определяющее установку или мое число включений и снять защиту. ент предварительного деления такто- снятие защиты. В техническом описании на микрокон- вой частоты таймера установлен рав- При инициализации в ячейку с троллер ATMEGA8535 утверждается, что ным 64 (в регистре TCCR0 записано EEPROM выдерживает 100 000 циклов число 3). адресом $64 записывается число 1, в записи/стирания. остальные ячейки буфера № 1 зано- В обработчике прерывания тай- сятся нули. С адреса RAM+6 начинает- Целесообразно, чтобы доступ к мера Т0 осуществляется: процедура ся буфер отображения № 2 для дина- выключателю SА1 был ограничен. опроса кнопок S1, S2, выключателя мической индикации. В данный буфер Конструктивно это сделать не так уж SA1, функционирование динамиче- в режиме № 1 из EEPROM микрокон- и сложно. Все пересылки данных про- ской индикации, запись числа вклю- троллера заносится (читается) число исходят внутри микроконтроллера. чений в EEPROM микроконтроллера, включений, которое индицируется в У злоумышленника нет никакой воз- чтение числа включений из EEPROM, течение 2 с и затем декрементирует- можности их контролировать и отсле- перекодировка двоичного числа в ся и записывается в EEPROM микро- дить момент сравнения вводимого кода код для отображения информации на контроллера. При инициализации в с хранящимися в памяти. Не поможет и семисегментных индикаторах устрой- буфер № 2 заносятся нули. С адреса знание рабочего алгоритма устройства. ства, а также временной интервал дли- RAM+12 начинается буфер отображе- Вводимые коды находятся во внутрен- тельностью две секунды, необходимый ния № 3. При инициализации в каж- ней памяти программ микроконтрол- для индицирования числа включений дую ячейку буфера № 3 заносится чис- лера, под битами защиты. Понятно, что на дисплее устройства. Флаги, задей- ло $A, которое после перекодировки нужно не забыть установить при про- ствованные в программе, находятся в в каждом разряде индицируется как граммировании микроконтроллера регистрах R19 (flo) и R25 (flo1). Чис- символ «-». В итоге на дисплее выво- биты защиты. ло, отображаемое на дисплее устрой- дятся символы «---». Данные символы ства, имеет три разряда. Число, зано- отображаются только при блокиров- Даже если злоумышленник обнару- симое в EEPROM микроконтроллера, ке рабочего алгоритма основной про- жит выключатель SA1, то это не пред- имеет четыре разряда. Каждый разряд граммы. С адреса RAM+17 начинается ставляет большой опасности. Для того занимает один байт в ОЗУ и соответ- буфер отображения № 4. При инициа- чтобы войти в режим задания числа ственно в EEPROM. Первые три раз- лизации в каждую ячейку буфера № 4 включений, необходимо два раза вве- ряда задают количество включений. заносится число 5. В итоге на дис- сти трёхразрядный код. А для того Четвёртый разряд не отображается на плее индицируется число 555. Дан- чтобы снять защиту – три раза трёх- дисплее. Функциональное назначение ное число отображается при пере- разрядный. Доработав программное данного разряда следующее. Если раз- ходе на рабочий алгоритм основной обеспечение микроконтроллера, код ряд содержит единицу, значит, защита программы. Коды № 1…3 в программе доступа легко можно сделать и 12- или установлена, если ноль – защита сня- заданы как 010, 011, 012 соответствен- 15-разрядным. Понятно, что степень та (см. рис. 2). При инициализации в но. Метки перехода на отображение защиты можно ещё более увеличить, четвёртый разряд заносится едини- буферов № 3 и № 4 соответственно если в устройстве задействован четы- ца. Как видно из блок-схемы, блоки- osn2 и osn3. рёхразрядный индикатор. Таким обра- ровка рабочего алгоритма основной зом, перебор всех возможных ком- программы происходит при обнуле- Информация, записанная в буферы бинаций даже при шестиразрядном нии числа включений. отображения № 3 и 4, как уже отмеча- коде просто невозможен. Конструк- лось выше, нужна лишь для наглядно- тивно выключатель SA1 можно вооб- В ОЗУ микроконтроллера, начиная с сти во время демонстрации работы ще исключить. Вместо него можно адреса RAM = $60, организованы четы- устройства, часть принципиальной сделать, например, просто два штыря ре буфера отображения для динамиче- схемы которого приведена на рис. 1. в разных местах платы, замыкать их ской индикации. Буфер № 1 необходим проводником, подключая тем самым для отображения чисел и кодов, которые Написанная на ассемблере програм- соответствующий вывод микро- необходимо инкрементировать (число ма устройства защиты вместе c подпро- контроллера к общему проводнику включений, коды № 1…3). Число вклю- граммой динамической индикации для устройства. Алгоритм работы (блок- чений из буфера № 1 в режиме № 2 зано- вывода буферов отображения № 1…4 схема) представляемой защиты про- сится в EEPROM микроконтроллера. на дисплей занимает всего 1 кБ памя- демонстрирован на рис. 3. ти программ. Представляемая защита Функциональное назначение ячеек достаточно универсальна, её можно Совсем коротко о программном обе- буфера отображения № 1 следующее: адаптировать для любого устройства спечении механизма защиты. Про- ● $61 – ячейка, где хранятся сотни чис- с микроконтроллером и/или дорабо- граммное обеспечение микрокон- тать для увеличения степени защиты. троллера было разработано в среде ла включений и кодов № 1…3 (1-й раз- Предлагаемую защиту можно встроить ряд индикатора, слева направо); в различные приборы, меняя при этом только коды доступа. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 39
