автореферат диссертации по электронике, 05.27.05, диссертация на тему:Разработка интегральных электронных счетчиков жидкостей

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

РГ6 0Й е®Зысъ*™

- / КЗ!) 2503 «л^ /

УДК 681.518.5

БАКУМЕНКО ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ

1

РАЗРАБОТКА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СЧЕТЧИКОВ ЖИДКОСТЕЙ

Специальность 05.27.05 - интегральные радиоэлектронные устройства

Автореферат диссертации на соиск'аиие ученой степени кандидата технических наук

Минск 1999

Работа выполнена на государственном предприятии « Завод Электроника » НПО « Интеграл »

Научный руководитель -

д.т.и., проф.Сокол В. А,

Официальные оппоненты:

д.т.н., проф. Колешко В.М. к.т.н., доцент Черных А.Г.

Оппонирующая организация:

ГП « Минский НИИ радиоматериалов »

Защита состоится: 3 февраля в 14°°11а заседании совета по защите диссертаций Д.02.15.03 в Белорусском государственно*! университете информатики и радиоэлектроники (220027, г. Минск, ул. 11. ЁроВкИ, 6, БГУЙР, ауд.232, 1 уч. корп., тел. 239-89-89).

С диссертацией можно ознакомиться й библиотеке Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники.

Автореферат разослан . 3.0/. _ 2000г.

Ученый секретарь совета

дао

по защите диссертаций, ' ^ я. 0

д.ф.-м.н., проф. Ч_ту ^ ' Абрамов И.И.

окщля характеристика рльош

Актуальность темы диссертации. Переход экономики Республики Беларусь на рыночную ознаменовался принципиально новыми проблемам!. Причем на первый план вышла проблема энергосбережения и в частности учет И впдосберсжение, Основным направлением в этой области является создание квартирных бытовых приборов учета поды, которые до настоящего времени создавались на основе механических счетных устройств. Однако такие устройства имеют ряд физических огргииченнй и не могут удовлетворять сложившимся современным 'сошшлыю-бытовым требованиям. Такими ограничениями являются высокие погрешности измерения, низкая надежноегь механических детален, а также невозможность решения проблем экологии, надежности, безопасности и комфорта на современном уровне.

Наиболее перспективным направлением в решении этих задач является создание прибора» учета воды с электронным счетным блоком ц отсутствием магнитных систем, позволяющих не только 'несанкционированно воздействовать на прибор, но н резко ограничивающих срок службы из-за низкого качества воды.

К моменту начала выполнения данной работы вышеназванные вопросы остались нерешенными. Решение их открывает новые возможности при создании приборов коммерческого учета воды. Комплексное ¡пучение проблем создания мИкромо¡иных датчиков вращения крыльчаток беч использования мапп'плых устройств, а также решение проблем обеспечения высокой точности измерения потребляемой воды с одновременным обеспечением надежности, безопасности, комфорта, экологии на основе последних достижений' микрь электроники являются актуальными задачами.

Цел* ю диссертационной работы является решение комплекса научных и теоретических задач, спязапных с получением, обработкой и представлением информации о расходах днижушеие» жидкости и создание иромышлешю ориентировочны* счетчиков жидкостей с использованием достижений микроэлектроники в области интегральны*-радиозлект ройных устройств.

Основные задачи исследования:

- и следование и разработка методов увеличения точности счетчиков расхода жидкостей в частности поды;

- исследование и разработка микромощного датчика вращения крыльчатки;

- ||сследован'нс влияния параметров гидроблока па точностные характеристики микроА;ощного датчика;

- разработка и исследование микроконтроллера с плавающими коэффициентами коррекции погрешности;

- исследование поведения ЖК-нндикатора в условиях агрессивных сред и разработка констр. .-лттно-технологических методов повышения их

• Надежности;

- проведение комплекса ш.ледозаннй и разработка конструктивно-технологических мсгодоп создания интегрального электронного блока ни металлическом (алюминиевом) основании.

Свпзь работы с крупным» научными программами, нмамн.

Названные задачи решались в рамках Государственных научно-тех : и чес к их программ: «Белэлектроника» «Разработать и освоить серии цифровых, цифро-аналоговых, аналоговых и дискретных полупроводниковых приборов, . комплекты специального технологического оборудования для приоритетных отраслей промышленности и бытонон техники», ГНТП «Городское хозяйство» «Разработать и освоить в серийном производстве серию белорусских счетчиков холодной и горячен воды, позволяющих производить поверку И уточнение их проливных характеристик в условиях пользователя без применения проливных станций», Республиканская научно-техническая программа 27.04р «ЖК-устройсГва» «Разработать и цнедрить и промышленное производи во ( материалы, технологические процессы, конструкции н оборудование дли организации освоения и выпуска различных типов жидкокристаллических устройств» и «Информатика».

