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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Ecoscandaglio del pescatore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Casa, casa, hobby Uno schema a blocchi che spiega il design e il funzionamento dell'ecoscandaglio è mostrato in fig. uno. Il generatore di clock G1 controlla l'interazione dei nodi del dispositivo e ne garantisce il funzionamento in modalità automatica. Gli impulsi rettangolari brevi (0,1 s) di polarità positiva da esso generati vengono ripetuti ogni 10 s. Con il loro fronte, questi impulsi azzerano il contatore digitale PC1 e chiudono il ricevitore A2, rendendolo insensibile ai segnali per tutta la durata del trasmettitore. L'impulso di clock in caduta attiva il trasmettitore A1 e il sensore emettitore BQ1 emette un breve impulso di rilevamento ultrasonico (40 μs) verso il basso. Contemporaneamente si apre la chiave elettronica S1 e si alimentano al contatore digitale PC7500 le oscillazioni della frequenza di riferimento di 2 Hz dal generatore G1.
Al termine del trasmettitore, il ricevitore A2 si apre e acquisisce la normale sensibilità. Il segnale di eco riflesso dal basso viene ricevuto dal sensore BQ1 e, dopo l'amplificazione nel ricevitore, chiude il tasto S1. La misura è completata e gli indicatori del contatore PC1 evidenziano la profondità misurata. L'impulso di clock successivo converte nuovamente il contatore PC1 nello stato zero e il processo si ripete. Un diagramma schematico di un ecoscandaglio con un limite di misurazione della profondità fino a 59,9 m è mostrato in fig. 2. Il suo trasmettitore è un generatore push-pull basato sui transistor VT8, VT9 con un trasformatore T1 sintonizzato sulla frequenza operativa. Il feedback positivo necessario per l'autoeccitazione del generatore è creato dai circuiti R19C9 e R20C11. Il generatore genera impulsi con una durata di 40 μs con riempimento RF. Il funzionamento del trasmettitore è controllato da un modulatore costituito da un unico vibratore basato sui transistor VT11, VT12, che forma un impulso modulante della durata di 40 μs, e da un amplificatore basato su un transistor VT10. Il modulatore funziona in modalità standby, gli impulsi di clock di attivazione passano attraverso il condensatore C14.
Il ricevitore dell'ecoscandaglio è assemblato secondo lo schema di amplificazione diretta. I transistor VT1, VT2 amplificano il segnale di eco ricevuto dal sensore emettitore BQ1, il transistor VT3 viene utilizzato nel rilevatore di ampiezza, il transistor VT4 amplifica il segnale rilevato. Un unico vibratore è assemblato sui transistor VT5, VT6, che garantisce la costanza dei parametri degli impulsi di uscita e la soglia di sensibilità del ricevitore. Il ricevitore è protetto dall'impulso del trasmettitore da un limitatore a diodi (VD1, VD2) e da un resistore R1. Il ricevitore utilizza uno spegnimento forzato del vibratore singolo del ricevitore utilizzando il transistor VT7. Un impulso di clock positivo entra nella sua base attraverso il diodo VD3 e carica il condensatore C8. Aprendo, il transistor VT7 collega la base del transistor VT5 del vibratore singolo del ricevitore al filo di alimentazione positivo, impedendo così che venga attivato dagli impulsi in arrivo. Alla fine dell'impulso di clock, il condensatore C8 viene scaricato attraverso il resistore R18, il transistor VT7 si chiude gradualmente e il ricevitore single-shot acquisisce una sensibilità normale. La parte digitale dell'ecoscandaglio è assemblata su microcircuiti DD1-DD4. Include una chiave sull'elemento DD1.1, controllata da un flip-flop RS sugli elementi DD1.3, DD1.4. L'impulso di inizio conteggio viene fornito al trigger dal modulatore del trasmettitore attraverso il transistor VT16, l'impulso di fine viene dall'uscita del ricevitore attraverso il transistor VT15. Il generatore di impulsi con una frequenza di ripetizione esemplare (7500 Hz) è montato sull'elemento DD1.2. Un circuito di feedback negativo è costituito dal resistore R33 e dalla bobina L1, che porta l'elemento ad una sezione lineare della caratteristica. Ciò crea le condizioni per l'autoeccitazione ad una frequenza determinata dai parametri del circuito L1C18. Il