Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии
Разработан и исследован датчик расхода электроэнергии на базе транзисторного динамического негатрона. В датчике отсутствуют механические части и электрический контакт с электрической сетью, он позволяет осуществлять контроль дистанционно, благодаря чему его можно встраивать в элементы конструкций зд...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2012
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51661 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии / Л.Б. Лищинская, А.А. Лазарев, М.В. Барабан, Н.А. Филинюк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2012. — № 2. — С. 3-7. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-51661 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-516612013-12-07T03:06:40Z Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии Лищинская, Л.Б. Лазарев, А.А. Барабан, М.В. Филинюк, Н.А. Электронные средства: исследования, разработки Разработан и исследован датчик расхода электроэнергии на базе транзисторного динамического негатрона. В датчике отсутствуют механические части и электрический контакт с электрической сетью, он позволяет осуществлять контроль дистанционно, благодаря чему его можно встраивать в элементы конструкций здания. Розроблено та досліджено напівактивний радіочастотний датчик витрати електроенергії на базі транзисторного динамічного негатрона. У розробленому датчику відсутні механічні частини та електричний контакт з електричною мережею, він дозволяє проводити контроль дистанційно, завдяки чому його можна вбудувати в елементи конструкцій будівлі. A semi-active RF sensor of power consumption based on the transistor dynamic negatron was developed and investigated. The designed sensor has no mechanical parts and there is no electrical contact between the sensor and electrical grid, it can be monitored distantly, whereupon the sensor can be embedded in structural elements of the building. 2012 Article Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии / Л.Б. Лищинская, А.А. Лазарев, М.В. Барабан, Н.А. Филинюк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2012. — № 2. — С. 3-7. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51661 621.308.38 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки |
| spellingShingle |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки Лищинская, Л.Б. Лазарев, А.А. Барабан, М.В. Филинюк, Н.А. Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Разработан и исследован датчик расхода электроэнергии на базе транзисторного динамического негатрона. В датчике отсутствуют механические части и электрический контакт с электрической сетью, он позволяет осуществлять контроль дистанционно, благодаря чему его можно встраивать в элементы конструкций здания. |
| format |
Article |
| author |
Лищинская, Л.Б. Лазарев, А.А. Барабан, М.В. Филинюк, Н.А. |
| author_facet |
Лищинская, Л.Б. Лазарев, А.А. Барабан, М.В. Филинюк, Н.А. |
| author_sort |
Лищинская, Л.Б. |
| title |
Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии |
| title_short |
Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии |
| title_full |
Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии |
| title_fullStr |
Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии |
| title_full_unstemmed |
Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии |
| title_sort |
полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Электронные средства: исследования, разработки |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51661 |
| citation_txt |