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Применение мощного аудио ОУ LM1875T в новых (не аудио) приложениях Алексей Кузьминов ([email protected]) (ИОН), а к инвертирующему – напря- жение, снятое с делителя выходного В статье описан двуполярный источник питания (ИП) с регулировкой напряжения, то получим стабилиза- выходного напряжения (± 3 В…± 15 В) и ограничения тока (20 мА…1 А) тор, который будет подавлять пульса- с индикацией перегрузки на базе двух мощных аудио ОУ LM1875T, ции выпрямленного напряжения как регулируемого стабилизатора L200 и ОУ MC33072. Рассмотрено минимум в 10 000 раз. самостоятельное применение устройств, входящих в состав ИП (стабилизатор +34 В и формирователь искусственной «земли») Второе применение – мощный пре- и сконструированных на ОУ LM1875T. Приведены принципиальные образователь однополярного напряже- схемы, разводка плат и внешний вид устройств. ния в двуполярное, или, другими сло- вами, – формирователь искусственной Введение 4 А, а напряжение питания – до 60 В. «земли». Такой преобразователь может Микросхема имеет защиту от превы- быть получен, если ОУ используется как Аудио ОУ LM1875T, разработанный шения тока (4 А) и от перегрева. Кроме повторитель напряжения, т.е. выходное компанией National Semiconductor, того, она достаточно широкополосна напряжение подключается к инверти- выпускается на протяжении уже более (200 кГц и выше). Коэффициент пода- рующему входу, а на неинвертирую- 20 лет (см., например, справочный вления пульсаций напряжения источни- щий вход подаётся половина напря- листок (datasheet), датированный ка питания (Power Supply Rejection Ratio жения питания, снятая с делителя, 1999 г.). Сейчас эта микросхема выпуска- – PSRR) у LM1875T достигает 80 дБ, или, состоящего из двух равных высоко- ется уже под маркой Texas Instruments, другими словами, она подавляет такие омных резисторов, подключённых к в которую в свое время вошла компа- пульсации в 10 000 раз и более. Стан- напряжениям питания. ния National Semiconductor. В связи с дартные мощные ОУ, например, L165 и тем, что интерес, а значит, и спрос на LM675 с максимальным током в 3 А сто- Оба этих применения LM1875T автор LM1875T уже давно упал, а также с тем, ят в несколько раз дороже LM1875T, а использовал в описанном далее дву- что за такое большое время выпущено стоимость OPA544 (4 A) может дости- полярном ИП с плавно регулируемым огромное их количество ещё под брен- гать 1,5–2 тыс. руб. выходным напряжением (от ±3 В до дом компании National Semiconductor, ±15 В) и ступенчатой регулировкой стоимость этой микросхемы уникаль- Высокие технические показатели ОУ ограничения выходного тока (от 20 мА но низка: сейчас LM1875T можно при- LM1875T и его уникально низкая цена до 1 А), при превышении которого ток обрести за смехотворную цену – менее натолкнули автора на идею: а нельзя ли больше не увеличивается (несмотря на, 60 руб/шт, а в партии из 5 штук – ещё использовать эту микросхему в других, например, снижение сопротивления дешевле. Хотя ОУ LM1875T в основном не связанных с аудио, приложениях? нагрузки вплоть до короткого замыка- предназначен для аудиоприменений ния). Кроме того, сам факт наступления (обычно на их основе конструируют Первое, что приходит в голову, – это события ограничения тока индициру- УМЗЧ небольшой мощности: до 20 Вт), простейший и достаточно мощный ста- ется с помощью светодиода. Такой ИП его свойств как ОУ никто не отменял. билизатор, например, выпрямленно- существенно превосходит по возмож- А свойства эти достаточно интерес- го напряжения. Если на неинвертиру- ностям, удобству работы, мощности ны: его выходной ток может достигать ющий вход ОУ подать напряжение от и простоте схем сконструированный источника образцового напряжения автором ИП, описанный в статье [1]. X1 PSLM-7 X3 1 C5 C7 C9 Vo Vo 1 +V C17 X4 2 + 47,0/50 2 GND 1,0/100 PSLM-3 0,1 10,0 + VG 3 -V +34 7 C6 C8 L Imp 6 VG C11 C12 5 0,1 10,0 47,0/50 4 + C10 10,0 L Imp 3 V(2) 47,0/50 2 L Imp 1 R5 110K 20,1% 13R6* 3 247 R1' R2' R3' R4' R5' R6' R7' R8' R9' R10' \"RI\" DG350-3.5-03P +34 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 4,3 9,1 22 R7 R10 10K V(5) 0,1% +34 R14 X2 DG350-3.5-02P 5 DA2 Io +34 1 In Out Lim 2 Vo (+6 - +30) R8 10K 0,1% R12 82K R15 R17 GND Ref 10K 30K 47K +48 L200CV 3 4 R3 0,1% DA4.1 10K DA4.2 R16 VT1 +48 R1 R2 10,0/50 620 C14 R9 3 ∞1 67 47K X5 0,22 510 2 +34 1% 5 ∞ -U 4 7,5K 1% 30K 1% C1 1 8 + 2 +U A DA1 DA3 R11 R13 C3 510 3K VD3 2 4 100,0/50 24 VG L Imp +34 K S-562T 1 ∞ +U 5 1 ∞ +U 5 1% MC33072P (J511) 3 +48 3 C15 VD4 -U C2 + PSLM-2 -U 0,1 V(5) V(2) +34 2SK3019 BZT52C6V8S R4 LM1875T C4 C16 (2N7002WT1G) 220,0/63 LM1875T K=R9/R10=R11/R12=21,28 L Imp 750 U =8,56 В, U =7,62 В, U =0,94 В Io=0,45/\"RI\" Vo=2,77(1+(R3+R5'')/R4) 0,1 пв пн гист 1,0/100 Рис. 1. Схема платы регулируемого двуполярного ИП с ограничением тока и индикацией перегрузки 40 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Помимо этого, в статье автора [2] при- ВК 1 +48 X1' X5' водится схема преобразователя однопо- 12 ГП 1' 1 лярного напряжения в двуполярное (или VD1,VD2 ГП 1 12 формирователь искусственной «земли») T1 1 на основе микросхемы ОУ LA6500 (и в ~220В SIP-7 1 R5'' несколько усовершенствованном вари- ~220 2 анте – в книге [3]). Подобный преобра- ~36 зователь на основе ОУ LM1875 имеет 11C1 +C2 +2 32 6,8K 3 LED3 существенное преимущество перед пре- 22 3 43 ОА образователем на LA6500 благодаря сво- 3 4 FU1 334 54 SIP-2 ей мощности (см. далее). 