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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA L'uso degli ultrasuoni. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / L'elettronica nella vita di tutti i giorni L'uso degli ultrasuoni è un'altra direzione nello sviluppo dei rilevatori di prossimità. La figura 1 mostra come funziona un tale dispositivo. La parte superiore della figura mostra una possibile configurazione quando trasmettitore e ricevitore dell'ultrasuono sono contrapposti. Finché nulla impedisce agli ultrasuoni di raggiungere completamente il ricevitore, il circuito è in attesa. E solo l'intruso, situato tra l'emettitore e il ricevitore, può impedirlo.
Un tale dispositivo può fornire un livello di affidabilità molto elevato. Dopotutto, qualsiasi diminuzione del livello del segnale del trasmettitore o anche la cessazione del suo funzionamento in generale sarà considerato dai circuiti del ricevitore come un pericolo. Gli esempi precedenti possono verificarsi semplicemente quando il trasmettitore è disabilitato. La parte inferiore della figura mostra un'altra disposizione efficace di ricevitore e trasmettitore. In questo caso, l'ultrasuono viene riflesso da un oggetto solido a distanza e arriva al ricevitore. Il segnale emesso dal trasmettitore deve essere sufficientemente forte. Naturalmente, qualsiasi oggetto che intralcia il suono attiverà un allarme. È possibile un altro modo di utilizzare il dispositivo. In questo caso, il suono raggiunge il ricevitore solo rimbalzando sul ladro in prossimità del trasmettitore e del ricevitore. Tutti i metodi descritti sono buoni, quindi scegli quello che meglio si adatta alle tue condizioni. Watchdog ad ultrasuoni con ricevitore e trasmettitore separati La figura 1 mostra un diagramma schematico di un trasmettitore ad ultrasuoni. Si basa su un timer di tipo 555 e la frequenza di funzionamento è determinata dai valori delle resistenze R1 e R4 e del condensatore C1.
Il trasduttore ultrasonico TR1 fornisce il massimo ritorno alla propria frequenza di risonanza, il che significa che deve essere alimentato a questa frequenza. Se durante il funzionamento del dispositivo la frequenza del generatore del trasmettitore "fluttuerà", ciò ad un certo punto porterà ad una diminuzione del livello del segnale emesso dal trasmettitore, ad es. causerà un falso allarme. Per aumentare la stabilità della frequenza del generatore, viene creato un feedback attraverso il condensatore C3. L'emettitore stesso diventa simile a un circuito risonante, il cui segnale è massimo alla frequenza di risonanza. Pertanto, il feedback positivo indotto mantiene il generatore alla frequenza naturale dell'emettitore e restringe l'intervallo di sintonia del suo resistore R4. Per aumentare ulteriormente la stabilità della frequenza, alimentare il circuito da un alimentatore stabilizzato. Ma devo dire che i picchi di tensione di alimentazione fino a 1 V non causano né uno spostamento di frequenza né una diminuzione del livello del segnale di uscita. Il trasmettitore è assemblato su una scheda di materiale isolante e collocato in una custodia di metallo o plastica. Durante l'installazione, fai attenzione, ma in generale lo schema non è fondamentale per la disposizione delle parti e seleziona il design a tua discrezione. Dal momento che ci sono poche parti nel trasmettitore, sarebbe bello posizionare sia la scheda che l'emettitore in un unico alloggiamento. Inoltre, i cavi di collegamento lunghi che portano all'emettitore influiscono negativamente sul funzionamento del circuito. Ma se ancora non riesci a fare a meno dei fili, falli lunghi non più di 15 cm. Quando tutto il lavoro preparatorio è completato, iniziare a configurare il trasmettitore. Il compito è sintonizzarlo sulla frequenza naturale dell'emettitore. Se hai un oscilloscopio, collega il suo filo di segnale al punto di connessione dei condensatori C2 e C3 e la "terra" al filo comune del circuito. Impostare l'interruttore della gamma di guadagno su 1 V/div. Il resistore R4 ottiene un aumento significativo dell'ampiezza del segnale sullo schermo dell'oscilloscopio. Il segnale massimo mostra che ci siamo sintonizzati sulla frequenza di risonanza. Questa singola operazione di messa a punto del trasmettitore può essere rimandata fino al momento in cui il ricevitore sarà pronto. Il circuito del ricevitore è mostrato in Fig.2.