generatore è sintonizzato esattamente sulla frequenza specificata con un trimmer bobina. Il segnale della frequenza di riferimento viene inviato attraverso la chiave a un contatore a tre cifre DD2-DD4. Viene impostato allo stato zero dal fronte dell'impulso di clock che arriva attraverso il diodo VD4 agli ingressi R dei microcircuiti. Il generatore di clock che controlla il funzionamento dell'ecoscandaglio è assemblato su transistor di diverse strutture VT13, VT14. La frequenza di ripetizione dell'impulso è determinata dalla costante di tempo del circuito R28C15. I catodi indicatori HG1-HG3 sono alimentati da un generatore basato su transistor VT17, VT18 [2]. Il pulsante SB1 ("Control") viene utilizzato per testare il dispositivo. Quando lo si preme, il tasto VT15 riceve un impulso di chiusura e gli indicatori dell'ecoscandaglio evidenziano un numero casuale. Dopo un po ', l'impulso dell'orologio cambia il contatore e gli indicatori dovrebbero mostrare il numero 888, che indica che l'ecoscandaglio è in funzione. L'ecoscandaglio è montato in una scatola incollata da polistirene ad alto impatto. La maggior parte delle parti è posizionata su tre circuiti stampati realizzati in lamina di fibra di vetro con uno spessore di 1,5 mm. Su uno di essi (Fig. 3) è montato un trasmettitore, dall'altro (Fig. 4) - il ricevitore, sul terzo (Fig. 5 - parte digitale dell'ecoscandaglio. Le tavole sono fissate su una piastra in duralluminio delle dimensioni di 172x72 mm, inserita nel coperchio della scatola. I fori per l'interruttore di alimentazione Q1 (MT-1), il pulsante SB1 (KM1-1) e la presa VR-74-F del connettore coassiale XI sono praticati nella piastra e nel coperchio ed è anche ritagliata una finestra per gli indicatori digitali. L'ecoscandaglio utilizza resistori MLT, condensatori KLS, KTK e K53-1. I transistor KT312V e GT402I possono essere sostituiti con qualsiasi altro transistor di queste serie, MP42B - con MP25, KT315G-con KT315V. I chip della serie K176 sono intercambiabili con i corrispondenti analoghi della serie K561, invece del chip K176IEZ (DD4), è possibile utilizzare K176IE4. Se l'ecoscandaglio verrà utilizzato a una profondità non superiore a 10 m, il contatore DD4 e l'indicatore HG3 possono essere omessi. Gli avvolgimenti del trasformatore T1 sono avvolti con filo PELSHO 0,15 su un telaio con un diametro di 8 mm con un trimmer in ferrite (600NN) con un diametro di 6 mm. Lunghezza dell'avvolgimento - 20 mm. L'avvolgimento I contiene 80 giri con un tocco dal centro, l'avvolgimento II - 160 giri. Il trasformatore T2 è realizzato su un anello di ferrite (3000NM) di dimensione K16X10X4,5. L'avvolgimento I contiene 2X 180 giri di filo PEV-2, 0,12, l'avvolgimento 11-16 giri di filo PEV-2, 0,39. La bobina L1 (1500 giri di filo PEV-2 0,07) è avvolta tra le guance su un telaio con un diametro di 6 mm in vetro organico. Il diametro delle guance è 15, la distanza tra loro è 9 mm. Trimmer - dal circuito magnetico corazzato SB-1a in ferro carbonilico. L'emettitore-sensore ultrasonico dell'ecoscandaglio è realizzato sulla base di una piastra rotonda con un diametro di 40 e uno spessore di 10 mm di titanato di bario. I fili sottili (0,2 mm di diametro) sono saldati alle sue pialle argentate con la lega di legno. Il sensore è assemblato in una tazza di alluminio da un condensatore di ossido con un diametro di 45 ... 50 mm (l'altezza - 23 ... 25 mm - è specificata durante il montaggio). Al centro del fondo del vetro viene praticato un foro per un raccordo, attraverso il quale entrerà un cavo coassiale (RK-75-4-16, lunghezza 1 ... 