1 2 Таким образом, дальнейшее изло- 3 жение будет построено следующим 1 А TP220/36 5 6 5 ARL-5613RGBW/4A образом: вначале будут приведены VD3,VD4 принципиальные схемы описывае- MTS-201 6 76 -V Кр. Син. Зел. мых устройств, затем будет дана раз- 3' 3' B5 421 водка их плат и показан их внешний VD1,VD2 - MBRF20100(OK) вид, и далее будет представлен общий вид готовых устройств. VD3,VD4 - FRH20A10(OA) X2 7 7 BP-301GB (Чёрн .) C1,C2 -10000,0/63 8 Принципиальные схемы 1 9 8 B4 X4' SIP-3 R1 LED1 R2 10 Принципиальную схему платы дву- -V +V 2 11 9 BP-303GB ( Чёрн .) полярного ИП с регулировкой выход- -V 3 12 10 -V ного напряжения и тока (см. рис. 1) 1K Син. 1K 4 9' 11 B6 +V +V -V условно можно разделить на 4 части. R3 LED2 R4 ПЛ1 12 BP-301GR (Красн .) GND +V +V Первая часть – это стабилизатор 1K Жёл. 1K РС 4ТВ (В) 9' +34 В (в левом нижнем пунктирном прямоугольнике), построенный на ПЛ2 ГП 1 - ПГ 2-10-6 П4НВК ОУ LM1875T (DA1). В качестве ИОН использован диодный стабилиза- Рис. 2. Схема дополнительных устройств ИП тор тока (номиналом 5,6 мА) S-562T (VD3), включённый последовательно на схеме номиналах VD3, VD4, R1 и R2 ян к резистору R5’’. Это потенциометр со стабилитроном BZT52C6V8S (VD4) выходное напряжение ОУ установится марки СП5-35А с высокой разрешаю- на 6,8 В. Здесь следует напомнить, что равным 34 В и будет стабильным, незави- щей способностью благодаря груботоч- такой диодный стабилизатор тока в симо от нагрузки, по следующей причи- ной схеме, построенной на двух соос- зарубежной литературе именуется как не: при подключении нагрузки к выходу ных резистивных элементах. Constant-Current Diode (CCD) и пред- ОУ его выходное напряжение в первый ставляет собой n-канальный поле- момент упадёт, что приведёт к сниже- Выходной ток (Io) регулируется сту- вой транзистор с управляющим p-n- нию напряжения делителя, а посколь- пенчато путём подключения к выво- переходом (JFET), у которого затвор ку оно подключено к инвертирующему дам 5 и 2 DA2 резисторов R1’…R10’. Эти соединён с истоком. При напряжении входу ОУ, то к повышению выходного резисторы подключены к 7-контакт- между стоком и истоком, превышаю- напряжения, которое установится на ному штыревому разъёму X1 (PSLM-7). щим 10 В, такой транзистор входит в прежний уровень. При отключении К этому разъёму ответной розеткой SIP- насыщение, и при дальнейшем росте нагрузки всё произойдёт с точностью 7 (X1’ на рис. 2) подключён 7-проводной напряжения ток сток-исток практи- до наоборот. Относительно высокая кабель, вторая сторона которого припая- чески не меняется, т.е. этот транзи- стабильность ИОН, а также высокий на к контактам галетного переключателя стор является источником стабильно- коэффициент подавления пульсаций ПГ2-10-6П4НВК (ГП1 на рис. 2) на 6 поло- го тока. Стабилизация тока приводит к напряжения питания ОУ (PSRR), о чём жений и 4 направления. Максимальный существенной стабильности выходно- говорилось выше, приводят к тому, что ток через контакт ГП1 составляет 0,5 А, го напряжения стабилитрона, независи- пульсация выходного напряжения всего что в 2 раза меньше максимального тока мо от пульсаций входного напряжения. стабилизатора при максимальном токе ИП. Поэтому все четыре направления Как видно из схемы, точка соединения составляет не более 1 мВ (это проверено объединены, в связи с чем максимальный VD3 и VD4 подключена к неинвертирую- автором). Конденсаторы C1…C4 допол- ток через ГП1 составляет 2 А, что в 2 раза щему входу ОУ, а точка соединения двух нительно снижают пульсации выходно- больше требуемого или, другими слова- резисторов R1 и R2 делителя выходно- го напряжения стабилизатора. Входное ми, имеем двукратный запас по току. го напряжения – к его инвертирующе- напряжение поступает на плату с разъё- му входу. При выходном напряжении ма X2. Его условное значение указано как В первом положении ГП1 к контактам ОУ 34 В, как нетрудно подсчитать, напря- +48 В, но в зависимости от тока нагрузки 2…5 DA1 оказывается подключён резистор жение в этой точке составляет 6,8 В, и, ИП это напряжение, естественно, будет R10’ (22 Ом), и максимальный выходной таким образом, оба входа ОУ находятся меняться. При максимальном токе 1 А ток DA2 будет около 20 мА (0,45 В / 22 Ом – под одним и тем же напряжением 6,8 В. его минимальное значение не должно см. справочный листок). Во втором поло- Справедливо и обратное: при указанных опускаться ниже +38 В с учётом размаха жении подключается резистор R9’ (9,1 Ом, пульсаций (приблизительно 1 В). ток около 50 мА). В 3-м положении под- ключается резистор R8’ (4,3 Ом, ток око- Вторая часть схемы – стабилиза- ло 100 мА). В 4-м положении – резистор тор с регулируемыми напряжением R7’ (1,8 Ом, ток 250 мА), в 5-м положе- и током, построенный на