Методы проведенного исследовании. Для проведения исследования в рамках данной работы использовались высокоэффективные методы, Оже-спектроскопня, растровая микроскопия, осциллограммы, графическое Моделирование, сравнение результатов изменении с расчетным;! данными п сиятусэкспериментальных зависимостей.

Научляй иоиНзна. В результате выполнения работы впервые получены следующие результаты:

4.Получено аналитическое выражение вычисления текущего коэффициента коррекции на основе экспериментально определяемых опорных коэффициентов коррекции. Обнаружено увеличение погрешности электронного счетного блока с увеличением «размаха» опорных коэффициентов коррекции за счет уьсличения объема вычислений;

2.0пределен характер и причины деградации ЖК-ннвдкаторов эксплуатируемых в жестких климатических условия*, показано, что применение дополнительной герметизации и металлических выводов обеспечивает необходимую надежность ЖК-индикаторов;

З.Определен характер поведения параметров микромощното датчика от Переменных параметров гидроблока, показано, что

существует с" фецеленная область работоспособности датчика. При определенных параметрах (расстояние ог сектора до катушки, площади сектора) существует двойной счет. Установлено, что при определенной амплитуде торцевого биения крыльчагки существует область ложного срабатывания. Выработаны конструктивно-технологические ограничения для исключения ложных срабатываний.

4.Устано1)лепо, чго для обеспечения высокой точности измерении расхода воды необходимо определять индивидуально для каждого счетчика не только опорные коэффициенты коррекции, но и опорные час-оты вращения крыльчатки, на которых определяются опорные коэффициенты коррекции; 1

¿.Установлена кинетическая закономерность процессе анодирования широкораспространецных промышленных сшшпоь алюминия. Показано, что электрофизические и теплофнзнчсскне свойства сиси-ми «анодный оксид - Металл» зависят от вида сплава алюминия, состава электролита и кинетики анодирования.

Практическая н экономическая значимость диссертационной работы заключается в разработке серцино-нригодного, импортозамещающего счетчика жчдКсасП, в частности холодной и горячен поды, а целом превосходящего существующие зарубежные аналоги по эксплуатационным и экономическим характеристикам.

Основные положения диссертации,.выносимые наздииму:

1.Обобщенное математическое уравнение вычисления плавающего коэффициента коррекции на основе кусочно-линейной аппроксимации для обеспечения иизкои погрешности счетчика.

2.Способ обеспечения минимальной погрешности при максимальной надежности коммерческого счетчика учета расхода воды.

3. Кинетические зависимости процесса анодирования промышленных сплавов алюминия применительно к интегральным микроэмектронмым устройствам.

4.Результаты исследований терлофизичееккх и электрофизических свойств системы «пористый оксид алюминия - алюминий» и предложенные методы их улучшения.

Личный вклад соискателя. Все приведенные в диссертации результаты получены лично соискателем н проанализированы с научным руководителем. Соавторы опубликованных работ принимали участке п подготовке образцов, проведении отдельных экспериментов и обсуждении результатов. Обработка н ш/терпретакия данных, а также выводы сделаны автором лично.

Апробация результатов диссертации, Основные результаты работы представлялись на Международной научно-технической конференции •-(Современные средстиа свази» (Яарочь,199К), Международной научно-

*

технической конференции «Новые информационные технологии а науке И производстве» (Минск 1998), The 7th International Symposium « Advanced display technologies» (Minsk. 199?), 6-oii Международной научно-технической конференции (Таганрог 1999).

Опублнкойшиюсть результатов. По теме диссертации опубликованы 6 статей в научно-технически?. журналах и 4 статей в материалах международных конференций и 1 тезис докладов е сборнике трудов научны* конференций. Общее количество опубликованных материалов составляет 32 страницы.

Структура и гбьем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, заключения, списка исполнена иных источников и приложения. Объем диссертации составляет 14S ст. аниц, включая 49 страниц с иллюстрациями, 9 страниц с таблицами' и 12 страниц приложения. Список использовав ilix источников включает 89 нанменопяиий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В обшей характеристике работы обоснованы актуальность н новизна рассматриваемой темы, сформированы цели н основные задачи исследования, представлены основные положения диссертации, выносимые на защиту,

В rsepnc.ii г.глпе-проведен анализ современного состояния развития крыльчатых квартирных счетчиков годы, анализ основных тенденций развития н конструктивных решений приборов учета расхода жидкостей ii тазов.

