Thiết kế hệ thống kiếm tra báo hỏng trong ra đa biển cỡ nhỏ

Bài báo trình bày một số kết quả bước đầu trong thiết kế hệ thống kiểm tra báo hỏng trong ra đa cảnh giới biển cỡ nhỏ. Tích hợp thành công các phần tử giám sát chế độ làm việc trong mỗi mô dun máy thu ra đa là kết quả quan trọng để phát triển hệ thống này theo xu hướng hiện đại.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế hệ thống kiếm tra báo hỏng trong ra đa biển cỡ nhỏ Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ THIÕT KÕ HÖ THèNG KIÓM TRA B¸O HáNG TRONG RA §A BIÓN Cì NHá NGUYÔN TRUNG THµNH, NGUYÔN V¡N HïNG, KIM ®øc hiÖp Tãm t¾t: Bµi b¸o tr×nh bµy mét sè kÕt qu¶ b­íc ®Çu trong thiÕt kÕ hÖ thèng kiÓm tra b¸o háng trong ra ®a c¶nh giíi biÓn cì nhá. TÝch hîp thµnh c«ng c¸c phÇn tö gi¸m s¸t chÕ ®é lµm viÖc trong mçi m« dun m¸y thu ra ®a lµ kÕt qu¶ quan träng ®Ó ph¸t triÓn hÖ thèng nµy theo xu h­íng hiÖn ®¹i. Tõ khãa: KiÓm tra b¸o háng, HÖ thèng kiÓm tra, Ra đa biÓn cỡ nhỏ. 1. Më §ÇU C¸c ®µi ra ®a hiÖn ®¹i ®­îc trang bÞ hÖ thèng kiÓm tra thèng nhÊt cho phÐp kiÓm so¸t ho¹t ®éng chøc n¨ng, kiÓm tra-®¸nh gi¸ vµ chÈn ®o¸n háng c¸c khèi, ph©n khèi còng nh­ c¸c hÖ thèng cña ®µi. §Ó ®¸p øng yªu cÇu chiÕn-kü thuËt ®Ò ra ®èi víi ra ®a biÓn cì nhá hÖ thèng kiÓm tra b¸o háng (KTBH) b­íc ®Çu ®· ®­îc thiÕt kÕ theo h­íng tÝch hîp hµi hßa víi c¸c thiÕt bÞ ra ®a. Bµi b¸o sÏ tr×nh bµy mét sè nÐt chÝnh trong thiÕt kÕ hÖ thèng nµy. 2. S¥ §å TæNG THÓ HÖ THèNG KIÓM TRA B¸O HáNG HÖ thèng KTBH ®­îc x©y dùng cho ra ®a biÓn cì nhá víi 2 nhiÖm vô: - KiÓm tra ho¹t ®éng chøc n¨ng c¸c hÖ thèng ra ®a: chØ thÞ tr¹ng th¸i nèi-ng¾t theo chÕ ®é; ®¸nh gi¸ 1 sè th«ng sè kü thuËt quyÕt ®Þnh chÊt l­îng ho¹t ®éng cña ra ®a nh­ c«ng suÊt ph¸t, ®é nh¹y (hoÆc hÖ sè t¹p) m¸y thu,...; - KiÓm tra c¸c tham sè kü thuËt chi tiÕt ®Õn tõng m« ®un vµ khèi, ph©n tÝch t×nh tr¹ng kü thuËt vµ th«ng b¸o háng nÕu cã háng. S¬ ®å cÊu tróc tæng thÓ hÖ thèng KTBH cho ra ®a biÓn cì nhá ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 1. Toµn bé ho¹t ®éng cña hÖ thèng KTBH ®­îc m« t¶ nh­ sau: Trung t©m ®iÒu khiÓn vµ xö lý (§KXL) lµ thµnh phÇn chñ yÕu cña hÖ thèng, cã nhiÖm vô ph¸t c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®ång bé ho¹t ®éng cña hÖ thèng KTBH theo tÝn hiÖu xung kÝch ph¸t cña ra ®a. Trong trung t©m §KXL cßn cã c¬ së d÷ liÖu vÒ c¸c tÝnh n¨ng kü thuËt vµ tham sè cÇn kiÓm tra cña ra ®a (gi¸ trÞ danh ®Þnh, sai sè cho phÐp,...). C¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®ång bé ®¶m b¶o cho hÖ thèng ho¹t ®éng nhÞp nhµng theo mét ch­¬ng tr×nh kiÓm tra nhÊt ®Þnh. C¸c thµnh phÇn cao tÇn, thÊp tÇn vµ m¹ch xung, m¹ch sè cña ra ®a ®­îc kiÓm tra b»ng c¸ch t¹o tÝn hiÖu kÝch thÝch cã tÇn sè vµ d¹ng t­¬ng øng t¹i c¸c bé t¹o tÝn hiÖu thö cÊp ®Õn ®Çu vµo phÇn tö chøc n¨ng ra ®a ®Ó nhËn tÝn hiÖu t¹i ®Çu ra vµ xö lý th«ng qua b¶ng m¹ch ghÐp I/O víi ra ®a. B¶ng m¹ch ghÐp cã nhiÖm vô ®¶m b¶o ho¹t ®éng kiÓm tra kh«ng lµm ¶nh h­ëng tíi ho¹t ®éng cña ra ®a; C¸c tÝn hiÖu d¹ng ®iÖn ¸p, dßng mét chiÒu trong ra ®a - ®­îc kiÓm tra theo ph­¬ng ph¸p thô ®éng b»ng c¸ch lÇn l­ît lÊy mÉu tÝn hiÖu ®Ó so s¸nh víi c¬ së d÷ liÖu trong trung t©m §KXL hoÆc