микросхе- нии – параллельно 2 резистора R5’||R6’ ме L200 (DA2). Схема его включения (0,9 Ом, 0,5 А), в 6-м положении – парал- стандартная, рекомендуемая произво- лельно 4 резистора R1’| |R2’| |R3’| |R4’ (0,45 Ом, дителем и приведённая в справочном 1 А). Таким образом, диапазон регулиров- листке (datasheet). Выходное напряже- ки тока составляет от 20 мА до 1 А. ние Vo регулируется делителем R3, R4 (см. рис. 1) и R5’’ (см. рис. 2) в диапазо- Третья часть схемы – формирователь не 6…30 В. Переменный резистор R5’’ искусственной «земли» или преобразова- (см. рис. 2) подключается к двухкон- тель однополярного напряжения 6…30 В тактному штыревому разъёму PSLM-2 в двуполярное ± 3… ± 15 В. Он построен (X5) платы 2-проводным кабелем, на на втором ОУ LM1875T (DA3) – схема одном конце которого установлено в правом пунктирном прямоугольни- ответное 2-контактное гнездо SIP-2 (X5’ ке рис. 1. Как видно из схемы, ОУ DA3 – на рис. 2), а второй его конец припа- обычный повторитель напряже- ния, снятого с движка R6* делите- ля R5-R6*-R7 напряжения Vo, полу- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 41
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ DA1 R1 два ОУ можно включать параллельно составляет около 20 (что нетрудно под- 1 ∞4 0,1 (см. рис. 3), а для исключения неболь- считать). Кроме того, в связи с тем, что 2 шой разницы выходных напряжений вход опорного напряжения ДУ заземлён двух экземпляров ОУ к их выходам (это верхний по схеме вывод R8), выход- LM1875T U стаб (перед объединением) необходимо ное напряжение ДУ изменяется относи- подключить резисторы небольшого тельно «земли» независимо от абсолют- DA2 номинала, например, 0,1 Ом (R1 и R2 ных значений напряжений V5 и V2. Таким ИОН 1 ∞ 4 R2 на рис. 3). Такое включение двух мощ- образом, если V5–2 = 0,45 В, то выходное ных ОУ является широко распростра- напряжение ДУ будет составлять око- 2 0,1 нённой практикой (например, парал- ло 9 В (0,45 В × 20). Но напряжение V5–2 лельное включение двух мощных ОУ в изменяется плавно практически от нуля LM1875T R3 составе LM4780, описанное в его спра- (при отсутствии нагрузки) до макси- вочном листке – datasheet). Но где мож- мального 0,45 В (при максимальном токе R4 но параллелить два ОУ LM1875T, там нагрузки), поэтому, если подключить к можно параллелить и три, и получить этому напряжению, например, светоди- Рис. 3. Схема параллельного включения выходной ток, например, 10 А. од (разумеется, с ограничивающим ток двух ОУ в стабилизаторе повышенной мощности резистором) для индикации, то он так- А вот формирователь искусствен- же плавно будет изменять свою яркость, ченного с выхода DA2 (6–30 В). ной «земли» автор применил в УМЗЧ и факт перегрузки по току ни иденти- Поскольку номиналы R5 и R6 равны при питании его однополярным ИП с фицировать, ни индицировать не полу- (с соответствующей точностью), с помо- напряжением 28 В для получения дву- чится. Поэтому на DA4.2 и трёх резисто- щью R6* можно настроить напряжение на полярного питания ±14 В [2]. Здесь сле- рах R12…R14 для такой идентификации его движке VG, равное половине напря- дует напомнить, что такой формирова- собран триггер Шмидта, а для индика- жения Vo или, другими словами, получить тель в [2] был сконструирован на базе ции использован транзистор VT1 и три искусственную «землю», относительно ОУ LA6500. Хотя этот ОУ в пиковом резистора R15…R17. которой выходное напряжение ИП изме- режиме работы и допускает значение няется в диапазоне ±3…±15 В. Конденсато- выходного тока 1 А, в постоянном режи- Триггер Шмидта представляет собой ры C5...C10 предназначены для исключе- ме работы его ток не может превышать обычный компаратор на ОУ с поло- ния самовозбуждения DA3 и, кроме того, 0,2 А (см. справочный листок на LA6500). жительной обратной связью (ПОС). в некоторой степени подавляют пульса- В связи с этим для исключения переко- В качестве опорного напряжения цию выходного напряжения ОУ DA3, как са напряжений этого формирователя используется напряжение, снятое с и конденсаторы C11 и C12. Конденсатор (из-за разницы потребления тока мощ- точки соединения резисторов R12, R13 C15 – блокировочный. ными ОУ LM3886 в УМЗЧ по положитель- делителя напряжения питания (+34 В). ному и отрицательному напряжениям) К этой же точке подключён резистор Номинал подстроечного резистора к выходу ОУ LA6500 (и к «земле») были обратной связи R14. Если выходное R6* существенно зависит от точности подключены довольно мощные подтяги- напряжение ОУ DA4.2 находится в высо- резисторов R5 и R7. При точности этих вающие резисторы, которые были уста- ком уровне (т.е. почти равно напряже- резисторов 0,1% (как на схеме) номи- новлены на дополнительном радиаторе нию питания), то R14 оказывается под- нал R6* равен 47 Ом (и его вообще мож- (см. [2]). Однако относительно высокий ключён параллельно R12. В этом случае но исключить из схемы, существенно не выходной ток LM1875T (4 A) позволил опорное напряжение или напряжение теряя равенства выходных напряжений). исключить эти подтягивающие рези- верхнего порога (как нетрудно подсчи- Если же точность R5 и R7 на порядок хуже сторы, поскольку LM1875T «играючи» тать) будет равно Uпв = 8,56 В. Если же (например, 1%), то и номинал R6* необхо- справляется с таким перекосом. Итого- выходное напряжение ОУ находится в димо увеличить на порядок (до 470 Ом). вая разводка отдельной платы формиро- низком уровне (т.