Предложена классификация технических решений квартирных счетчиков воды с механическими и электронными счет ными блоками.

Проанализированы варианты конструктивных решений счетчиков воды. Показано, что счетчики воды с электронными счетными блоками имеют преимущества как по количеству конструктивных вариантов, но количеству решаемых, задач и проблем в энергосбережении, так и перспективности развития в будущем по мерс развития микроэлектроники.

Показано, чго на основе базового электронною счетного .блока возможно решение проблем в области энергосбережения с учетом использования их в счетчиках воды, газа, электроэнергии и Геплоэнерпш. При этом решаются проблемы надежное«-«, безопасности, комфорта экологии, энергосбережения н точного учета (рис.1).

Предложена классификация и анализ основных конструктивных вариантов датчиков вращения крыльчатки счетчиков. Выработаны принципы, положенные в основу классификации

Выделена наиболее перспективная электроиндукционная система, с электроиндукционным микродагчиком вращения, не требующая применения магнитных систем, а значит обеспечивающая:

- снижение массогабаритных параметров крыльчатки;

- обеспечение защищенности от несанкционированной попытки внести изменения в показания счетчика;

- обеспечение долговременности за счет исключения возможности налипания железных частиц, находящихся в воде, приводящее к заклиниванию крыльчатки;

- исключение влияния счетного блока на гидродинамические параметры гидроблока.

Рис. 1. Основные направления развития электронных счетчиков:

1- Ядро. Базовый электронный счетный блок

2- Возможные конструкции счетчиков на базе электронного блока

3- Возможные функциональные варианты конструкций

4- Решаемые крупные проблемы

*

Предложена классификация и анализ известных систем гидроблоков механических крыльчатых счетчиков роды. Выработаны принципы анализа и классификации гидроблоков. В соответствии с яти ми принципами предложены следующие классы гидроблоков: одноосные и двухосные. В свою очередь одноосные делятся на односторонние и двухсторонние. В результате проведенного анализа делается вывод о том, что одним из наиболее перспективных конструкциитндроблокои являются одноосные конструкции.

На основе проведенного анализа было показано, Что наиболее перспективным направлением исследования, проектирования и серийного выпуска в области приборов учета энергоносителей являются приборы с электронным счетным блоком и электронндукционным мпкродатчпком вращения крыльчатки.

Исследованию, моделированию, разработке и созданию промышленного счетчика жидкости с интегральным электронным счетным блоком .с электронндукционным микродагчиком вращения крыльчатки и посвящена диссертационная работа.

Нгорвп глава посвящена разработке способа обеспечения и снижения погрешности счетчиков жидкости с интегральным электронным счетным блоком. Для этого получено аналитическое обобщенное выражение определения текущего коэффициента коррекции 'на основе экспериментально определяемых опорных коэффициентов коррекции. Выражение справедливо дли исследуемого диапазона расходоп воды. Оно получено на основе кусочно-линейной аппроксимации для случая одного, грех И пяти опорных коэффициентов коррекции, т.е.. '

Кт = Л'|(г;рн О < Ет < (])

для одного опорного коэффициента коррекции;

К] (при 0 < Гт < г)

Р _ р

К\ + • ' х(АГ2 - А', |(при < Гт < /'2) ГТ~Г->

к2 +"¡ггр{Кг 'кг>(при р-.<гт<гг)

К^ 'при ^ < яу с со)

для трех опорных коэффициентов коррекции;

А'|( при О < Р-г < ф F ~F

К +-f-zrxfoí - ^ "Г"1 F1FT * f2] ■ Vi f .. f

Кг +T7—-Л-2)( при г2 < Гт < /3)

A>-- , (3)

Ft-*J I > A'j + 7Г-«(K4 - A'j){ при Fj < F¡. < f4)

4 í

К4-Д~йх(к5-'к4)(при Г4<Fr<Fs)

5 4

A'5( при P5 < (T < «)

для пяти опорных коэффициентов коррекции; где:'

- К , Кг. Kj,. K.i, Кз - опорные коэффициенты коррекции, определяемые эксперимемталы.о для каждого счетчика; .

- Fi, F?, F.i, F*. Fj • чагтоГЦ вратеннч крыльчатки, на которых определяются опорные коэффициенты коррекции Kt, Кг, Kj, К^, Kj соответственно; \ • '■-

^Кт -текущий коэффициент коррекции;

- Fr - текущая частота вращений крыльчатки.

