RU2792970C1

RU2792970C1 - Pulse counter for a digital range finder

Info

Publication number: RU2792970C1
Application number: RU2022129812A
Authority: RU
Inventors: Виталий Александрович Кулишкин; Денис Александрович Залозний; Евгений Александрович Сумилович
Filing date: 2022-12-27
Publication date: 2023-03-28

Abstract

FIELD: direction radio direction finding.

SUBSTANCE: direction radio direction finding; pulse counter of range finders. Pulse counter of a digital range meter is proposed, which contains an input voltage converter, a timer, the first trimmer resistor, the second trimmer resistor, the first capacitor, the second capacitor, the AND logic element, the microcontroller, the trigger. The microcontroller is configured to count the received pulses, store them in one of the registers, multiply the counted number of pulses by a factor corresponding to the range to the target, decrypt the data and display the signals on the indicator.

EFFECT: increasing the probability of failure-free operation and increasing the accuracy of range finding.

1 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к радиопеленгации, измерению расстояния или скорости с использованием радиоволн, определению местоположения или обнаружению объектов с использованием отражения радиоволн и может использоваться для измерения дальности до цели в обзорных радиолокационных станциях (РЛС), дальномерах артиллерийской разведки с цифровой обработкой сигналов и конкретно к счетчику импульсов, являющегося одним из основных элементов любого дальномера.The invention relates to radio direction finding, measuring distance or speed using radio waves, determining the location or detection of objects using reflection of radio waves and can be used to measure the range to a target in surveillance radar stations (RLS), artillery reconnaissance rangefinders with digital signal processing, and specifically to a pulse counter , which is one of the main elements of any rangefinder.

Сравнительный анализ различных методов измерения дальности позволил обосновать необходимость использования цифрового метода измерения дальности до цели в артиллерии.A comparative analysis of various methods for measuring the range made it possible to substantiate the need to use a digital method for measuring the range to the target in artillery.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.Technical solutions with features that distinguish the claimed solution from the prototype are not known and do not follow explicitly from the prior art. This allows us to consider that the proposed solution is new and has an inventive step.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

Фиг. 1 - показана функциональная схема счетчика импульсов цифрового измерителя дальности;Fig. 1 - shows a functional diagram of the pulse counter of a digital range meter;

Фиг. 2 - принципиальная схема счетчика импульсов цифрового измерителя дальности, где:Fig. 2 is a schematic diagram of the pulse counter of a digital range meter, where:

Atmega16 - Микроконтроллер;Atmega16 - Microcontroller;

LCD1602 - Индикатор;LCD1602 - Indicator;

NE555 - Таймер;NE555 - Timer;

К561ТР2 - Триггер;K561TP2 - Trigger;

КР1561ЛИ2 - Логический элемент «И»;KR1561LI2 - Logic element "AND";

R1, R2 - Подстроечные резисторы (10 кОм);R1, R2 - Trimmer resistors (10 kOhm);

С1, С2 - Конденсаторы (0,01 мкФ).C1, C2 - Capacitors (0.01 uF).

Фиг. 3 - программирование микроконтроллера счетчика импульсов цифрового измерителя дальности;Fig. 3 - programming the microcontroller of the pulse counter of the digital range meter;

Фиг. 4 - вид сверху счетчика импульсов цифрового измерителя дальности;Fig. 4 is a top view of the pulse counter of the digital range meter;

Фиг. 5 - вид крышки счетчика импульсов цифрового измерителя дальности с обратной стороны;Fig. 5 - view of the cover of the pulse counter of the digital range meter from the reverse side;

Фиг. 6 - вид сверху счетчика импульсов цифрового измерителя дальности без верхней крышки.Fig. 6 is a top view of the pulse counter of the digital range meter without the top cover.

В целом счетчик импульсов цифрового измерителя дальности функционирует следующим образом.In general, the pulse counter of a digital range meter functions as follows.

На фиг. 9 показана структурная схема счетчика импульсов цифрового измерителя дальности.In FIG. 9 shows a block diagram of the pulse counter of a digital range meter.

Питание счетчика импульсов цифрового измерителя дальности осуществляется от батареи номиналом 9V, через регулируемый преобразователь напряжения (фиг. 8), на выходе напряжение составляет 4.4V, которое поступает на входы генератора тактовых импульсов, микроконтроллера и индикатора (фиг. 10). Регулятор напряжения реализован на микросхеме LM2596.The pulse counter of the digital range meter is powered from a 9V battery through an adjustable voltage converter (Fig. 8), the output voltage is 4.4V, which is fed to the inputs of the clock pulse generator, microcontroller and indicator (Fig. 10). The voltage regulator is implemented on the LM2596 chip.

