Project Description

 Москва, МВЦ, 2008 год. Фото с выставки «Нефть и газ». Слева корпус с магнитной системой, справа с электроникой

Для своего времени (2006-2009 годы) это был прорывной проект.  Я руководил небольшой командой разработчиков, занимавшихся разработкой Hardware части и разработкой программ для микроконтроллеров. В ходе проекта разработан сложный комплекс оборудования анализа состава нефти и нефтепродуктов методом ядерно-магнитного резонанса для размещения во взрывоопасной зоне.  Вся аппаратура находилась в двух взрывозащищённых корпусах и работала под управлением промышленного компьютера.

 Четырёхслойная плата аналогового синтезатора до монтажа

Сердцем устройства является аналоговый процессор. Он представляет из себя измерительный приёмник с быстродействующим АЦП, цифровыми фильтрами, генератор пакетов синусоидальных сигналов с частотой когерентной частоте гетеродинов и импульсный усилитель этих импульсов. Алгоритм работы устройства требует высокой стабильности длительности, момента запуска и чёткой синфазности  сигналов всех задающих синусоидальных генераторов, что было достигнуто применением чипа четырёхканального генератора цифрового синтезатора (DDS) для формирования синхронных синусоидальных сигналов. Высокая разрешающая способность прибора была достигнута благодаря накоплению результатов нескольких повторных измерений. Этого удалось достичь благодаря применению счетверённого DDS и аппаратному запуску генерации с помощью ШИМ микроконтроллера.

Основная часть оборудования спроектирована в виде легкозаменяемых модулей, расположенных внутри герметичного корпуса. Необходимость работы во взрывоопасной зоне накладывает ограничения на температуру корпуса прибора, в то же время повышение надёжности оборудования исключает использование устройств охлаждения на основе вентиляторов. Кроме того, в одном из корпусов размещается магнитная система, от стабильности уровня магнитного поля которой зависят характеристики прибора. Уровень  поля находится в непосредственной зависимости от температуры среды. На фотографии слева изображён многоканальный генератор тока. Он формировал постоянных ток, для отклоняющих катушек, использующихся для корректировки однородности магнитного поля.

 

Таким образом, проблема уменьшения тепловыделения стояла очень остро, при невозможности уменьшать её стандартными методами. Решить задачу удалось применением управления питанием отдельных узлов и импульсного режима в усилителях мощности. В ходе проектирования устройства было разработано  более 10 плат различного уровня сложности.

Модульная конструкция оборудования в ПЭБ

Центральный микроконтроллер управляет широким классом приборов с разнотипными интерфейсами. АЦП, память, USB контроллер, цифровой синтезатор, фазовый детектор, аттенюаторы, коммутаторы ВЧ сигналов. Плюс к этому, учитывая сложность ПО, необходимо было обеспечить возможность дистанционной перепрошивки микрокода. Основные проблемы схемотехники и трассировки – большое тепловыделение модулей усилителей ВЧ колебаний, необходимость развязки высокочувствительных аналоговых и цифровых цепей, а так же минимизация помех, вызванных применением импульсных источника питания.

Настройка двухканального импульсного усилителя ВЧ сигнала с выходной мощностью 2×50 Вт

Проект готовился для IPO, участие нашей компании в московской выставке «Нефть и Газ» 2008 отличалось необыкновенным размахом. Был даже заказан кунг на основе Камаза с макетом нашего оборудования.

Москва, МВЦ, 2008 год. Фото с выставки «Нефть и газ»

Однако, кризис 2008 года внёс свои коррективы. Проект был закрыт. Этому способствовали не только финансовые, но и технические сложности. Отечественный производитель (Ржевский завод) не смог обеспечить производство электромагнитов надлежащего качества, а времени и денег на их заказ в Германии уже не оставалось.