е. почти под потенци- вателя и внешний вид самого устройства алом «земли»), то R14 будет подключён Здесь следует заметить, что перед тем, на радиаторе приведены далее в статье. параллельно R13, и в этом случае напря- как стать функциональными блоками ИП жение нижнего порога Uпн = 7,62 В. (рис. 1), обе схемы в пунктирных прямоу- В правой части схемы на рис. 1 (чет- Гистерезис триггера Шмидта соста- гольниках (стабилизатор и формирователь) вёртая часть схемы) показано устрой- вит Uгист = Uпв – Uпн = 0,94 В (т.е. около были разведены, изготовлены на отдельных ство индикации перегрузки по току. 1 В). Этого вполне достаточно для иден- платах и тщательно проверены в работе. Эта Оно сконструировано на сдвоенном ОУ тификации факта перегрузки по току проверка показала идеальную работу схем MC33072 (DA4). На первом ОУ (DA4.1) или, другими словами, достижению при максимальном токе до 1,2 А. и 4 резисторах R8…R11 собран класси- напряжения V5–2 = 0,45 В, при котором ческий дифференциальный усилитель L200 входит в режим ограничения тока. Поскольку применение стабилизатора (ДУ) сигнала, снятого со 2 и 5 выводов Поскольку триггер Шмидта инвертиру- +34 В, кроме как в составе схемы рис. 1, DA2 (V5–2). При максимальном токе, как ющий, так как выходное напряжение автор пока не нашёл, разводка платы это- следует из справочного листка на L200 ДУ подключено к его инвертирующе- го устройства в статье не приводится (она (DA2), напряжение V5–2 = 0,45 В. Однако му входу (6-й вывод DA4.2), то в исход- приведена в дополнительных материа- это типовое значение. На самом деле V5–2 ном состоянии (сброса – reset), когда лах к статье в файле разводки – см. далее). может варьироваться от 0,38 В до 0,52 В V5–2 < 0,45 В и соответственно выход- На взгляд автора, необходимо добавить в зависимости от экземпляра микро- ное напряжение ДУ меньше верхнего по поводу стабилизатора следующее. схемы L200. Коэффициент усиления порога переключения Uпв, выход тригге- ДУ равен отношению R8/R9 = R10/R11 и ра Шмидта (7-й вывод DA4.2) находит- Хотя максимальный выходной ток при их номиналах, указанных на схеме, LM1875T и составляет 4 А, в некото- рых случаях от стабилизатора тре- буется существенно больший ток (например, 10 А). В таких случаях 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ б а Рис. 4. Разводка (а) и общий вид (б) платы ИП со стороны СМД-компонентов б а Рис. 5. Разводка (а) и общий вид (б) платы ИП со стороны навесных компонентов ся в высоком уровне. При достижении чивает выходной ток триггера Шмидта и зиционным тумблером MTS-201 (ВК1) выходного напряжения ДУ верхнего одновременно напряжение затвора тран- через предохранитель на 1 А (FU1) – порога Uпв триггер Шмидта переклю- зистора 2SK3019 (VT1). рис. 2. В ИП используется тороидальный чится в состояние установки (set), и на трансформатор (Т1) мощностью 50 Вт, его выходе установится низкий уро- В исходном состоянии триггера с вторичной обмотки которого снима- вень, сигнализируя о том, что микросхе- Шмидта (reset) низкий уровень его ется напряжение ~36 В. Это напряже- ма L200 перешла в режим ограничения выходного напряжения включает зелё- ние выпрямляется диодами VD1–VD4 тока, или, другими словами, о наступле- ный светодиод (сигнализируя о штат- и сглаживается электролитическими нии события перегрузки по току. ном режиме работы), подключая к «зем- конденсаторами C1, C2. Выпрямленное ле» его катод (через резистор R15), и напряжение (+48 В) двумя проводами Для индикации этих двух состояний одновременно запирает транзистор, подключается к 2-контактному разъёму триггера Шмидта используется 3-цвет- подключая его затвор к истоку («зем- платы DG350-3.5-02P (X2, рис. 1). Выход- ный красно-зелёно-синий (RGB) свето- ле») через резистор R16. В результа- ные напряжения (–V, +V, GND) снима- диод ARL-5613RGBW/4А с общим анодом те этого красный светодиод не горит. ются с 3-контактного разъёма платы и матовой линзой диаметром 5 мм (LED3 В установленном состоянии (set) триг- DG350-3.5-03P (X3, рис. 1), к которому на рис. 2). В нём используются два све- гера Шмидта высокий уровень его подключается 3-проводный кабель, ко тодиода – красный и зелёный (синий не выходного напряжения гасит зелёный второму концу которого подключают- используется). К выводам (3, 4 и 1) этого светодиод и одновременно открывает ся выходные приборные клеммы B4–B6, светодиода припаян 3-проводный кабель, транзистор, в результате чего загорает- дублирующий выходные напряжения на втором конце которого расположен ся красный светодиод, сигнализируя о 4-контактный разъем РС4ТВ(В) (X2) и 3-контактный цанговый разъём SIP-3 (X4’ наступлении факта перегрузки по току. светодиоды LED1, LED2 со своими токо- на рис. 2), подключаемый к 3-контактно- ограничительными резисторами R1...R4. му цанговому штыревому разъёму PSLM-3 Несмотря на такое «пространное» объ- (X4 на рис. 1), расположенному на пла- яснение функционирования, устройство Разводка и внешний вид плат те. Резисторы R15 и R17 ограничивают индикации перегрузки по току занимает токи светодиодов (красного и зелёного достаточно