Научно-популярный образовательный ресурс для юных и начинающих радиолюбителей - Popular science educational resource for young and novice hams

Основы электричества, учебные материалы и опыт профессионалов - Basics of electricity, educational materials and professional experience

Раздел

Внимание

Полезности

Книжки

Labirint.ru - ваш проводник по лабиринту книг

Детям

КОНКУРС

language

Поиск junradio

Радиодетали

ОК

Сервисы

Покупка - продажа
Фото и изображений

Выгодный обмен
электронных валют

Интересно

Ставки на спорт

Есть свободное время?
Можешь немного подработать.

Друзья JR

JUNIOR RADIO

Ультразвуковой дальномер (эхолот)

Статьи публикуются по мере поступления. Для упорядоченного тематического
поиска воспользуйтесь блоком "Карта сайта"

Ультразвуковой дальномер пригодится в работе по дому и на приусадебном участке, с его помощью можно определить, например, глубину водоема или высоту построек. Да и вообще это замечательная игрушка, с которой никогда не скучно. Расстояние прибор вычисляет по запаздыванию эха, отраженному от препятствия. Ультразвуковой генератор прямоугольных импульсов построен на микросхеме IC2 типа 555. Частоту его генерации можно установить равной примерно 40 кГц с помощью резистора VR1.

Ультразвуковой сигнал промодулирован сравнительно низкой частотой генератора на IC1, построенной на основе таймера того же типа. Они есть в продаже, но при желании их можно заменить отечественным аналогом КР1006ВИ1. Сигнал с выхода IC2 поступает на логическую микросхему IC3 типа 4069 (аналог — ЛН2), которая «раскачивает» ультразвуковой излучатель Тх. В его качестве можно использовать как импортный пьезоизлучатель типа BQ, так и наш МУП-3. Эхо, отразившееся от препятствия и поступившее на вход усилителя IC4, содержащего два операционных усилителя (микросхема NJM 4580D), усиливается примерно в 1000 раз и поступает на амплитудный детектор, построенный на диодах D1 и D2. Полного аналога микросхема NJM 4580D не имеет, можно попробовать использовать два малошумящих операционных усилителя, например, 140УД6.

Вместо импортных диодов 1SS106, если не достанете, можно включить КД524. Продетектированный сигнал поступает на компаратор напряжения, собранный на ОУ IC5 (LM358N). Вместо нее можно использовать все ту же 140УД6. Цифровую микросхему IC6 (тип 4011) можно заменить на K176ЛАA7, IC7 4069 — на ЛН2. В качестве стабилизатора напряжения 1С 10 — микросхема типа 78109 — можно ис-пользовать аналог КР1157ЕН901А. А вместо IC8 (4553) — КР15614000В. Транзисторы TR1-TR3 типа 2SA1015, управляющие жидкокристаллическими индикаторами, можно заменить на любые кремниевые маломощные прямой проводимости, например, КТ3107Б. В схеме использованы: резисторы R1 — 9,1 мОм, R2 — 150 кОм, R3 — 1,5 кОм, R4 — 8,2 кОм, R5 — 10 кОм, R6 10 кОм, R7 — 1 мОм, R8 100 кОм, R10 — 10 кОм, R11 — 10 кОм, R12 — 1 мОм, R13 — 47 кОм, R14 -10 кОм, R15, R16 — 10 кОм, R17 — 100 кОм, R18 — R24 — 1 кОм, R25 — 1 кОм, VR1 — 10 кОм, VR2 — 20 кОм, VR3 — 1 кОм. Конденсаторы С1 — 0,01 мкФ, С2, С4 — С5, С8, СИ, С16, С19 — С21, С22 — 0,1 мкФ; С12 — С12 — 0,01 мкФ; СЗ, С6, С7, С9, СЮ, С15, С17, С18 — 1000 пкФ, С14 — 2200 пкФ. Диоды Dl, D2 — 1SS106, D3 — D5 — 1S1588 (их можно заменить любыми высокочастотными,
например, германиевыми Д9).

В качестве ультразвукового излучателя и приемника можно использовать, как сказано, аналоги типа МУП-3 либо микрофоны ВМ1. Для настройки собранного прибора, поставьте рукоятку перемененного резистора VR3 в среднее положение. Направьте датчик излучателя на любой плоский объект на расстоянии 1 м. Отрегулируйте положение движка переменного резистора VR2 так, чтобы на дисплее появились цифры 1.00. Помните: температура воздуха влияет на скорость распространения звука и на показание дальномера.

