ЖУРНАЛ СТА 3/2012

вать, что реальные волны существенно длиннее, чем в бассейне (периоды волн значительно больше по сравнению с опытовым бассейном). Это вносит до- полнительные трудности, так как, во- первых, положение в пространстве определяется с помощью двойного ин- тегрирования ускорения и одинарного интегрирования угловой скорости, что приводит к существенному росту ошиб- ки оценивания при необходимости сле- жения за медленными процессами, а во-вторых, используемая система фильтрации параметров и процессов существенно усложняется из-за роста требуемого порядка фильтра и из-за не- обходимости увеличения количества дециматоров при переходе в область бо- лее низких частот. Покупная отладоч- ная плата ADISUSBZ, столь удобная при модельных испытаниях, малопри- годна для работы на реальных судах: во- первых, интерфейс связи USB, исполь- зуемый в плате, плохо приспособлен для передачи сигнала на дистанцию по- рядка 100…200 м; во-вторых, в плате от- сутствует стабильная тактовая частота, которая желательна для точного интег- рирования и синхронизации различных регистрируемых процессов. В связи с этим была выполнена моди- фикация системы дистанционного зон- дирования водной поверхности. В каче- стве ультразвукового датчика расстоя- ния использован датчик фирмы Banner QT50ULB с аналоговым выходом. Ос- новные технические характеристики этого датчика следующие: диапазон сканирования 200…8000 мм, ультразву- ковая частота 75 кГц, разрешение 1 мм, напряжение питания 10…30 В посто- янного тока (с максимальной пульсаци- ей 10%), максимальный ток потребле- ния 100 мА при 10 В и 40 мА при 30 В (без нагрузки), выход аналоговый (ли- бо 4…20 мА, либо 0…10 В), длитель- ность отклика от 100 мс, степень защи- ты IP67 (защита от кратковременного погружения), диапазон рабочих темпе- ратур –20…+70°C, диапазон температур хранения –40…+85°C. Схема подклю- чения датчика приведена на рис. 5. Ультразвуковой датчик QT50ULB обла- дает рядом дополнительных характери- стик: быстрое и простое программиро- вание, как внешнее по проводу (рис. 5), так и с помощью 8 DIP-переключате- лей, расположенных на задней панели датчика; температурная компенсация показаний с возможностью её отключе- ния; установка на максимальную или минимальную величину сигнала на вы- ходе при потере эха; стойкость к воз- действию вибрации и ударов (удовле- творяет требованиямMIL-STD-202F по методу 201А испытаний на вибрацию: 10...60 Гц максимум, двойная амплиту- да 1,524 мм при максимальном ускоре- нии 10g; соответствует требованиям стандарта IEC 60947-5-2: удар 30g дли- тельностью 11 мс, полусинусоидальная форма). В качестве гироскопа был использо- ван датчик типа ADIS16405 (Analog De- vices), который представляет собой ана- лого-цифровую электронную систему, в состав которой входят (рис. 6) трёх- осевой измеритель угловых скоростей, трёхосевой акселерометр, трёхосевой магнитометр, термодатчик, система са- моконтроля, система аналого-цифро- вого преобразования, узел цифрового управления, узел SPI-интерфейса и др. Измеритель угловых скоростей спосо- бен измерять угловые скорости до ±300 градус/с, цена деления (без фильт- рации) 0,05 градус/с, полоса анализа до 330 Гц. Диапазон измерения акселеро- метра ±18g, цена деления (без фильтра- ции) 3,33mg (здесь g – это ускорение свободного падения, mg – одна тысяч- ная от g), полоса анализа до 330 Гц. Ди- апазон измерения магнитометра ±3,5 Гс, цена деления (без фильтрации) 0,5 мГс, полоса анализа до 1540 Гц. Це- на деления термодатчика 0,14°. Напря- жение питания модуля 5 В, ток потреб- ления 70 мА. Максимальная скорость аналого-цифрового преобразования 819,2 отсчётов в секунду. SPI-интер- фейс является одним из самых распро- странённых и удобных последователь- ных цифровых стыков, по нему легко управлять датчиком с помощью микро- контроллера и передавать показания измерителей в микроконтроллер. Свя- зующим звеном между компьютером и датчиками является микроконтроллер Atmega32L (фирма Atmel). Для разработанной системы выбран промышленный компьютер PPC- L156T-R83-XE (компания Advantech). Этот безвентиляторный панельный компьютер с 15" ЖК-дисплеем является отличным решением для применения в помещениях, где требуются низкий уровень шума и высокий уровень защи- ты от пыли и других загрязнений. Он может иметь два источника получения энергии: блок питания переменного то- ка и дополнительный аккумулятор, ко- торый заряжается, когда PPC-L156T- R83-XE работает от сети. Перезаряжа- емый аккумулятор выполняет роль ис- точника бесперебойного питания в слу- 78 СТА 3/2012 РАЗ РА БОТ КИ / С УДОВОЕ ОБОР УДОВ АНИЕ www.cta.ru Система аналого- цифрового преобразования Трёхосевой измеритель угловых скоростей Трёхосевой акселерометр Трёхосевой магнитометр Термодатчик Система самоконтроля Узел цифрового управления Узел цифровой обработки Узел SPI-интер- фейса CS AUX_ ADC AUX_ DAC SСLK DIN DOUT VCC GND RST ADIS16405 DIO1 DIO2 DIO3 DIO4/ CLKIN Устройство сигнали- зации Схема управления питанием Рис. 6. Функциональная схема ADIS16405 Кор. Гол. Бел. Чёр. Cep. Внешнее программирование 4...20 мА или 0...10 В + – 10...30 В 0...2 В Экран Рис. 5. Схема подключения датчика типа QT50ULB © СТА-ПРЕСС