Полуактивный радиочастотный датчик контроля расхода электроэнергии / Л.Б. Лищинская, А.А. Лазарев, М.В. Барабан, Н.А. Филинюк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2012. — № 2. — С. 3-7. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT liŝinskaâlb poluaktivnyjradiočastotnyjdatčikkontrolârashodaélektroénergii AT lazarevaa poluaktivnyjradiočastotnyjdatčikkontrolârashodaélektroénergii AT barabanmv poluaktivnyjradiočastotnyjdatčikkontrolârashodaélektroénergii AT filinûkna poluaktivnyjradiočastotnyjdatčikkontrolârashodaélektroénergii |
| first_indexed |
2025-07-04T13:46:33Z |
| last_indexed |
2025-07-04T13:46:33Z |
| _version_ |
1836724302781612032 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 2 3
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ÓÄÊ 621.308.38
Ê. ò. í. Ë. Á. ËÈÙÈÍÑÊÀß, ê. ò. í. À. À. ËÀÇÀÐÅÂ,
Ì. Â. ÁÀÐÀÁÀÍ, ä. ò. í. Í. À. ÔÈËÈÍÞÊ
Óêðàèíà, Âèííèöêèé íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
E-mail: L_Fil1@mail.ru
ÏÎËÓÀÊÒÈÂÍÛÉ ÐÀÄÈÎ×ÀÑÒÎÒÍÛÉ ÄÀÒ×ÈÊ
ÊÎÍÒÐÎËß ÐÀÑÕÎÄÀ ÝËÅÊÒÐÎÝÍÅÐÃÈÈ
×àñòîòíûå äàò÷èêè äèñòàíöèîííîãî êîíòðîëÿ
ñîñòîÿíèÿ îáúåêòà ïîëó÷èëè øèðîêîå ïðèìåíå-
íèå âñëåäñòâèå èõ âûñîêîé ïîìåõîçàùèùåííî-
ñòè, ïðîñòîòû ñîãëàñîâàíèÿ ñ óñòðîéñòâàìè öèô-
ðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ è âûñîêîé òî÷íîñòè
[1—3]. Èñïîëüçîâàíèå äîñòèæåíèé íåãàòðîíè-
êè [4, 5] ïîçâîëÿåò â ðÿäå ñëó÷àåâ óëó÷øèòü
òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ýëåêòðîííîé
àïïàðàòóðû è ñîçäàòü êà÷åñòâåííî íîâûå ýëåê-
òðîííûå óñòðîéñòâà.  ÷àñòíîñòè, èñïîëüçîâàíèå
ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ñ îòðèöàòåëüíûì
àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì — R-íåãàòðîíîâ —
ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü ñõåìîòåõíè÷åñêè ïðîñòûå
ìèêðîýëåêòðîííûå ÷àñòîòíûå äàò÷èêè ðàçëè÷íûõ
ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí [6—8], â êîòîðûõ ôóíê-
öèè ïðåîáðàçîâàíèÿ è ãåíåðàöèè ñîâìåùåíû è
âûïîëíÿþòñÿ R-íåãàòðîíàìè. Íåäîñòàòêîì áîëü-
øèíñòâà ãåíåðàòîðíûõ äàò÷èêîâ ÿâëÿåòñÿ çàâè-
ñèìîñòü èõ ðàáîòû îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, ÷òî
îãðàíè÷èâàåò âðåìÿ è çîíó èõ ðàáîòû. Öåëüþ
íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ ïîñòðîåíèå è èññëå-
Ðàçðàáîòàí è èññëåäîâàí äàò÷èê ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè íà áàçå òðàíçèñòîðíîãî äèíàìè-
÷åñêîãî íåãàòðîíà.  äàò÷èêå îòñóòñòâóþò ìåõàíè÷åñêèå ÷àñòè è ýëåêòðè÷åñêèé êîíòàêò
ñ ýëåêòðè÷åñêîé ñåòüþ, îí ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü êîíòðîëü äèñòàíöèîííî, áëàãîäàðÿ
÷åìó åãî ìîæíî âñòðàèâàòü â ýëåìåíòû êîíñòðóêöèé çäàíèÿ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: äàò÷èê ðàñõîäà ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, äèíàìè÷åñêèé íåãàòðîí, ïðåîáðàçî-
âàòåëü ïîòðåáëÿåìîé ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, ïðåîáðàçîâàòåëü âûñîêî÷àñòîòíîãî ñèãíàëà.
äîâàíèå ðàäèî÷àñòîòíûõ äàò÷èêîâ (Ð×Ä) íà áàçå
òðàíçèñòîðíûõ äèíàìè÷åñêèõ íåãàòðîíîâ, íå
èìåþùèõ “æåñòêîé” ïðèâÿçêè ê èñòî÷íèêó ïè-
òàíèÿ.
Ïîñòðîåíèå Ð×Ä
Äëÿ âûñîêîýôôåêòèâíûõ Ð×Ä äèñòàíöèîí-
íîãî êîíòðîëÿ öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü êîì-
áèíèðîâàííûé äèíàìè÷åñêèé íåãàòðîí, êîòîðûé
îáåñïå÷èâàåò âîçìîæíîñòü ïîñòðîåíèÿ ãåíåðàòîð-
íûõ ñõåì ÑÂ×-äèàïàçîíà. Îíè ìîãóò áûòü ðåà-
ëèçîâàíû êàê ñî âñòðîåííûì èñòî÷íèêîì ïèòà-
íèÿ (àêòèâíûå Ð×Ä), òàê è áåç íåãî (ïîëóàê-
òèâíûå Ð×Ä), è ðàáîòàòü â ðåæèìå íåïðåðûâíî-
ãî èçìåðåíèÿ èëè â ðåæèìå êîíòðîëÿ (â äèñ-
êðåòíîì ðåæèìå) [2].
Ïîëóàêòèâíûå Ð×Ä â ñâîåì ñîñòàâå èìåþò
ãåíåðàòîð ýëåêòðîìàãíèòíûõ êîëåáàíèé, íî íå
èìåþò âñòðîåííîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Âîçáóæ-
äåíèå ñõåìû îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðèîäè÷åñêèì âîç-
äåéñòâèåì íà àíòåííó Ð×Ä ýëåêòðîìàãíèòíûõ
êîëåáàíèé âíåøíåãî âîçáóæäàþùåãî ãåíåðàòî-
ðà, ÷àñòîòà êîòîðûõ f0 îòëè÷à-
åòñÿ îò ÷àñòîòû ñèãíàëà ãåíå-
ðàòîðà fã è âõîäèò â ñòàíäàðò-
íóþ ñåòêó ÷àñòîò.