Для полученного обобщенного аналитического : выражении текущего коэффициент коррекции прогедско графическое моделирование снижения погрешности счетчика роды за счёт кусочно-линейной аппроксимации. Показано, что использование методики кусоч!<о-л(шс*|Ц(с/Й . ансроксциациИ с помощью обобщенного аналитическою, выражения с пятц,ю коэффициентами коррекции позволяет существенно снизить логрешносп-крильчатого счетчика воды и беспечирать задажше rioi рсшнистные характеристики счетчика воды.

Проведен подробный анализ, исследования и графическое моделирование влиянии разбросив параметров гидроблоков iipn групповом метоле экспериментальною определения опорных коэффициентов коррекции ни /югреншостяые характеристики счетчика воды. Из которого следует, что поскольку для каждого счетчика поды существуют свои параметры, то при групповом методе определения опорных коэффициентов коррекции существует . вероятность погрешности d определении опорных ко>ффицие1Птт коррекции, что в-свою. очередь приводит- к увеличению погрешности счетчика ПО-

сравнению с теоретической. С учетом проведенного моделирования предложена модель микроконтроллера, позволяющая автоматически определять не только опорные коэффициенты Коррекции, но и частоты вращения крыльчатки для определяемого опорного коэффициента коррекции. Это позволило существенно снизить погрешности счетчика, Приблизив их к теоретически возможным для предложенною обобщенного аналитического выражения.'

Далее во второй главе на основании Ролученного обобщенного аналитического выражения определения Текущего коэффициента коррекции, его графического моделирования, разработана модель и структурная схема специализированного однокристального микроконтроллера для электронных систем учета расхода жидкостей (рис.2).

Разработанная БИС однокристальною микроконтроллера была исследована Йа Предмет заложенной в нее модели кусочно-линейной аппроксимаций. Показано, что микроконтроллер выполняет вычисления в соответствии с заложенными в него уравнениями. Однако существуют отклонения от расчетных данных, связанные с быстродействием микроконтроллера, устраняемые технологическим путем. С увеличением быстродействия обнаруженные отклонения исчезли.

В рамках второй главы на основании исследований, проведенных в первой главе, разработана модель микросхемы микромощного датчика вращения крыльчаткй, а на основании ее структурная схема, представляющая собой цифро-аналоговую БИС (рис.З).

Модель работы микродатчика заключается в том, что на катушку индуктивности подаются импульсы возбуждения (импульсы опроса), которые возбуждают колебательный контур 1.С. С приближением или удалением металлического сектора к 1.С кошур\ изменяется добротность контура и. как следствие, уменынпек'я количество Импульсов, что анализирует вычислитель. При уменьшении количества Импульсов контура возбуждения, ниже заложенного в его памяти, вычислитель На своем выходе формирует импульс, тем самым, регистрируя один оборот крыльчатки.

Проведены экспериментальные исследования основных характеристик микромощного датчика вращения крыльчатки счетчика воды.

Установлено, что амплптудно:частотные характеристики микродатчика зависят от площади металлического сектора. Для площади 75 мм! амнлйтуДно-часГотныс характеристики постоянны вплоть до 50Гц, что вполне приемлемо для бытовых счетчнкон воды.

Вх .Г

Па**. Р

Симхроимпупь-см управления ЦлонлмА

Р2

№ И1

№2 РЯ1

: г "с ^

№ | I П8«3'

—*») I

НЛ )-*

эу

(Шин л [длрвс-

Л ГЯУЪ

[К

УВД

г

■ Гшнн* "] данмчх |

Рис.2 Структурная схема однокристального специализированного микроконтроллера для электронных счетчиков

Рис. 3 Струк турная схема электронног о датчика вращения

|в

Изучено поведение характеристик, ыдародатчика »т торцевою биения сектора. Установлены . копсфуктнвио-технологйческие ограничения для деталей гидроблока и электронного блока.

Установлена область 'работоспособности микросхемы микродатчнка вращения крыльчатки в диапазоне напряжений. Выявлены особенности работы микродатчика, разработаны конструктивно-технологические, ограничения д;ш конструкций деталей н технологическою процесса их изготовления. ПощзЗйд, что существует определенная областьработЬеПособпосш датчика в диапазоне 2,4 - 3,6 В. Однако в этой области при определенном' расстоянии от сектора КрьШьчптнИ до катутфш ийкродитчнка И при определенной площади этого сектора реализуется 'двойной счет, т.е. микрОдатШс регистрирует оборот, крыльч^кп при приближении сектора И его удалении, что накладывает / ссотвстпвуюшйе ограничения: на конструкцию и технологию.изготовления деталей' счетчика воды.