мало места на плате (см. далее). Разводка всех плат сделана автором с соответственно), а резистор R16 ограни- помощью программы Sprint LayOut 6.0, Подключение ИП к сетевому напря- жению ~220 В осуществляется двухпо- 43 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ аб ный к задней стенке четырьмя винтами. Сама плата держится на выводах всех вг трёх мощных микросхем, прикручен- Рис. 6. Разводка и общий вид формирователя искусственной «земли» со стороны СМД (а, в) и ных к радиатору через керамические навесных (б, г) компонентов изоляционные прокладки с использова- нием теплопроводной пасты КПТ-8. Для этого в задней стенке прорезано окно. Трансформатор прикручен к днищу корпуса винтом М4 впотай с помощью стойки с внутренней резьбой М4 и специ- альной чашки. Между трансформатором, днищем корпуса и чашкой установлены резиновые прокладки. Выпрямитель- ные диоды с двух сторон прикручены к небольшому радиатору, который так- же прикручен к днищу корпуса двумя винтами М2 впотай. Электролитиче- ские конденсаторы укреплены в специ- ализированных хомутах с отогнутыми лепестками, прикрученными к днищу корпуса винтами М3 впотай. Приборные клеммы, резистор, регулирующий выход- ные напряжения, галетный переключа- тель, дублирующий напряжения разъём и светодиоды в специальных оправках укреплены на передней стенке корпуса. На лицевую поверхность выведены ручки управления, приборные клеммы, светодиоды и дублирующий напряже- ния разъём (см. рис. 8). Рядом с клюви- ком галетного переключателя приклеена полоска бумаги, на которой напечатаны позиции клювика и соответствующий этим позициям ток. Эта распечатка при- ведена в *.pdf-формате в дополнитель- ных материалах на сайте журнала. Для печати автор использовал специализи- рованную бумагу с односторонним лип- ким слоем, предназначенную для распе- чатки этикеток (ELA049-18). К днищу корпуса приклеены 4 резиновые ножки, входящие в комплект поставки корпуса. Рис. 7. Общий вид ИП в открытом корпусе Рис. 8. Общий вид ИП в сборе Заключение а файл разводки в формате *.lay6 при- разводки и фотографии самих плат Приведённые в статье устройства ведён в дополнительных материалах (см. рис. 4…6) специально расположе- на основе микросхемы LM1875T сви- к статье на сайте журнала. Рисунки ны в таком порядке, который позволя- детельствуют, что она с успехом может ет сравнить их между собой. использоваться в прикладных задачах, напрямую не связанных с её изначаль- Конструкция ИП ным аудиопредназначением. ИП расположен в корпусе размером Литература 140×190×60 мм (G767) (см. рис. 7, 8). На задней стенке корпуса укреплены: 1. Кузьминов А. Регулируемый двуполярный выключатель питания, предохранитель, блок питания с ограничением тока // Совре- гермоввод, в котором зажат сетевой менная электроника. 2017. № 8. С. 70–73. провод, а также радиатор, прикручен- 2. Кузьминов А. Однополярное питание аудиоусилителя на мощных ОУ в мосто- вом включении // Современная электро- ника. 2020. № 1. С. 58–62; № 2. С. 42–45. 3. Кузьминов А. Электронные устройства. Современные аппаратные и программ- ные средства. – М.: Перо, 2021. 44 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ НОВОСТИ МИРА В РОССИИ УТВЕРЖДЕНА ВАШ ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОПУТЧИК! КОНЦЕПЦИЯ ПО РАЗВИТИЮ дать собственную линейку электромоби- ка, беспроводная связь, разработка новых ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ лей, в том числе на водородных топлив- материалов. ных элементах. Правительство РФ утвердило концепцию Ранее, 18 июня, вице-премьер РФ по развитию производства и использования «По направлению технологического раз- Александр Новак заявил, что перед Рос- электрического автомобильного транспор- вития хочу отметить проект создания соб- сией стоит задача к 2024 году создать та на ближайшие десять лет. Об этом се- ственной линейки электромобилей. В том 11 тыс. электрозаправок, к 2030 году та- годня на совещании со своими заместите- числе на водородных топливных элемен- ких объектов по всей стране должно по- лями объявил премьер-министр РФ Михаил тах», – отметил премьер. явиться 50 тыс. В настоящее время, по Мишустин. его словам, разрабатывается инициати- Кроме того, сообщил он, предполагает- ва по поддержке развития электротранс- По его словам, «документ касается прак- ся «создавать и выводить на рынок серви- порта и мобильной зарядной инфраструк- тически всех категорий автомобилей – от сы беспилотного вождения судов», будут туры для него. легковых и автобусов до больших тягачей». продвигаться высокотехнологичные про- екты в таких сферах, как микроэлектрони- echemistry.ru Как указал глава кабмина, концепция «определяет ключевые задачи в этой сфе- ре, среди которых – стимулирование спро- са, в том числе через льготное кредитова- ние и разработку комплексных городских программ». «Необходимо сформировать и развитую инфраструктуру зарядных станций, прежде всего – так называемых быстрых. Создать индустрию по выпуску больших тяговых ба- тарей и всех необходимых к ним элемен- тов», – призвал премьер. Причем, констатировал он, «ряд го- сударств уже заявили о стремлении от- казаться от транспорта с двигателями внутреннего сгорания». «Очевидно, что за электромобилями или машинами, ко- торые