Êîíöåïòóàëüíûì ïðèìåðîì
ïîñòðîåíèÿ ïîëóàêòèâíîãî Ð×Ä
ÿâëÿåòñÿ ñõåìà áåñêîíòàêòíîãî
ðàäèî÷àñòîòíîãî äàò÷èêà ó÷å-
òà ðàñõîäà ýëåêòðè÷åñêîé ýíåð-
ãèè, ïðåäñòàâëåííàÿ íà ðèñ. 1
[9]. Îí ñîñòîèò èç LC-ãåíåðà-
òîðà, îáðàçîâàííîãî ðåçîíèðó-
þùåé åìêîñòüþ Ñ3 è êîìáè-
íèðîâàííûì äèíàìè÷åñêèì íå-
ãàòðîíîì, ðåàëèçîâàííûì íà
ïîëåâîì òðàíçèñòîðå VT1 ñ èí-
äóêòèâíûì ïðåîáðàçóåìûì èì-
Ðèñ. 1. Ñõåìà ïîëóàêòèâíîãî
Ð×Ä äèñòàíöèîííîãî êîíòðîëÿ
ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè
Ñ1
Ñ3
Ñ2
Ñ8
Ñ7
L4
L3
L5
L2
L1
L0
VD2
VD1
VD3
VD5
VD4
VT1
R2
R1
R3 R4
I
Ñ4
Ñ5
A
Ïðîâîäíèê
íàãðóçêè
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 24
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ìèòàíñîì èíäóêòèâíîñòè L2. Íàïðÿæåíèå ìåæ-
äó çàòâîðîì è èñòîêîì ñíèìàåòñÿ ñ êîíäåíñàòî-
ðà Ñ1. Åãî âåëè÷èíà îïðåäåëÿåòñÿ òîêîì è âðå-
ìåíåì çàðÿäà êîíäåíñàòîðà Ñ1 ÷åðåç âûïðÿìè-
òåëüíûé äèîä VD2. Âåëè÷èíà òîêà çàðÿäà ïðî-
ïîðöèîíàëüíà òîêó, êîòîðûé ïðîòåêàåò ïî ïðî-
âîäíèêó íàãðóçêè. Òàêèì îáðàçîì, ÷àñòîòà ãå-
íåðàöèè, îïðåäåëÿåìàÿ âåëè÷èíîé òîêà è âðåìå-
íåì çàðÿäà êîíäåíñàòîðà Ñ1, ïðîïîðöèîíàëüíà
ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè ïåðåìåííîãî òîêà, êîòî-
ðûé ïðîøåë ÷åðåç ïðîâîäíèê íàãðóçêè.
Óñòðîéñòâî íà÷èíàåò ãåíåðèðîâàòü ñèãíàëû
ïîñëå òîãî êàê íà àíòåííó Ð×Ä íà÷èíàþò ïîñòó-
ïàòü âîçáóæäàþùèå ýëåêòðîìàãíèòíûå êîëåáà-
íèÿ îò ðèäåðà. Ýòè ñèãíàëû âûïðÿìëÿþòñÿ ñõå-
ìîé óäâîåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà äèîäàõ VD4 è VD5
è îáåñïå÷èâàþò íåîáõîäèìîå íàïðÿæåíèå ìåæäó
èñòîêîì è ñòîêîì òðàíçèñòîðà VÒ1, ñòàáèëèçè-
ðóåìîå ñòàáèëèòðîíîì VD3. Ñ÷èòûâàíèå èíôîð-
ìàöèè ïðîèñõîäèò ñ íåêîòîðîé çàäåðæêîé, ïî
îêîí÷àíèè ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ è ïîñëå óñòà-
íîâëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ.
Òàêîé ñ÷åò÷èê ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè ïîçâî-
ëÿåò îñóùåñòâëÿòü êîíòðîëü äèñòàíöèîííî, â íåì
íåò ìåõàíè÷åñêèõ ÷àñòåé, îòñóòñòâóåò ýëåêòðè-
÷åñêèé êîíòàêò ñ ýëåêòðè÷åñêîé ñåòüþ, è îí ìî-
æåò áûòü âñòðîåí â ýëåìåíòû êîíñòðóêöèè çäà-
íèÿ. Åñëè ââåñòè â ñõåìó ýëåìåíò ïàìÿòè, òî
äàò÷èê ìîæíî áóäåò èäåíòèôèöèðîâàòü, íî ýòî
óâåëè÷èò åãî ñåáåñòîèìîñòü.
Íåîáõîäèìûìè óñëîâèÿìè ñàìîâîçáóæäåíèÿ
ðàññìîòðåííîãî äàò÷èêà ÿâëÿþòñÿ [10]
ÊÓâí<1; |Y12Y21| / (2ReY11)>0,
ãäå ÊÓâí, Y11, Y12, Y21 — ñîîòâåòñòâåííî, âíóò-
ðåííèé èíâàðèàíòíûé êîýôôèöèåíò óñòîé÷èâî-
ñòè ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà è åãî Y-ïàðàìåòðû â
ñõåìå ñ îáùèì ñòîêîì.
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ãåíåðàöèè íà ÷àñòîòå fc íå-
îáõîäèìî âûïîëíåíèå óñëîâèÿ
ImYh+ImYâûõ= 0,
Çäåñü
( ) ( )
( ) ( )
âûõ 22
12 21 ã 12 21
ã 11 ã
Re Re
Re Im
;
1 Re
Y Y
Y Y Y Y
Y Y
= −
+ σ
−
+ σ +
(1)
( ) ( )
( ) ( )ã
âûõ 22
12 21 ã 12 21
2
11 ã
Im Im
Im Re
,
1 Re
Y Y
Y Y Y Y
Y Y
= −
+ σ
−
+ σ +
(2)
ãäå σã = Im(Yã+Y11)/Re(Yã+Y11).