Другой , особенностью счетчика жидкости с интегральным счетным блоком, является Необходимость использования ж11дкокрнст4Шличес^(а Н1Щ!1Кй+орой доя отображение информации об учитываемой воде. Использование химических элементов питания, .Измерения горячей До )00°С соды накладывает особые требований к Ж К Индикаторам. Для ¿того в рангах ' второй главы Проводились исследования надежности характеристик Последних. Установлено, что в гфоцееес воздействия агрессивных сред н температурь! пронсходНт коррозия тонких до 100 мкм прозрачных металлических слоев в начале к част», »тому, е затем н Полному отказу ^КК-иНдчкаюра. Показано, что для использования ЖК-Индикаторов в счетчиках жидкости необходима проводить защиту подверженных коррозии участка:!, проводить специальное- конетруИрЬезмне топологии металлизации ЖК-инДнкаторов, а тйюяе исключить, анизотропную ТокоИроводяЩую резину, •

. . 6 третьей глав« приведены результаты исследований И разработки технологии создания алюминиевых основании для интегрального электронного счетного Слока. Применение металлических оснований ¡шляется принципиально . новым, качественным эта пек в развитии Конструкций Й технологии мИкротлектрсШных блоков. В работе обоснован выбор алгомшиевых сплавов и электрохимического процесса анодирования для создания на Их Цоверхностн высококачественного слоя. В ейязи с этом оказалось необходимым проеедення комплекса исследований по Изучению электрофизических и теплофизических свойств системы «алюминий - анодный окенп алюминия» и vcтaнoвлeны

Ii

-Такие как АД}, Амц, Амг2, АмК»; Амгб, Д16. Ввиду необходимости' г/одучення диэлектрических слоев в десягкн н.сотнМ микрон, указанные ««лавы подвергались пористому анодированию а водных растворах ШавелевОй, фосфорной н серной кислот (концентрация 2 - 10%). Па рис.. 4 представлены Кинетические кривые анодирования различных сплавов.

ö uiane представлены также результаты' изучения электрофизических свойств оксидов, полученные на различных сплавах, основны-; из которых представлены па рис..5, б.

Рис.4 Кинетические кривые изменения Тока при анодировании сплавов в Цотенцнодннямйческом режине

, —-------■- _ „I----'-----~-

ю гч 30 . «о 1» « » 1а о^нач*

Рис .5 Зависимость токов утечки Рис.б Зависимость пробивного , от та тцины пористого ' напряжения от толщины

оксида пористого оксида

. Из рисунков видно, что собственно пористый оксид обладает сравнительно низкими электрофизическими свойствами. Поэтому были разработаны специальные методы для заполнения пор, позволившие улучшить эти параметры на порядок. Кроме, это. о, были изучены геплофизические свойства системы «ачюмнций - пористый оксид». Для согласования температурных коэффициентов линейного расширения

алюминия (24-Ю-6 град-1) и пористого оксида (б-КИград-1) был предложен комбинированный режим анодирования, позволяющий сформировать специальный переходной слой на границе раздела алюминий - пористый оксид, который снижает внутренние напряжения в оксиде и обеспечивает его целостность (отсутствие трещин) до температуры 300 - 350°С.

В четвертой главе представлены результаты практического использования результатов исследования и разработки счетчика жидкости с интегральным электронным счетным блоком, приведенных в ' первой, второй и третьей главах.

Полученные в первой главе результаты исследования причин отказов ЖК-индикаторов, работающих в жестких климатических условиях, позволили разработать базовый технологический процесс их сборки (рис.7). Особенностью этого технологического процесса, является применение металлических выводов (т.е. вместо анизотропной токопроводящей резины) и применение периметрической герметизации, защищающей подверженные коррозии участки ЖК-индикатора и применение струйной отмывки под высоким давлением вместо традиционных химических обработок в ваннах.

Формирование сигнального электоола

Формирование знакового электрода

Сборка и заполнение ЖК-ячейки

Формирование жестких выводов

О ОЬ , .OUUtl.fl 1

.......

0Щ " :

Й1«1Е„.

—. 1 ■

эйаГ^1

® I Г. ч . II ■

Приклейка жестких выводов и периметрическая герметизация

Рис. 7 Технологический процесс сборки ЖК-индикатора

Другой особенностью повышения надежности ЖК-индикатора является усовершенствование топологии металлизации, заключающейся в утолщении топологической части ЖК-индикатора.

На рис. 8 показана плата счетчика воды с распаянным ЖК-индикатором повышенной надежности.

Рис. 8 Плата счетчика с установленным ЖКИ

Разработана конструкция и технологический процесс изготовления базового электронного блока, обеспечивающего ресурс автономной работы 5 лет и более. Разработанная конструкция и технологический маршрут изготовления электронного счетного блока позволили максимально использовать технологическую базу, существующий парк оборудования и технический персонал ГП« Завод Электроника ».