2,5 m), collegando il sensore con l'ecoscandaglio . La piastra del sensore è incollata con colla 88-N su un disco di gomma microporosa morbida di 10 mm di spessore. In fase di installazione la treccia del cavo viene saldata al raccordo, il conduttore centrale - all'uscita del rivestimento del sensore incollato al disco di gomma, l'uscita dell'altro rivestimento - alla calza del cavo. Successivamente, il disco con la piastra viene spinto nel vetro, facendo passare il cavo nel foro del raccordo e il raccordo viene fissato con un dado. La superficie della placca titanio-nat deve essere approfondita nel vetro 2 mm sotto il suo bordo. Il vetro viene fissato rigorosamente in verticale e colato sul bordo con resina epossidica. Dopo che la resina si è indurita, la superficie del sensore viene levigata con carta vetrata a grana fine fino ad ottenere un piano liscio. Saldare la controparte del connettore XI all'estremità libera del cavo. Per stabilire un ecoscandaglio, è necessario un oscilloscopio, un frequenzimetro digitale e un alimentatore da 9 V. Accendendo l'alimentazione, verificare l'operatività del dispositivo di conteggio: se funziona, gli indicatori dovrebbero visualizzare il numero 88,8. Quando si preme il pulsante SB1, dovrebbe apparire un numero casuale che, con l'arrivo del prossimo impulso di clock, dovrebbe essere nuovamente sostituito dal numero 88,8. Quindi, imposta il trasmettitore. Per fare ciò, all'ecoscandaglio è collegato un sensore e all'avvolgimento 11 del trasformatore T1 è collegato un oscilloscopio funzionante in modalità standby sweep. Sullo schermo dell'oscilloscopio con l'arrivo di ogni impulso di clock, dovrebbe apparire un impulso con riempimento RF. Il trimmer del trasformatore T1 (se necessario, selezionare il condensatore C10) raggiunge l'ampiezza massima dell'impulso, che dovrebbe essere di almeno 70 V. La fase successiva è la creazione di un generatore di impulsi di frequenza esemplare. Per fare ciò, il frequenzimetro attraverso un resistore con una resistenza di 5,1 kOhm è collegato al pin 4 del microcircuito DD1. Ad una frequenza di 7500 Hz, il generatore è sintonizzato con un trimmer bobina L1. Se contemporaneamente il trimmer prende una posizione lontana dalla media, viene selezionato il condensatore C18. Il ricevitore (così come il modulatore) è meglio sintonizzato per gli echi come descritto in [I]. Per fare ciò, il sensore è fissato con un elastico alla parete terminale di una scatola di plastica con dimensioni di 300x100x100 mm (per eliminare il traferro tra il sensore e la parete, viene lubrificata con vaselina tecnica). Quindi la scatola viene riempita d'acqua, il diodo VD3 viene rimosso dal ricevitore e un oscilloscopio viene collegato all'uscita del ricevitore. Il criterio per la corretta impostazione del ricevitore, del modulatore del trasmettitore, nonché della qualità del sensore a ultrasuoni è il numero di segnali di eco osservati sullo schermo, risultanti da riflessioni multiple dell'impulso ultrasonico dalle pareti terminali della scatola. Per aumentare il numero visibile di impulsi, vengono selezionati i resistori R2 e R7 nel ricevitore, il condensatore C13 nel modulatore del trasmettitore e viene modificata la posizione del trimmer del trasformatore T1. Per regolare il dispositivo di ritardo all'accensione del ricevitore, il diodo VD3 viene saldato, il resistore R18 viene sostituito con uno variabile (resistenza 10 kOhm) e con il suo aiuto i primi due segnali di eco scompaiono sullo schermo dell'oscilloscopio. Dopo aver misurato la resistenza della parte introdotta del resistore variabile, viene sostituita da una costante della stessa resistenza. Dopo la sintonizzazione, il numero di segnali di eco sullo schermo dell'oscilloscopio deve essere almeno 20. Per misurare la profondità di un serbatoio, è meglio fissare il sensore su un galleggiante in modo che la sua parte inferiore sia immersa nell'acqua di 10 ... 20 mm. È possibile collegare il sensore a un palo, con il quale viene immerso in acqua per un breve periodo, durante la misurazione della profondità. Quando si utilizza l'ecoscandaglio su un'imbarcazione in alluminio a fondo piatto per la misurazione di profondità ridotte (fino a 2 m), è possibile incollare il trasduttore sul fondo all'interno dell'imbarcazione. In conclusione, va notato che nelle giornate di sole la luminosità degli indicatori digitali potrebbe essere insufficiente. Può essere aumentato sostituendo la batteria Korund (Krona) con una fonte di alimentazione con una tensione leggermente superiore, ad esempio una batteria composta da otto batterie D-0,25 (questo non richiederà modifiche al circuito e al design del dispositivo ). Letteratura
Autori:V. Voitsekhovich, V. Fedorov; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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