S&T (Super Tehnology)

Развитие угольной промышленности Украины неизбежно связано с увеличением глубины ведения горнопроходческих работ. Усложнение условий залегания угольных месторождений пока не позволяет полностью перейти на механические технологии разрушения горных пород. Поэтому буровзрывная технология проведения горных выработок остается одной из наиболее используемых.
Наличие на больших глубинах взрывоопасных условий предопределяет использование предохранительных взрывчатых веществ. Но, как известно, увеличение предохранительных свойств ВВ напрямую связано со снижением энергии, выделяемой при взрыве. Поэтому актуальной остается задача дальнейшего изучения протекания взрывных процессов, решение которой позволит повысить эффективность ведения взрывных работ. Однако качественное и всестороннее проведение исследований, как лабораторных так и натурных, невозможно без использования современного оборудования.

Учитывая специфику протекания процессов, происходящих при взрыве, к оборудованию, используемому для изучения временных параметров, предъявляется ряд требований, основным из которых является высокая скорость выборки данных с датчиков. Существующая материальная база лабораторий Донбасса, занимающихся изучением быстропротекающих процессов, не позволяет проводить такие исследования, поэтому для данных целей было решено разработать специальное высокоточное оборудование.

К разрабатываемому оборудованию должен предъявляться ряд требований:

- возможность выборки данных с точностью до 100 нс;

- простота конструкции и дешевизна комплектующих;

- возможность наращивания каналов измерения;

- возможность наращивания оперативной памяти;

- блочность;

- возможность разработки и простого подключения различных
датчиков.

На основании данных требований при помощи пакета 6.2 была разработана принципиальная схема цифрового базового блока, представленная на рис. 1.

Принципиальная схема базового блока

Моделирование работы блока позволило получить результат работы прибора в виде диаграммы изменения значений регистров счетчика и памяти каналов подключаемых датчиков, изображенной на рис. 2 (для упрощения процесса моделирования использовались бинарные датчики, срабатывающие при замыкании).

При моделировании устанавливалось время срабатывания пускового датчика (E0) в 500 микросекунд от начала работы прибора, датчика первого канала (E1) - 1000 микросекунд, датчика второго канала (E2) - 1500 микросекунд. Разрядность счетчика (с0...с4) и регистров памяти каналов (И0...Ю4, 110...114) принималась равной 5 битам (максимум 32 импульса). При срабатывании пускового датчика сигнал с генератора ^) начинал поступать на счетчик с наращиванием регистров. При срабатывании первого и второго датчика наращивание соответствующих регистров памяти заканчивалось. При срабатывании всех датчиков обнулялся контрольный бит (е) и производилась остановка работы генератора.

Разработка принципиальной электрической схемы блока проводилась с использованием отечественных компонентов, что значительно удешевило стоимость прибора. Все используемые элементы имеют время срабатывания в диапазоне 12.22 нс, что позволяет проводить измерения на частоте задающего генератора до 20 МГц.

Во время разработки принципиальной схемы осциллографа блочность устройсива значительно упростила расчет межэлементных соединений и трассировку проводников на печатных платах.
В результате были собраны тестовые прототипы блоков, фотографии которых можно увидеть на рис. 3 и 4.
После сборки блоков был проведен ряд тестов для проверки работоспособности каждого блока в отдельности и всей системы в целом.