Разработана конструкция и технология изготовления однострунного крыльчатого гидроблока.

Проведены испытания крыльчатых одноструйных счетчиков воды. Показано, что применение электронного счетного блока с микроконтроллером позволяет корректировать характеристику счетчика и тем самым минимизировать его погрешность рис.9, жирной линией выделена допустимая область погрешности.

На рис.10 представлено фото счетчиков холодной и горячей воды с электронным счетным блоком.

л'/. '5

♦2 I -2

3 А

В А

О тс*

<?

—

—+1

0,03 ш № № «« « <4 <И и й*'/ч }

А

Г

Рис. 9 График зависимостей погрешности счетчиков после уточнения и введения коэффициентов погрешности К| и Кз

Г -

Рис.10 Счетчики холодной и горячей воды с электронным счетным блоком

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения данной работы решены следующие задачи:

1. На основе проведенного анализа показана конкурентоспособность и перспективность квартирных крыльчатых счетчиков воды с интегральным электронным счетным блоком, заключающаяся в расширенных сервисных функциях, которые

невозможно осуществлять н механических счетчиках воды, а такде разработаны счетчики, воды, обеспечивающие преимущества перед механическими Счетчиками воды [8, 11).

2.На основании разработанных требовании к индукционному мпкродагчику вращения крыльчатки pajpaGonui.i микросхема микромопшого индукционного .датчика вращения крыльчатки, исключающая необхолнмость использования магнитов в кс тструкнин счетчика, изучены особенности поведения характеристик индукционного микрсдоатчика в составе счетчика поДы. Сформулированы конструктншю-те.хНоло!ические ограничения счетчиков с интегральным электронным счетным блоком и индукционным датчиком [2,10].

3. Впертые пре;июжена модель увеличения точности счетчика. Получено математическое выражение, описывающее зна"енне текущего коэффициента коррекции, которое позволяет существенно снизить погрешность счетчика. Разработана микрогхема (микроконтроллер) счешоП част электронного счетного блока, реализующая предложенный алгоритм работы. Изучены особенности работы микроконтроллера в реальных условиях работы счетчика. Установлено, что на определенных режимах работы счетчика формируется ошибка счета, носяшая периодический хграктер из-за ограниченного быстродействия микроконтроллера. Усыновлено, что в случае несовпадения режимов работы крыльчатки с табличными опорными режимами происходит увеличение погрешности счета по сравнению с минимально достижимой [1, 5, 6,9].

4. Впервые разработанный в рамках Этой работы микроконтроллер позволяет считывать информацию с информационного табло счетчика по кабелю на расстояние до 50 метров, что исключает необходимость входа в квартиру пользователя для контроля и съема показаний счетчика [1].

5. lía основе изученных конструктивно-технологических ограничений индукционного датчика вращения крыльчатки и микроконтроллера вычислителя и основных требований к условиям эксплуатации счетчиков разработаны:

технологический процесс изготовления и конструкция жндкокрис1аллического информационного табло с повышенной надежностью для работы в тяжелых условиях эксплуатации счет чика;

- разработана технология и Конструкция Печатной платы на основе алюминия, обеспечивающая надежное экранирование, высокочувствительного датчика вращения крыльчатки от. помех;

- впервые разработана конструкция, технологический процесс, комплект технологической оснастки, прессформ для тзготопления н

сборки базовой конструкции интегрального электронного счетного блока [3,4].

6 В результате работы получен и обобщен большой научно-технический задел для проектирования, разработки и внедрения технологических процессов и конструкций квартирных крыльчашх счетчиков жидкостей с интегральным электронным счетным блоком, отвечающих современным требованиям. ЭТзготрвлено и реанизошпт потребителю более 4 тыс. счетчиков в Республике Беларусь и России, а также разработаны макетные образцы газовых счетчиков с интегральным электронным счетным блоком, что являлся существенным решегием проблем импортозамещепня для Республики Беларусь [7,11].

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Бакуменко. В.И., Белоус А.И., Попов Ю.Ц., Ивашутпч W.H. Однокристальный микроконтроллер для электронных систем учета расхода жидкостей и г^зов // Электронные компоненты - 1999. - № 1-2. - С.2-4.

2. Бакуменко В.И., Попор Ю.Н.,Понфиденко А.К.,Белоус А.И., Воцтешсиюк В.И.Микросхема расходомера для электронных систем учета расхода жидкостей и газов //Электронные компоненты - 1999. -К. 5. - С. 34-36.