работают на более экологичных си- ловых агрегатах, – будущее. И нам нужно также активно развивать это направле- ние. Тем более что целый ряд компетен- ций в стране уже есть», – подчеркнул Ми- шустин. Он рассчитывает, что «реализация заложенных в концепцию идей и реше- ний позволит сформировать собствен- ную индустрию по выпуску электро- мобилей», а также «привлечь частные инвестиции и создать около 40 тыс. вы- сокопроизводительных рабочих мест по всей технологической цепочке – от электрохимии до производства авто- транспорта на электротяге». В целом, добавил глава правительства, это развитие этого направления «пози- тивно скажется на нескольких сферах», и «в первую очередь — на автопроме и его смежниках», а также «будет содействовать формированию современной и комфортной городской среды, что очень важно для до- стижения национальных целей развития» России. Напомним, еще в середине июля Ми- шустин говорил на заседании Совета по стратегическому развитию и националь- ным проектам, что в РФ планируется соз- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 45
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Автоматизация начинается с разъёма Алексей Асабин сочленения). Простота эксплуатации облегчает работу на высоте и в узких Мы живём в интересное время. Это целая эпоха цифровизации пространствах. множества отраслей современного мира. Промышленность, сельское хозяйство, экономика и транспорт стремятся к автоматизации Защищённость от внешних фак- процессов. В электронике чётко соблюдаются основные принципы торов является крайне важным кри- концепции «Индустрия 4.0». Именно скорость передачи данных, терием при подключении. Степень надёжность и безопасность являются основными маячками в защиты IP67 и температурный диапа- электронных решениях современности. зон от –40°C до +85°C позволяют создать Все вычисления, производственные циклы, да и всё, что работает от надёжное и гарантированное соеди- электричества, начинается с разъёмов (коннекторов, соединителей), нение кабель-кабель (линейное под- будь то подача питания или передача данных. И только после ключение) или кабель-блок в жёстких качественных соединений оборудование сможет выполнять свою погодных условиях. работу. С 1996 года компания Weipu Electrical Appliance Co, Ltd занимается Разъёмы выполнены из анодирован- разработками и массовым производством разъёмов для различных ного алюминиевого сплава с различ- сфер применения. Постоянное совершенствование продукции компании ным цветовым покрытием. Базовым и широкое применение в промышленности показывают: разъёмы покрытием в данной серии является Weipu полностью соответствуют требованиям Индустрии 4.0. Weipu чёрный или серебристый цвет. Также Connectors предлагает различные интерфейсы, выполненные с высоким можно заказать разъёмы в других цве- качеством и абсолютной надёжностью, гарантирующие подключение товых гаммах: синий, зелёный, крас- к технологическим областям, где безопасность является важнейшим ный. Поскольку разъёмы могут исполь- условием. зоваться как для передачи энергии, так и для передачи сигналов и данных, цве- Очередным обновлением модель- ющееся) соединение. Такой тип сое- товое решение позволяет исключить ного ряда стала серия цилиндриче- динения, по сравнению с резьбовым, ошибочное подключение разъёмов на ских разъёмов – SA, которая является позволяет сократить временны′ е затра- оборудовании. преемником серии SF. Серия SA, как и ты на включение/отключение до 10 раз серия SF, имеет Push-pull (защёлкива- (предусматривается более 500 циклов Разъёмы серии SA широко исполь- зуются во многих высокотехно- логичных областях, таких как медицинские приборы, высокока- Серия SA6 Серия SA8 Количество контактов 2 3 4 5 Количество контактов 2 3 4 6 8 3 3 3 3 5 5 3 3 3 Рабочий ток (А) 0,6 0,6 0,6 0,6 Рабочий ток (А) 1 1 0,6 0,6 0,6 Диаметр контакта (мм) 30 30 30 30 125 125 30 30 30 Диаметр контакта (мм) Рабочее напряжение 500 500 500 500 1000 1000 500 500 500 (AC, V) Рабочее напряжение 10 10 10 10 (AC, V) 5 5 10 10 10 Импульсное напряжение (AC, V) 1 мин ≤0,5/20 ≤0,5/20 ≤0,5/20 ≤0,5/20 Импульсное напряжение ≤0,75/18 ≤0,75/18 ≤0,5/20 ≤0,5/20 ≤0,5/20 Пайка Пайка Пайка Пайка (AC, V) 1 мин Пайка Пайка Пайка Пайка Пайка Сопротивление контактов, мОм Сопротивление контактов, мОм Сечение провода (мм2/AWG) Сечение провода (мм2/AWG) Монтаж Монтаж Серия SA20 2 34 5 6 6B 7 8 9 12 15 Количество контактов 25 25 25 10 10 10 5 5 5 Рабочий ток (А) 1,5 25×4 30/5 1,5 2,5 2,5 500 5×2 500 1,5 1 1 1 Диаметр контакта (мм) 2,5 500 500 1500 3×2 1500 500 400 400 400 500 1500 1500 2,5 2,5×4 1×4 2,5 1500 1200 1200 1200 Рабочее напряжение (AC, V) 1500 1×2 500 Импульсное напряжение (AC, V) 11 ≤2/14 ≤2/14 2,5 5 5 5 1 500 1 мин Пайка 1500 1500 Сопротивление контактов, мОм 1×4 1×2 5×2 5×4 Сечение провода (мм2/AWG) ≤4/11 ≤4/11 ≤4/11 ≤4/11×4 ≤4/11×2 ≤2/14 ≤0,75/18 ≤0,75/18 ≤0,75/18 Монтаж Пайка/ Пайка/ Пайка/ ≤0,75/18×2 ≤0,75/18×4 обжим обжим обжим Пайка Пайка Пайка Пайка Пайка Пайка пайка 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Серия SA28 Количество контактов 2 3 4 7 8 9 10 10B 12 16 17 20 24 26 25×4 Рабочий ток (А) 50 50 25 25 25 5×5 25 10 10 10 10 5 5 5 Диаметр контакта (мм) 3,5 3,5 2,5 2,5 2,5 