При включении переключателя S1 генератор вырабатывает последовательность тактовых импульсов (фиг. 7), которые с выхода 3 поступают на вход счетчика (Т1) микроконтроллера (фиг. 10). Генератор тактовых импульсов собран на микросхеме NE555.When the switch S1 is turned on, the generator generates a sequence of clock pulses (Fig. 7), which are fed from output 3 to the input of the counter (T1) of the microcontroller (Fig. 10). The clock pulse generator is assembled on the NE555 chip.

Счетчик подсчитывает тактовые импульсы до момента нажатия кнопки S3 (цель). Момент нажатия соответствует времени прихода сигнала от цели, находящейся на определенной дальности. Подсчитанное количество тактовых импульсов сохраняется в одном из регистров микроконтроллера, при этом счетчик не останавливается и продолжает считать импульсы. По подсчитанному счетчиком числу N счетных импульсов (следующих с периодом Т_сч), поступающих на счетчик, определяется время запаздывания t_з=T_cN и дальность до цели Д=cT_счN/2, где сТ_сч/2=k постоянная величина.The counter counts the clock pulses until the S3 (target) button is pressed. The moment of pressing corresponds to the time of arrival of a signal from a target located at a certain distance. The counted number of clock pulses is stored in one of the registers of the microcontroller, while the counter does not stop and continues to count pulses. According to the number N counting pulses counted by the counter (following with a period of T _cf ) arriving at the counter, the delay time t _c =T _c N and the distance to the target D=cT _cf N/2 are determined, where cT _cf /2=k is a constant value.

Подсчитанное количество импульсов умножается на k, что соответствует дальности до цели. После этого дальность до цели выводится на индикатор. При нажатии кнопки S2 (сброс) микроконтроллер устанавливается в начальное состояние (обнуляется). При достижении дальности больше 100 км микроконтроллер так же устанавливается в начальное состояние.The calculated number of pulses is multiplied by k, which corresponds to the range to the target. After that, the range to the target is displayed on the indicator. When the S2 (reset) button is pressed, the microcontroller is set to its initial state (zeroed). When reaching a range of more than 100 km, the microcontroller is also set to its initial state.

Микроконтроллер собран на микросхеме Atmega16, а индикатор дальности - на микросхеме LCD 1602. Весь процесс работы микроконтроллера запрограммирован на языке высокого уровня программирования С++. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2022667944 от 19 октября 2022 г. «Программа для работы счетчика импульсов цифрового измерителя дальности».The microcontroller is assembled on an Atmega16 chip, and the range indicator is on an LCD 1602 chip. The entire process of the microcontroller is programmed in the C ++ high-level programming language. Certificate of state registration of the computer program No. 2022667944 dated October 19, 2022 "Program for the operation of the pulse counter of a digital range meter."

Заявляемое изобретение предлагает разработанные структурную и принципиальную схемы цифрового измерителя дальности на базе микроконтроллера Atmega16.The claimed invention proposes the developed structural and schematic diagrams of a digital range meter based on the Atmega16 microcontroller.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением:The technical result achieved by the claimed invention:

1. Расчет надежности показал, что предлагаемый счетчик импульсов цифрового измерителя дальности обладает низкой интенсивностью отказов (

), высокой наработкой на отказ (Т=518 часов) и высокой вероятностью безотказной работы (p(t)=0,9).1. Reliability calculation showed that the proposed pulse counter of the digital range meter has a low failure rate (

), high time between failures (Т=518 hours) and high probability of no-failure operation (p(t)=0.9).

2. Получена высокая точность измерения дальности (Δd=1 м) с помощью предлагаемого счетчика импульсов цифрового измерителя дальности.2. A high accuracy of range measurement (Δd=1 m) was obtained using the proposed pulse counter of a digital range meter.

3. Проведенная оценка стоимости показал, что на разработку одного устройства необходимо 9 радиоэлементов по рыночной стоимости 2329 рублей (по ценам августа 2022 г.).3. The cost estimate showed that the development of one device requires 9 radioelements at a market value of 2329 rubles (at August 2022 prices).

4. Все необходимые радиоэлементы являются общедоступными.4. All required radio elements are public.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Горбачева, В.М. Надежность электрорадиоизделий / В.М. Горбачева. - Москва: 22ЦНИИИ МО РФ, 2006. - 641 с. - Текст: непосредственный.1. Gorbachev, V.M. Reliability of electrical and radio products / V.M. Gorbachev. - Moscow: 22TsNIIII MO RF, 2006. - 641 p. - Text: direct.

2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2022667944 от 19 октября 2022 г. «Программа для работы счетчика импульсов цифрового измерителя дальности».2. Certificate of state registration of the computer program No. 2022667944 dated October 19, 2022 "Program for the operation of the pulse counter of the digital range meter."