3. Bakumenko V., Panichev М, Popov Yu., Meshkov«. S. Design and mass praduciirn of LCDs for hard environment operation // The 7 th International Sympe ium of Advanced Display Technologies. Proceedings.-Minsk t , 1998,-P, 135-139.

4. Bakumenko V., Punicbev M,, Popov Уи., Meshkova S. M inufacturing of thin glass LCDs Я The 7 th International Symposium of Advanced Pisplay Technclogies. Proceedings.-Minsk 98,1998,- P. 140-142.

5. Бдкумевко В.И., Н?пов 10.П., Войтешоно^- B.B. Исследования работоспособности микросхемы с кусочно-ломанной аппроксимацией криво!! погрешности для расходомера воды с электронным счетным медаш..,ыам II Материалы {Международной научно-технической конференции « Ионые информационные технологии в науке и производстве». - Минск, I99S.-C.347-349.

6. Бакуменко В.Ц., П0П°» Ю.П. Исследование характеристик расходомера горячей и холодной воды с электронным счетным блоком и плавающими коэффициентами коррекции Н Материалы Международной научно-технической конференции «Новые цнформационные технологии в науке и производстве». - Минск, 1998.-С.355- 357.

7. Еакуменко В. II., Попов Ю.П. Электронные квартирные счетчик I холодной и горячен воды // « Известия Белорусской инженерной академии ». - 1998. - № 2(6) /2. - С. 180.

8. Бакуменко В.П., Попов Ю.П. Сравнительный анализ методов передачи информации от крыльчатки к счетному блоку для Квартирных расходомеров и выбор наиболее перспективных методов // « Известия Белорусской инженерией академии». - 1998. - Г' 2(6)/ 2. -

9. Багмменко В.И , Попой iÖ.II., Ивашутич И.Н. Метод снижения погрешности показаний электронного расходомера II i( Известия Белорусской инженерной академик». - 1998. - №2(6)12. - С.181

10.Бакуменко В.И., Попов IO.Г , Вожешонок В.В. Микромошннй датчик вращения турбины расходомера воды II « Известия Белорусской инженерной академии». - 1993.- № 2(6), 2. - С.183.

11.Бакуменко В.И., Попов Ю.П., Ярошснич Ж.В. Электронный микромощный счетный блок ¡тi расходомеров всех видов энср| оносителей // Актуальные проблемы твердотельной злектрои"кп и микроэлектроники: Труды шестой международной научно-технической конференции, Тшанрог, 6-11 сентября 1999г. / Тшанрогский государственный университет информатики и радиоэлектроники. Таганрог, 1999,-С. 17.

С.182.

ГЭЗКШЕ

Бакуыенка Вадерый luana «¡ч. Раслрацоука штэгральных электронных л1чылынкау вадкасцсй.

Ключавыя слоны: дпылыпм, шдукцыйны м!крамагутны датчик, кусочна-лшейния ап'рашмацыя, хшнасць, б,иавы электронны ладшкопы блок, порыс че анадзфананне AL, щчырае анадзфананне ÁL, шчылмше анадл'рашшне AL, бягучы казфщыент карэкцьн,' апорны каэфшыент карэккьп.

Прапаналана класк|лканЫ)1 тэхшчных рашэнняу лиатэрпых л^ылинчкау вады т мехашчним i электронным пидошоиым блокам.

Паказапи, што на аенове базавага элекгропнага над.'пкоЕага блока магчыма рашоние праблем у лнпллыпках вады, газа, „электразнергн, цеплаэ^ергп. Пры гэгым выраилпоцца приблсмы надзеннасщ, бяспек1, камфорту лнегазахаувапни i дакладшга улшу.

Прашнииана класчфшацыя ¡ аналЬЫстем пдраблокау крыпьчатых лнтылыпкау лады. На аенове раенрацаианых прынынкау аналпа выбрана на1оольш нерснекгыуния канструкцын.

Атрыыина аналпычнае абагульнсине выражения Оягучага казфщыента па основе эксперыментадьна, аызиачаемых. апорных казфщыенгау карэкпьн, як1я дазвалякжь значпа знпщь хюнасть 'лншшыпка На прикладах граф1чнага мадгляиания наказана работа вылнтлын'на, яk¡ забяспечвае ¡стошае зшжэнне xiSiiaeui липллыпка, пакззаны магчымыя ацхшенш xiünaui ад тэарэтычнай.

Распрапаваны тэхналагтчны працзе ЖК-шдыкатарау паиыишнай 1/адзенн<ш' hkíh забяспечвающ. ¡x работу у жорстыХ юнматычиых умовах.