Ðåøàÿ óðàâíåíèå ∂ReYâûõ/∂σã=0 îòíîñèòåëü-
íî σã ïðè ReYã=0, íàõîäèì óñëîâèå, ïðè êîòî-
ðîì ReYâûõ èìååò ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå:
( )
( )îðò
12 21 12 21
ã
12 21
Re
.
Im
Y Y Y Y
Y Y
−
σ = (3)
Ïîäñòàâëÿÿ (3) â (2) è ðåøàÿ åãî îòíîñèòåëü-
íî ImYã, íàõîäèì âåëè÷èíó ïðåîáðàçóåìîé ïðî-
âîäèìîñòè (â äàííîì ñëó÷àå — ïðîâîäèìîñòü
êàòóøêè èíäóêòèâíîñòè L1)
î îðòã ã 11 11
ã
1
Im Re Im
2 1
Y Y Y
f L
= = σ −
π
è çíà÷åíèå ðåçîíèðóþùåé åìêîñòè
( )12 21âûõ
22
ã 11
ImIm
3 Im .
2 2Re
Y YY
C Y
f Y
= = −
π
Ïðèâåäåííàÿ ìåòîäèêà ðàñ÷åòà ìîæåò áûòü
ïðèìåíåíà è äëÿ äðóãèõ âèäîâ òðàíçèñòîðîâ (áè-
ïîëÿðíûõ, îäíîïåðåõîäíûõ), èñïîëüçóåìûõ â
êà÷åñòâå îñíîâû êîìáèíèðîâàííîãî äèíàìè÷å-
ñêîãî íåãàòðîíà.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ
Ïðè èññëåäîâàíèè ðàáîòû Ð×Ä ó÷èòûâàëîñü,
÷òî åãî ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ñîñòîèò èç òðåõ ÷àñ-
òåé: âõîäíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïîòðåáëÿåìîé
ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè â ïîñòîÿííîå íàïðÿæå-
íèå íà çàòâîðå ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà; ïðåîáðà-
çîâàòåëÿ âûñîêî÷àñòîòíîãî ñèãíàëà ñ àíòåííû â
íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ñõåìû; LC-ãåíåðàòîðà íà
áàçå äèíàìè÷åñêîãî íåãàòðîíà íà ïîëåâîì òðàí-
çèñòîðå.
Ñõåìà äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ âõîäíîãî ïðåîáðà-
çîâàòåëÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 2. Òðàíñôîðìàòîð òîêà
Ê1 ñîçäàåò òîê çàðÿäà íàêîïèòåëüíîãî êîíäåí-
ñàòîðà C1, êîòîðûé çíà÷èòåëüíî ìåíüøå òîêà
ïîòðåáëåíèÿ è ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëåí åìó. Òîê
çàðÿäà âûïðÿìëÿåòñÿ äèîäîì Øîòòêè D1. Íà-
ïðÿæåíèå íà êîíäåíñàòîðå Ñ1, òàêèì îáðàçîì,
áóäåò ïðîïîðöèîíàëüíî ïîòðåáëåííîé ýëåêòðè-
÷åñêîé ýíåðãèè.
ãäå Yh —
Yâûõ—
ïðîâîäèìîñòü íàãðóçêè â ïëîñêîñòè «èñ-
òîê — ñòîê» ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà VÒ1;
ïðîâîäèìîñòü öåïè «èñòîê — ñòîê» VÒ1,
Yâûõ= ReYâûõ+ jImYâûõ.
Ðèñ. 2. Ñõåìà âõîäíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ êîëè÷å-
ñòâà ïîòðåáëÿåìîé ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè â ïîñòî-
ÿííîå íàïðÿæåíèå
D1
D2Âõîä
K1
I1
C1
Âûõîä
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 2 5
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ìîäåëè-
ðîâàíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå ñõåìû Vout ïðè
âõîäíîì íàïðÿæåíèè Vin. Äåéñòâóþùåå çíà÷å-
íèå ñèëû òîêà I1=4,55 A ñîîòâåòñòâóåò ìîùíî-
ñòè ïîòðåáëåíèÿ ýëåêòðîýíåðãèè 1 êÂò ïðè íà-
ïðÿæåíèè â ñåòè 220 Â. Èç ãðàôèêîâ ñëåäóåò,
÷òî íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ïðåîáðàçîâàòåëÿ ðà-
ñòåò ëèíåéíî âî âðåìåíè ïðîïîðöèîíàëüíî ïî-
òðåáëåííîé ýíåðãèè è ÷åðåç 3600 ñ äîñòèãàåò
–22,6 ìÂ. Êàòóøêà èíäóêòèâíîñòè L1 îáåñïå-
÷èâàåò ðàçâÿçêó ïî ïåðåìåííîìó òîêó ñ îñòàëü-
íîé ÷àñòüþ ñõåìû.