liªn tôc so s¸nh víi c¸c møc ®Þnh s½n t¹i chç vµ b¸o kÕt qu¶ vÒ trung t©m. C¸c b¶ng m¹ch gom kiÓm tra tïy thiÕt kÕ cã thÓ gom 16 hoÆc 32 tÝn hiÖu. TÝn hiÖu tõ c¸c c¶m biÕn nhiÖt ®é, ¸p suÊt, ®é Èm, ... chØ b¸o ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng cña ra ®a còng ®­îc thu gom vÒ trung t©m §KXL ®Ó ®¸nh gi¸ qua c¸c b¶ng m¹ch gom kiÓm tra. KÕt qu¶ kiÓm tra ®­îc kÕt xuÊt thµnh c¸c th«ng b¸o vµ chØ thÞ t×nh tr¹ng ®Õn c¸c phÇn tö chøc n¨ng theo nhiÖm vô ®Æt ra ban ®Çu ®èi víi hÖ thèng trªn mµn monitor vµ trªn b¶ng LED. T¹p chÝ Nghiªn cøu KH&CN qu©n sù, Sè 32, 08 - 2014 23  Ra ®a H×nh 1: S¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng KTBH. C¸c hÖ thèng ph¸t, thu, xö lý cÊp 1, thiÕt bÞ anten-phi ®¬, thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn, thiÕt bÞ ®¶m b¶o m«i tr­êng cña ra ®a vµ c¸c bé t¹o gi¶ tÝn hiÖu test (cao tÇn vµ xung) ®­îc xem lµ c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi cña trung t©m §KXL vµ ®­îc liªn kÕt th«ng qua bus SPI (Serial Peripheral Interface). Nh÷ng m« ®un vµ m¹ch quan träng trong c¸c hÖ thèng, thiÕt bÞ còng ®­îc xem lµ thiÕt bÞ ngo¹i vi cÇn ®­îc kiÓm tra trùc tiÕp. Trung t©m §KXL cña hÖ thèng KTBH sÏ lÇn l­ît “hái” vµ nhËn th«ng tin tr¹ng th¸i tõng thiÕt bÞ ngo¹i vi, sau ®ã ®èi chiÕu víi c¬ së d÷ liÖu trong m¸y ®Ó ®­a ra kÕt luËn vÒ t×nh tr¹ng tõng thiÕt bÞ vµ toµn ®µi. ¦u tiªn ®­îc dµnh cho kiÓm tra ho¹t ®éng chøc n¨ng, nÕu xuÊt hiÖn háng hÖ thèng sÏ tiÕp tôc kiÓm tra s©u h¬n theo thø tù tõ trªn xuèng ®Õn b¶ng m¹ch háng. Tõ s¬ ®å cÊu tróc chung cña hÖ thèng KTBH vµ ra ®a ®· x¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn cÇn kiÓm tra, c¸c tham sè cña tõng m« ®un. D­íi ®©y sÏ m« t¶ chi tiÕt thiÕt kÕ mét sè m« ®un hÖ thèng thu ®· ®­îc tÝch hîp c¸c phÇn tö KTBH. 3. THIÕT KÕ C¸C M¤ §UN M¸Y THU TÝCH HîP PHÇN Tö KIÓM TRA B¸O HáNG HÖ thèng thu gåm c¸c m« ®un h¹n chÕ c«ng suÊt, khuÕch ®¹i t¹p thÊp LNA, suy gi¶m cã ®iÒu khiÓn, trén tÇn, dao ®éng t¹i chç LO, khuÕch ®¹i trung tÇn (K§TT) vµ biÕn ®æi AD (h×nh 2). 24 N.T.Thµnh, N.V.Hïng, K.§.HiÖp, ThiÕt kÕ hÖ thèng... c¶nh giíi biÓn cì nhá. Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ Hình 2: Sơ đồ chức năng tuyến thu phần cao tần. §Æc ®iÓm chung cña c¸c m« ®un nµy lµ c«ng t¸c ë tÇn sè cao, nh¹y c¶m víi tham sè nguån vµ ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é, ®é Èm. Sù t¨ng nhiÖt lµm t¨ng néi t¹p m¸y thu, nÕu t¨ng qu¸ møc nhÊt ®Þnh sÏ lµm c¸c vi m¹ch ho¹t ®éng kh«ng ®óng chøc n¨ng, thËm chÝ háng kh«ng thÓ kh«i phôc. §Ó gi¸m s¸t vµ b¸o háng c¸c m« ®un m¸y thu hÖ thèng ®· sö dông c¸c vi m¹ch gi¸m s¸t (c¶m biÕn, sen-s¬) dßng INA169, ACS71205, æn ¸p LT1764, gi¸m s¸t nhiÖt ®é DS18B20, gi¸m s¸t ®é Èm SHT10. C¸c vi m¹ch gi¸m s¸t ®­îc lùa chän sö dông trªn c¬ së phï hîp vÒ d¶i dßng, ¸p, nhiÖt ®é c«ng t¸c còng nh­ ®¸p øng yªu cÇu tèc ®é cao vµ, ®iÒu quan träng lµ kh«ng g©y t¹p ®¸ng kÓ cho c¸c m« ®un cao tÇn. D­íi ®©y giíi thiÖu v¾n t¾t c¸c vi m¹ch gi¸m s¸t ®· ®­îc sö dông trong hÖ thèng KTBH. INA169 (h×nh 3) lµ bộ gi¸m s¸t dßng đơn cực mắc sơn phÝa cao,cã dải điện ¸p chế độ chung đầu vµo rộng (2,7V ÷ 60V), tốc độ cao, dßng thụ động thấp (6 ...