А если вы решите измерять глубину реки или пруда, делайте поправку, памятуя, что в воде ультразвук распространяется гораздо быстрее, чем в воздухе.

Ультразвуковой локатор(эхолот) на транзисторах

Локатор состоит из трех электронных блоков. Один — генерирует и излучает ультразвуковые колебания, два другие — принимают ультразвуковое эхо и превращают в слышимые ухом звуковые колебания низкой частоты. Другими словами ультразвуковые сигналы улавливаются двумя разнесенными на некоторое расстояние микрофонами и поступают на два наушника. Конечно, описываемая здесь конструкция не столь совершенна, как природный аппарат тех же летучих мышей или дельфинов. Это всего лишь опытная разработка, позволяющая в какой-то степени приблизиться к оптимальному решению. Но на ее основе можно создавать и более сложные устройства. Схема генератора изображена на рисунке 1. Источником колебаний ультразвуковой частоты служит собранный на транзисторах VT3 и VT4 узел, где цепочка из элементов R7, С4 задает частоту около 30 Гц. Чтобы в дальнейшем превратить эти колебания в слышимый звук, они передаются в виде групп импульсов с частотой около 1000 Гц.

Такую модуляцию обеспечивает симметричный мультивибратор на транзисторах VT1, VT2 с частотозадающими элементами — CI, R3 и С2, R2. Пока транзистор VT2 заперт и на его коллекторе присутствует напряжение 4,5 В (соответствует напряжению источника питания GB1), ультразвуковой автогенератор работает и связанная с коллекторной нагрузкой R8 транзистора VT4 пьезоизлучающая головка ВА1 выдает очередную группу импульсов. Воспринимают же отраженные сигналы микрофон ВМ1 (второй канал полностью идентичен) (рис.2), присоединенные ко входу 2 микросхемы DA1. Особенностью последней является высокое усиление и весьма значительное (около 2 мОм) входное сопротивление, отвечающее выходному сопротивлению пьезоэлектрического микрофона. В этом качестве использован излучатель АК176. Детектор микросхемы выдает на выходе колебания звуковой частоты 1000 Гц. В дальнейшем они поступают в усилитель на транзисторах VT1, VT2. Нагрузкой усилителя служит телефон BF1 — один из стереонаушников с сопротивлением 20... 40 Ом. Когда препятствие расположено прямо по курсу, громкость звука в обоих телефонах одинакова. Если же помеха находится справа и слева, ультразвуковое «эхо» воспринимается каждым ухом по-своему, и это позволяет получить объемное представление о ее расположении. Поскольку все три блока располагаются рядом, целесообразно подключить их к общему источнику питания GB1. А чтобы сигнал-эхо не попадал на микрофон напрямую, расположите экранированный излучатель несколько спереди микрофонов. Однако сборка — это еще полдела.

Важно настроить макет, добиваясь максимально возможной эффективности его работы. Для проверки работоспособности устройства разместите акустические приемники симметрично напротив излучателя. Подбором резистора в цепи коллектор—база первого каскада звукового усилителя одного из каналов уравняйте громкость сигналов в обоих наушниках. Удаляя излучатель от микрофонов, оцените дальность их прямой связи. Расположив приемный и передающий элементы соответствующим образом (излучатель вынесен вперед), направьте излучение на расположенные вокруг предметы, оценивая эффект пеленгации. При необходимости немного разнесите микрофоны или снабдите их небольшими рупорами. Опытным путем определите влияние изменения ультразвуковой и звуковой частот, подбирая номиналы элементов частотозадающих цепей (прежде всего, конденсаторов). Вряд ли стоит испытывать устройство на слишком больших расстояниях от объектов, ведь в таком случае сигнал будет отражаться сразу от нескольких преград, и это затруднит ориентирование. Если опытная проверка дала положительный результат, конструкцию можно собирать «набело». Закрепите излучатель и микрофон в неизменном положении непосредственно на головном уборе, например, на бейсболке. Соедините телефоны с приемными блоками гибкими проводами, как обычные стереонаушники. При желании можно повысить чувствительность конструкции, добавив дополнительные каскады усиления.

Ю.ПРОКОПЦЕВ

Просмотров: 7199 | Добавил: Chinas | Рейтинг: 5.0/1