Ñõåìà äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ïðåîáðàçîâàòåëÿ
âûñîêî÷àñòîòíîãî ñèãíàëà ñ àíòåííû â íàïðÿæå-
íèå ïèòàíèÿ óñòðîéñòâà ïîêàçàíà íà ðèñ. 4. Íà-
ïðÿæåíèå, êîòîðîå íàâîäèòñÿ â ïðèåìíîé àíòåí-
íå îò ðèäåðà, ïîñòóïàåò íà âõîä è ÷åðåç âõîäíîé
ïîëîñíî-ïðîïóñêàþùèé ôèëüòð C1, L1, íàñòðî-
åííûé íà ÷àñòîòó ñèãíàëà îïðîñà 125 êÃö, ïîäà-
åòñÿ íà óäâîèòåëü íàïðÿæåíèÿ íà ýëåìåíòàõ C2,
C3, D1, D3. Íà ýëåìåíòàõ R2, D3 ñîáðàí ïàðà-
ìåòðè÷åñêèé ñòàáèëèçàòîð íàïðÿæåíèÿ. Äðîññåëü
L2 îáåñïå÷èâàåò ðàçâÿçêó ïî ïåðåìåííîìó òîêó.
Íà ðèñ. 5 ïîêàçàíû ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâà-
íèÿ çàâèñèìîñòè íàïðÿæåíèÿ Vîut íà âûõîäå
ïðåîáðàçîâàòåëÿ (ðèñ. 4) îò íàïðÿæåíèÿ âõîäà
Vin, êîòîðîå íàâîäèòñÿ â àíòåííå. Â äèàïàçîíå
àìïëèòóä âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ 4—15  ÷àñòî-
òîé 125 êÃö, çíà÷åíèå ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ
íà âûõîäå ñîñòàâëÿåò 5,0—5,2 Â ïðè òîêå íà-
ãðóçêè 1,75 ìÀ. Ýòèì îáåñïå÷èâàåòñÿ ñòàáèëü-
íàÿ ðàáîòà äàò÷èêà íà ðàçëè÷íûõ ðàññòîÿíèÿõ
îò ðèäåðà.
Ñõåìà äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ îñíîâíîé ÷àñòè
äàò÷èêà — àâòîãåíåðàòîðà ãàðìîíè÷åñêèõ êîëå-
áàíèé íà áàçå äèíàìè÷åñêîãî íåãàòðîíà íà ïîëå-
âîì òðàíçèñòîðå Øîòòêè — ïîêàçàíà íà ðèñ. 6,
à çàâèñèìîñòü ÷àñòîòû åãî ãåíåðàöèè fã îò íàïðÿ-
24
12
0
–12
–24
V
in
,
Â
V
ou
t,
Â
Ðèñ. 3. Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ âûõîäíîãî íà-
ïðÿæåíèÿ âõîäíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ
16
0
–16
3500 T, c 3600
0 720 1440 2160 2880 3600
T, c
Ñ1
Ñ2
L2 L1R2
R1Rn D3
Ñ3
D1
D2
V1Âõîä
Ðèñ. 4. Ñõåìà ïðåîáðàçîâàòåëÿ Â×-ñèãíàëà ñ àíòåííû
â íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ äàò÷èêà
Vout, Â
4
2
0
1 3 5 7 9 11 Vin, Â
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå Â×-
ïðåîáðàçîâàòåëÿ îò çíà÷åíèÿ àìïëèòóäû âõîäíîãî
íàïðÿæåíèÿ, êîòîðîå íàâîäèòñÿ â àíòåííå
Ñ2
L2
L1
R2
V2
R7
J2
C9
V1
Ñ6
R6
R5
Âûõîä
Rg
C8
Ðèñ. 6. Ñõåìà ãåíåðàòîðà íà äèíàìè÷åñêîì íåãàòðîíå
V3
Ðèñ. 7. Çàâèñèìîñòü ÷àñòîòû ãåíåðàòîðà (ñì. ñõå-
ìó íà ðèñ. 6) îò íàïðÿæåíèÿ íà çàòâîðå ïîëåâîãî
òðàíçèñòîðà
fã, ÌÃö
475
450
425
400
375
–2,0 –1,5 –1,0 –0,5 Vç, Â
Âûõîä
+–+
+
–
–
–+
–
–
+
+
–
+
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 26
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
æåíèÿ íà çàòâîðå Vç ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà — íà
ðèñ. 7.