2. Дружинин, Г.В. Теория надежности радиоэлектронных систем в примерах и задачах / Г.В. Дружинин. - Москва: Энергия, 1976. - 448 с.: ил. - Текст: непосредственный.2. Druzhinin, G.V. Theory of reliability of radio electronic systems in examples and tasks / G.V. Druzhinin. - Moscow: Energy, 1976. - 448 p.: ill. - Text: immediate.

3. Кондрашин, В.А. Радиотехнические системы / В.А. Кондрашин. - Санкт- Петербург: МВАА, 2017. - 522 с. - Текст: непосредственный.3. Kondrashin, V.A. Radio engineering systems / V.A. Kondrashin. - St. Petersburg: MVAA, 2017. - 522 p. - Text: immediate.

4. Сосулин, Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации / Ю.Г. Сосулин. - Москва: Радио и связь, 1992. - 304 с.: ил. - Текст: непосредственный.4. Sosulin, Yu.G. Theoretical foundations of radar and radio navigation / Yu.G. Sosulin. - Moscow: Radio and communication, 1992. - 304 p.: ill. - Text: immediate.

5. Финкельштейн, М.И. Основы радиолокации / М.И. Финкельштейн. - Москва: Радио и связь, 1983. - 352 с. - Текст: непосредственный.5. Finkelstein, M.I. Fundamentals of radar / M.I. Finkelstein. - Moscow: Radio and communication, 1983. - 352 p. - Text: immediate.

6. Фролов, В.В. Язык радиосхем / В.В. Фролов. - Москва: Радио и связь, 1988. - 128 с. - Текст: непосредственный.6. Frolov, V.V. The language of radio circuits / V.V. Frolov. - Moscow: Radio and communication, 1988. - 128 p. - Text: direct.

7. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы / В.Л. Шило. - Москва: Радио и связь, 1989. - 352 с.: ил. - Текст: непосредственный.7. Shilo V.L. Popular digital microcircuits / V.L. Awl. - Moscow: Radio and communication, 1989. - 352 p.: ill. - Text: immediate.

8. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации / Я.Д. Ширман. - Москва: Советское радио, 1970. - 569 с. - Текст: непосредственный8. Shirman Ya.D. Theoretical foundations of radar / Ya.D. Shirman. - Moscow: Soviet Radio, 1970. - 569 p. - Text: immediate

9. Белов А.В. Микроконтроллеры AVR: от азов программирования до создания практических устройств / А.В. Белов - СПб: Наука и техника, 2020. - 544 с. - Текст: непосредственный.9. Belov A.V. AVR microcontrollers: from the basics of programming to the creation of practical devices / A.V. Belov - St. Petersburg: Science and Technology, 2020. - 544 p. - Text: immediate.

Claims

Счетчик импульсов цифрового измерителя дальности, содержащий входной преобразователь напряжения из 9V в 4.4V, таймер, на первый и второй входы которого поступает входное напряжение, при этом ко второму входу таймера подключен первый подстроечный резистор, к третьему входу таймера подключен второй подстроечный резистор и первый конденсатор, общая точка соединения подстроечных резисторов подключена к четвертому входу таймера, к пятому входу таймера подключен второй конденсатор, соединенный с первым конденсатором и общей шиной, шестой вход таймера подключен к общей шине, а выход таймера подключен к первому входу логического элемента «И», выход логического элемента «И» подключен к входу микроконтроллера, второй вход логического элемента «И» подключен к выходу триггера, первый и второй входы которого подключены к входам микроконтроллера, который выполнен с возможностью подсчитывать поступившие импульсы, сохранять их в одном из регистров, умножать подсчитанное количество импульсов на коэффициент, соответствующий дальности до цели, осуществлять дешифровку данных и выводить сигналы на индикатор.Pulse counter of a digital range meter, containing an input voltage converter from 9V to 4.4V, a timer, the first and second inputs of which receive input voltage, while the first trimmer resistor is connected to the second input of the timer, the second trimmer resistor and the first capacitor are connected to the third input of the timer , the common connection point of the tuning resistors is connected to the fourth input of the timer, the second capacitor connected to the first capacitor and the common bus is connected to the fifth input of the timer, the sixth input of the timer is connected to the common bus, and the output of the timer is connected to the first input of the AND logic element, the output logic element "AND" is connected to the input of the microcontroller, the second input of the logic element "AND" is connected to the output of the trigger, the first and second inputs of which are connected to the inputs of the microcontroller, which is configured to count the received pulses, store them in one of the registers, multiply the counted number pulses by a factor corresponding to the range to the target, decrypt the data and display signals on the indicator.