2,5×4 2,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1 1 1 1×5 Рабочее напряжение 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 400 400 400 (AC, V) 500 Импульсное напряжение 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 15100 1500 1200 1200 1200 (AC, V) 1 мин 1×4 Сопротивление 0,5 0,5 1 1 1 5×5 1 2,5 2,5 2,5 2,5 5 5 5 контактов, мОм ≤4/11×4 ≤10/7 ≤10/7 ≤4/11 ≤4/11 ≤4/11 ≤0,75/18×5 ≤4/11 ≤2/14 ≤2/14 ≤2/14 ≤2/14 ≤0,75/18 ≤0,75/18 ≤0,75/18 Сечение провода (мм2/AWG) Пайка/ Пайка/ Пайка/ Пайка/ Пайка/ Пайка Пайка/ Пайка Пайка Пайка Пайка Пайка Пайка Пайка обжим обжим обжим обжим обжим обжим Монтаж чественное оборудование, испыта- Серия SA10 2 3 4 5 тельное и измерительное оборудо- 5 5 3 3 вание. Серия SA, в отличие от серии Количество контактов 1 1 0,7 0,7 SF, выполнена из алюминиевого Рабочий ток (А) 180 180 125 125 сплава, что позволило значитель- но уменьшить массу (примерно на Диаметр контакта (мм) 1000 1000 1000 1000 50% ) и расширить область примене- Рабочее напряжение (AC, V) ния данных разъёмов в сферах, где Импульсное напряжение (AC, V) 5 5 10 10 масса играет огромную роль, напри- ≤0,75/18 ≤0,75/18 ≤0,5/20 ≤0,5/20 мер, в переносном или летательном 1 мин Пайка Пайка оборудовании. Сопротивление контактов, мОм Пайка Пайка Сечение провода (мм2/AWG) Монтаж СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 WWW.SOEL.RU 47
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Корпуса различных диаметров и с Серия SA12 2 3 45679 различным количеством контактов, 13 13 55553 позволяющие подобрать разъёмы для Количество контактов 1,6 1.6 1 1 1 1 0,7 различных задач, представлены в соот- 250 250 ветствующих таблицах. Рабочий ток (А) 200 180 125 125 125 1500 1500 Решения Weipu используются в Диаметр контакта (мм) 1500 1000 1000 1000 1000 самых различных проектах и областях 2,5 2,55 применения: Рабочее напряжение ≤2/14 ≤2/14 5 5 5 5 10 ● возобновляемые источники энергии; (AC, V) Пайка Пайка ● хранение энергии; ≤0,75/18 ≤0,75/18 ≤0,75/18 ≤0,75/18 ≤0,5/20 ● осветительные технологии; Импульсное Пайка Пайка Пайка Пайка Пайка ● безопасность; напряжение (AC, V) ● транспортная техника; ● железнодорожная техника; 1 мин ● монтажная техника; ● автоматизация в промышленности; Сопротивление ● геофизика; контактов, мОм ● испытания и измерения; ● медицинские технологии; Сечение провода ● развлечения; (мм2/AWG) Монтаж ● машиностроение; АО «Компонента» является автори- ● электронная мобильность; зованным дистрибьютором Weipu ● тяжёлая техника; Electrical Appliance Co, Ltd. Инженеры АО ● БПЛА/дроны; «Компонента» готовы ответить на техни- ● сельское хозяйство; ческие и коммерческие вопросы относи- ● потребитель. тельно продукции Weipu. НОВОСТИ МИРА РОСТЕХ ПОСТАВИТ директор объединенной приборострои- средств. Кроме того, наши специалисты в МЧС РОССИИ НОВЕЙШИЕ тельной корпорации, управляющей ком- любой момент могут обратиться к разра- DMR-РАДИОСТАНЦИИ пании холдинга «Росэлектроника», Сер- ботчикам с предложениями о внесении не- гей Сахненко. обходимых изменений с учётом особенно- Концерн «Созвездие» холдинга «Рос- стей эксплуатации поставляемой техники». электроника» Госкорпорации Ростех за- DMR-радиостанции «Созвездия» имеют ключил контракт с МЧС России на по- статус телекоммуникационного оборудова- Устройства имеют возможность сопря- ставку цифровых гражданских DMR- ния российского происхождения и включе- жения со всеми существующими отече- радиостанций на сумму 95,8 млн рублей. ны в Единый реестр российской радиоэлек- ственными и зарубежными гражданскими Устройства защищены от прямого про- тронной продукции. системами профессиональной мобильной слушивания, обладают повышенной поме- радиосвязи стандарта DMR и могут приме- хозащищённостью, устойчивы к воздей- Как отметили в МЧС России, «DMR- няться на железнодорожном транспорте, в ствию внешних факторов – вибрациям, радиостанции «Созвездия» полностью со- аграрном секторе, Росгвардии, МЧС, МВД, ударам, экстремальным температурам и вместимы с уже имеющимся и использу- скорой помощи, логистических и транспорт- попаданию влаги. емым на сегодняшний день в ведомстве ных компаниях, а также на предприятиях до- радиооборудованием. Это позволяет эф- бывающих отраслей. Контракт на поставку новых DMR- фективно интегрировать новые устрой- радиостанций (Digital Mobile Radio), разрабо- ства в существующий комплекс технических rostec.ru танных концерном «Созвездие», заключён с МЧС России по результатам конкурсных процедур. В поставку войдет оборудование двух модификаций – 365 стационарных ав- томобильных радиостанций и 1190 носимых портативных устройств. «Это первая крупная поставка новых DMR-радиостанций «Созвездия», пред- назначенных для организации профес- сиональной подвижной радиосвязи. Мы готовы обеспечить МЧС России высо- котехнологичной радиосвязью, уровень которой соответствует мировым стандар- там. Кроме того, специалисты «Созвез- дия» будут осуществлять техническое сопровождение изделий на протяжении всего их жизненного цикла. Оборудова- ние прошло функциональное тестирова- ние, апробацию и опытно-промышленные испытания, подтвердив свою надёжность и эффективность», – сказал генеральный 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021
Search