Ïðè íóëåâîì íàïðÿæåíèè íà çàòâîðå ÷àñòî-
òà ãåíåðàöèè ñîñòàâëÿåò 390,3 ÌÃö. Ñ óâåëè÷å-
íèåì îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íà çàòâîðå
òðàíçèñòîðà ÷àñòîòà óâåëè÷èâàåòñÿ è ïðè íà-
ïðÿæåíèè –2 Â ñîñòàâëÿåò 467,8 ÌÃö. Èçìåíå-
íèå ÷àñòîòû ñîñòàâëÿåò 77,5 ÌÃö. Äëÿ òîãî ÷òî-
áû Vç ñîñòàâèëî –2 Â íåîáõîäèìî, ÷òîáû êîëè-
÷åñòâî ýíåðãèè, ïîòðåáëåííîé ïîëüçîâàòåëåì, ñî-
ñòàâèëî 88,5 êÂò⋅÷. Òàêèì îáðàçîì, êðóòèçíà
ïðåîáðàçîâàíèÿ äàò÷èêà ñîñòàâëÿåò â ñðåäíåì
0,876 ÌÃö/(êÂò⋅÷àñ).
Äëÿ ðåàëèçàöèè Ð×Ä ðàñõîäà ýëåêòðè÷åñêîé
ýíåðãèè áûëà ðàçðàáîòàíà ãèáðèäíàÿ ìèêðîñõå-
ìà, ïëàòà êîòîðîé ðàçìåðîì 18,5×12 ìì ñ óñòà-
íîâëåííûìè êîìïîíåíòàìè ïîêàçàíà íà ðèñ. 8.
 êà÷åñòâå îñíîâàíèÿ ïëàòû èñïîëüçîâàëè êå-
ðàìè÷åñêóþ ïîäëîæêó RO3010 ôèðìû Rogers
Corporation, â êà÷åñòâå êîìïîíåíòíîé áàçû —
êåðàìè÷åñêèå âûñîêî÷àñòîòíûå êîíäåíñàòîðû
GQM SMD 0603 ôèðìû Murata, òîëñòîïëåíî÷-
íûå ðåçèñòîðû ERJ3G SMD 0603 ôèðìû
Panasonic, âûñîêî÷àñòîòíûå ìîíîëèòíûå êàòóø-
êè èíäóêòèâíîñòè LQG SMD 0603 ôèðìû Murat,
âûñîêî÷àñòîòíûå äèîäû Øîòòêè ôèðìû NXP,
òðàíçèñòîð BF862 ôèðìû NXP.
***
Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëîæåí ðàäèî÷àñòîòíûé
äàò÷èê êîíòðîëÿ ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè, êîòî-
ðûé ðàáîòàåò áåç âñòðîåííîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ
— íåîáõîäèìîå íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ñîçäàåòñÿ
çà ñ÷åò ïðåîáðàçîâàíèÿ âûñîêî÷àñòîòíîãî ñèãíà-
ëà, ïîñòóïàþùåãî îò ðèäåðà íà äàò÷èê. Âûñîêî-
÷àñòîòíûé ñèãíàë íà âûõîäå Ð×Ä ïðîïîðöèîíà-
ëåí èçìåðÿåìîìó ïàðàìåòðó. Ðàçðàáîòàííûé äàò-
÷èê êîíòðîëÿ ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè ðàáîòàåò â
äèàïàçîíå ÷àñòîò 390,3—467,8 ÌÃö.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1.Âèãëåá Ã. Äàò÷èêè.— Ì.: Ìèð, 1989. [Vigleb G.
Datchiki. Moscow. Mir. 1989]
2.˳ùèíñüêà Ë. Á. Ðàä³î÷àñòîòí³ äàò÷èêè äèñòàíö³éíîãî
êîíòðîëþ ñòàíó îá’ºêòó // Sensor Electronics and Microsystem
Technologies.— 2010.— Vol. 1(7).— N 4.— P. 27—36.
[Lishchins’ka L. B. Radiochastotn i datchiki distantsiinogo
kontrolyu stanu ob’ektu // Sensor Electronics and Microsystem
Technologies. 2010. Vol. 1(7). N 4. P. 27]
3.Àðø Ý. È. Àâòîãåíåðàòîðíûå ìåòîäû è ñðåäñòâà èçìå-
ðåíèé.— Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1979. [Arsh E. I. Avtoge-
neratornye metody i sredstva izmerenii.— Moscow. Mashino-
stroenie. 1979]
4.Ôèëèíþê Í. À. Êðàòêèé èñòîðè÷åñêèé îáçîð ðàçâèòèÿ
íàó÷íîãî íàïðàâëåíèÿ “Íåãàòðîíèêà” // Âèì³ðþâàëüíà òà
îá÷èñëþâàëüíà òåõí³êà â òåõíîëîã³÷íèõ ïðîöåñàõ.— 1999.—
¹ 3.— Ñ. 38—43. [Filinyuk N. A. Kratkii istoricheskii obzor
razvitiya nauchnogo napravleniya “Negatronika” // Vimiryu-
val’na ta obchislyuval’na tekhnika v tekhnologichnikh protsesakh.