Распрапаваны тэхньлштчны пранэс друкаванан плат ы з дапамоган (Юрыстага i шчьш.нига анадиранання AL, jíkí забяспичвае иалзсГпше зкрашраванне элементиу ьпкрамагу niara мшрадатчыка i mu Сиззоойную работу.

РаспрацаЕапы комплекс тэхналапчных працзсау i капструкцый лнылынкау вады е;апыяпариага тыну i лиылыпкау вады з дыстаниынным здыманнем шфармацьн, ЯК1Я дазваляюць атрммоувнць ¡нфармадьпс зб пыкарыстлннай ыадзе без доступу кантралерау у квагэту да карьяетальшка. Аснбл1васцд> гэгьи тэхналйтчных нрацэсау i капструкцый з'яуляецца тое, u.io яры грунтуюциа на айчыпных матэрыял'ах, каыплектаваных i абеталяванж

I'F/ЗЮМЕ

Бакумепко Валерий Иванович. Разработка Интегральных ЭлсктронНУх счетчиков жидкостей.

Ключевые слова: счетчики, индукционный мнкромопщый датчик, кусочно-линейная аппроксимация, погрешность, базовый электронный счетный блок, пористое анодирование AL, Плотное анодИроват.с AL, текущий коэффициент коррекции, ont ный коэффициент коррекции.

Предложена классификация технических решений квартирных счетчиков воды с механическим и электронным счетным блоками. Hii ее основе также могут быть предложены новые конструкции счетчиков.

Показано, что на основе базового электронного счетного блока возможно г тление проблем в счетчиках воды, таза, электроэнергии, теплоэперпш. При этЬм решаются проблемы надежности, безопасности, комфорта, энергосбережение и точного учета.

Предложена классификация и апатит систем гидроблоков кр' льчатых счетчиков воды. На осноде эыработаННых принципов анализа выбрана наиболее перспективная конструкшг.

Получено аналитическое обобщенное выражение ortj дделения текущего коэффициента коррекции на основе экспериментально определяемых опорных коэффициентов Koppei дни, позволяющее значительно снизить погрешность счетчика. На Примерах графического моделирования показана работа Вычислителя, обеспечивающего существенное снижение погрешности счетчику, показаны возможные отклонения погрешности от теоретической.

Разработан технологический процесс ЖК-ннднкаторой Повышенной надежности, обеспечивающий Их работу в жестких климатических условиях.

Разработан технологический Процесс печатной платы с помощью пористого и плотного анодирования AL, обеспечивающий надежное экранирование элементов микромоШного микродатчика и его бессбойнуго работу.

Разработан комплекс технологических процессов и конструкций счетчиков воды стационарного тмНа н счетчиков воды с дистанционным съемом информации, позволяющие получать информацию об используемой воды без доступа конгрелеров в квартиру к пользователю. Особенностью этих технологических процессов и конструкций является то, что оНг базируются на отечественных материалах, комплектующих и оборудовании.

SUMMARY

Valery 1. Bakumenko. Development 0f integral electronic liquid-How meters.

Key v.ords: liquid-flow iiieters, variable reluctance rnipropowerful 'lickup, piecevvise-linear pproximation, prror, basic electronic counting block, AL porous wodizatiop, AL dense anqdization, current correction factor, supporting correction factor.

Classification of liquid-flow meters designs for flats with rncrjianic und electronic counting blucks is suggested. New designs of liquid-flow meters can be suggested on its basis.

It is shown that solving of different problems in liquid-flow meters, gas meters, electricity meters, heaf power meters on the basis of the basic electronic counting block is possible. At the same time the problems of reli.bilit>, safety, comfort of energy safety and precise metering aie solved.

Classification and analysis of hydroblocks' systems for impeller liquid-flow meters are suggested. The most perspective design is chosen on the basis of the worked out analysis Principle.

Analytical generalized expression for the determination of the current correction facior decreasing the meter error considerably is obtained on tfie basis of experimental! v determined correction abutments factors. The work of 'calculator p.oviding substantial decrease of the meters error is illustri^ted by the examples of graphical simulation, possible error deviations against theoietical ones are shown.

t Technological process of LCDs with improved relifoility manufacturing providing their operation in strict environmental conditions is worked out.

Technological process of PCB manufiicttuing with the help of AL porous and dense anodization providing reliable screening of the elements of micropowerful microsensor and its trouble-free operation is worked out.

Complex of t 'chnological proc >ses and liquid-flow meters' designs both stationary and with remote information pick up providing information reading without access to the users fiats is worked out. the characteristic property of these teciinological processes and designs is that they are based on .pijtive materials, complete sets end equipment.