1999. N 3. P. 38]
5.Ñåðüåçíîâ À. Í., Ñòåïàíîâà Ë. Í., Ãàðÿèíîâ Ñ. À. è
äð. Íåãàòðîíèêà.— Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, 1995. [Ser’eznov
A. N., Stepanova L. N., Garyainov S. A. i dr. Negatronika.
Novosibirsk. Nauka. 1995]
VD1
C2
C1
C3
C4
C5
C6
C7C8
R1
R2
R3
R4
L1
L2
L3
L4
VD2
VD3
VD4
VD5
VT1
Ðèñ. 8. Ïëàòà Ð×Ä äèñòàíöèîííîãî êîíòðîëÿ ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè
L5
Àíòåííà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 2 7
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
6.Íåãîäåíêî Î. Í., Ìàðäàìøèí Þ. Ï. Ìèêðîýëåêòðîí-
íûå äàò÷èêè ñ ÷àñòîòíûì âûõîäîì íà îñíîâå àíàëîãîâ íåãàò-
ðîíîâ // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àï-
ïàðàòóðå.— 2000.— ¹ 5—6.— Ñ. 19—22. [Negodenko O. N.,
Mardamshin Yu. P. Mikroelektronnye datchiki s chastotnym
vykhodom na osnove analogov negatronov // Tekhnologiya i
Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature. 2000. N 5—6. P. 19]
7.Êàñèìîâ Ô. Ä., Ãóñåéíîâ ß. Þ., Íåãîäåíêî Î. Í.,
Ðóìÿíöåâ Ê. Å. Ìèêðîýëåêòðîííûå ïðåîáðàçîâàòåëè íà îñ-
íîâå íåãàòðîííûõ ýëåìåíòîâ è óñòðîéñòâ.— Áàêó: ÝËÌ, 2001.
[Kasimov F. D., Guseinov YA. Yu., Negodenko O. N.,
Rumyantsev K. E. Mikroelektronnye preobrazovateli na osnove
negatronnykh elementov i ustroistv. Baku. ELM. 2001]
8.˳ùèíñüêà Ë. Á., Ðîæêîâà ß. Ñ., Ôóðñà Ñ. ª., Ô³ëè-
íþê Ì. À. Îïòèêî-åëåêòðîííèé ãåíåðàòîðíèé ñåíñîð íà áàç³
äâîõïàðàìåòðè÷íîãî Óϲ // Îïòèêî-åëåêòðîíí³ ³íôîðìàö³é-
íî-åíåðãåòè÷í³ òåõíîëî㳿.— 2010.— ¹ 2(20).— Ñ. 219—224.
[Lishchins’ka L. B., Rozhkova YA. S., Fursa S. E., Filinyuk
M. A. Optiko-elektronnii generatornii sensor na bazi dvokhpara-
metrichnogo UPI // Optiko-elektronni informatsiino-energetichni
tekhnologiyi. 2010. N 2(20). P. 219]
9.Ïàòåíò 54733 Óêðà¿íè. Äèñòàíö³éíèé ë³÷èëüíèê âèòðàò
åëåêòðè÷íî¿ åíåð㳿 / Ë. Á. ˳ùèíñüêà, Ì. Â. Áàðàáàí,
Î. Î. Ëàçàðºâ, Ì. À. Ô³ëèíþê.— Áþë. ¹ 22. [Patent 54733
Ukrayini. Distantsiinii lichil’nik vitrat elektrichnoyi energiyi /
L. B. Lishchins’ka, M. V. Baraban, O. O. Lazarev, M. A.
Filinyuk. Bull. N 22]
10. Ô³ëèíþê Ì. À., Âîéöåõîâñüêà Î. Â. Åëåìåíòè òà
ïðèñòðî¿ àâòîìàòèêè íà îñíîâ³ íåë³í³éíèõ âëàñòèâîñòåé äèíà-
ì³÷íèõ íåãàòðîí³â.— ³ííèöÿ: Óí³âåðñóì–³ííèöÿ, 2008.
[Filinyuk M. A., Voitsekhovs’ka O. V. Elementi ta pristroyi
avtomatiki na osnovi neliniinikh vlastivostei dinamichnikh
negatroniv. Vinnitsya. Universum–Vinnitsya. 2008]
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ ðóêîïèñè
â ðåäàêöèþ 23.09 2011 ã.
Lishchinskaya L. B., Lazarev A. A., Baraban M. V.,
Filinyuk N. A. Semi-active radiofrequency power
consumption sensor.
Keywords: power consumption sensor, dynamical
negatron, electrical energy consumption converter,
connverter of high-frequency signal.
A semi-active RF sensor of power consumption based
on the transistor dynamic negatron was developed and
investigated. The designed sensor has no mechanical
parts and there is no electrical contact between the
sensor and electrical grid, it can be monitored distantly,
whereupon the sensor can be embedded in structural
elements of the building.
Ukraine, Vinnytsia National Technical University.
____________________________
˳ù³íñüêà Ë. Á., Ëàçàðºâ Î. Î., Áàðàáàí Ì. Â.,
Ô³ë³íþê Ì. À. Íàï³âàêòèâíèé ðàä³î÷àñòîòíèé äàò-
÷èê êîíòðîëþ âèòðàòè åëåêòðîåíåð㳿.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: äàò÷èê âèòðàòè åëåêòðè÷íî¿
åíåð㳿, äèíàì³÷íèé íåãàòðîí, ïåðåòâîðþâà÷ ñïî-
æèâàíî¿ åëåêòðè÷íî¿ åíåð㳿, ïåðåòâîðþâà÷ âèñî-
êî÷àñòîòíîãî ñèãíàëó.
Ðîçðîáëåíî òà äîñë³äæåíî íàï³âàêòèâíèé ðàä³î÷à-
ñòîòíèé äàò÷èê âèòðàòè åëåêòðîåíåð㳿 íà áàç³ òðàí-
çèñòîðíîãî äèíàì³÷íîãî íåãàòðîíà. Ó ðîçðîáëåíîìó
äàò÷èêó â³äñóòí³ ìåõàí³÷í³ ÷àñòèíè òà åëåêòðè÷íèé
êîíòàêò ç åëåêòðè÷íîþ ìåðåæåþ, â³í äîçâîëÿº ïðî-
âîäèòè êîíòðîëü äèñòàíö³éíî, çàâäÿêè ÷îìó éîãî
ìîæíà âáóäóâàòè â åëåìåíòè êîíñòðóêö³é áóä³âë³.
Óêðà¿íà, ³ííèöüêèé íàö³îíàëüíèé òåõí³÷íèé óí³âåð-
ñèòåò.
ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ
Í
Î
Â
Û
Å
Ê
Í
È
Ã
È
Êðàñíèêîâ Ã. Êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè ñóáìèêðîí-Êðàñíèêîâ Ã. Êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè ñóáìèêðîí-Êðàñíèêîâ Ã. Êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè ñóáìèêðîí-Êðàñíèêîâ Ã. Êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè ñóáìèêðîí-Êðàñíèêîâ Ã. Êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè ñóáìèêðîí-
íûõ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîâ.— Ìîñêâà: Òåõíîñôåðà, 2011.— 800 ñ.íûõ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîâ.— Ìîñêâà: Òåõíîñôåðà, 2011.— 800 ñ.íûõ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîâ.— Ìîñêâà: Òåõíîñôåðà, 2011.— 800 ñ.íûõ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîâ.— Ìîñêâà: Òåõíîñôåðà, 2011.— 800 ñ.íûõ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîâ.— Ìîñêâà: Òåõíîñôåðà, 2011.— 800 ñ.
 êíèãå ðàññìîòðåíû îñîáåííîñòè ðàáîòû ñóáìèêðîííûõ ÌÎÏ-
òðàíçèñòîðîâ, îïèñàíû íàïðàâëåíèÿ ðàçâèòèÿ è îãðàíè÷åíèÿ
ïðèìåíåíèÿ ìåòîäîâ ìàñøòàáèðîâàíèÿ òðàíçèñòîðîâ, ïðåäñòàâ-
ëåíû òðåáîâàíèÿ ê ïîäçàòâîðíûì äèýëåêòðèêàì, òåõíîëîãèè
èõ ôîðìèðîâàíèÿ, ðàçëè÷íûå êîíñòðóêöèè ñòîê-èñòîêîâûõ
îáëàñòåé ÌÎÏÒ è òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû ñîçäàíèÿ ìåëêî-
çàëåãàþùèõ ëåãèðîâàííûõ ñëîåâ. Ðàññìîòðåíû ïðîáëåìû âëè-
ÿíèÿ ìàñøòàáèðîâàíèÿ ðàçìåðîâ ýëåìåíòîâ â ñóáìèêðîííóþ
îáëàñòü è îñîáåííîñòåé òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íà íàäåæ-
íîñòü è äîëãîâå÷íîñòü ñóáìèêðîííûõ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîâ.
Ïðåäñòàâëåíû äàííûå î âëèÿíèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
èçãîòîâëåíèÿ ñóáìèêðîííûõ ÑÁÈÑ (ïðîöåññîâ ïëàçìåííîé
îáðàáîòêè, èîííîãî ëåãèðîâàíèÿ è òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé ïåðåíîñà èçîáðàæå-
íèÿ) íà äåãðàäàöèþ ïîäçàòâîðíîãî äèýëåêòðèêà, à çíà÷èò – íà óðîâåíü âûõîäà,
íàäåæíîñòü è äîëãîâå÷íîñòü ãîäíûõ ãîòîâûõ èçäåëèé.
Êíèãà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ñïåöèàëèñòîâ â îáëàñòè ïðîåêòèðîâàíèÿ è ðàçðàáîòêè
òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ÊÌÎÏ ÑÁÈÑ, à òàêæå äëÿ ñòóäåíòîâ ñòàðøèõ êóðñîâ,
àñïèðàíòîâ è ïðåïîäàâàòåëåé òåõíè÷åñêèõ âóçîâ.
|