I transistor Q1, Q2 e Q3 formano un noto amplificatore a tre stadi, il cui compito è aumentare il livello del segnale ricevuto fino a un valore in cui può essere rilevato e trasformare il transistor Q4 in uno stato aperto con il risultante tensione costante. Il guadagno complessivo del circuito è controllato da un resistore variabile R13 incluso nel circuito emettitore del transistor Q3. Dal collettore di questo transistor, il segnale viene inviato al raddrizzatore con un raddoppio della tensione. La tensione CC generata attraverso il condensatore C5 crea una polarizzazione alla base del transistor Q4 attraverso il resistore R12. L'assemblaggio del ricevitore non è praticamente diverso dall'assemblaggio del trasmettitore. In quanto lì, i fili che collegano il sensore a ultrasuoni al circuito dovrebbero essere mantenuti il più corti possibile. Metti la tavola finita in una custodia di metallo o plastica. Messa in funzione del dispositivo Se segui l'immagine in alto in Fig. 3.20, il primo passo per verificare il funzionamento del circuito dovrebbe essere quello di determinare la distanza tra ricevitore e trasmettitore. Scegli un luogo dove non ci sono correnti d'aria. Posizionare l'emettitore del trasmettitore ad un'altezza di 1 m dal pavimento, dirigendolo verso uno spazio aperto. Applicare alimentazione temporanea al ricevitore. Impostare il resistore R13 sulla posizione della resistenza più bassa, che corrisponderà al guadagno massimo. Collegare un voltmetro CC ai terminali Liv. Se l'ampiezza delle onde ultrasoniche è sufficientemente alta, il voltmetro mostrerà una tensione quasi uguale alla tensione di alimentazione. Allontanarsi lentamente con il ricevitore dall'emettitore del trasmettitore. Da qualche parte, le letture del voltmetro inizieranno a saltare, a volte anche a zero. Successivamente, ridurre la distanza di 30-60 cm, assicurandosi ancora una volta che il dispositivo funzioni in modo affidabile. Quando si installa un allarme a ultrasuoni, ci sono alcune linee guida chiare da seguire. 1. Non mescolare nell'area in cui il condizionatore d'aria funziona in modalità soffiante. In caso contrario, l'allarme verrà attivato ogni volta che viene commutato. Come accennato in precedenza, è possibile disporre il trasmettitore e il ricevitore in modo tale che quest'ultimo percepisca il suono riflesso da qualsiasi superficie solida. Potrebbe essere una pila o una porta. L'abbigliamento umano riflette male e, al contrario, assorbe bene gli ultrasuoni. Quando qualcuno attraversa una delle travi, suona l'allarme. Se la porta era inserita, il dispositivo reagirà all'apertura. L'emettitore del trasmettitore e il sensore ultrasonico del ricevitore si trovano a una distanza non superiore a 5 cm l'uno dall'altro, mentre il dispositivo è in grado di "notare" una persona o qualsiasi oggetto a pochi centimetri da lui. Ovunque installi la tua creazione, non dimenticare quanto segue: non sintonizzarti sulla massima sensibilità e utilizzare il dispositivo in condizioni ambientali avverse. Dispositivo di segnalazione con ricevitore e trasmettitore combinati Lo schema della prossima guardia ultrasonica è mostrato in Fig.1. Il circuito è insolito in quanto, sulla base di un microcircuito, contiene un generatore di trasmettitori e funziona anche come ricevitore selettivo del segnale riflesso. Per questo viene utilizzato un microcircuito 567, che contiene una sorgente di segnale e il suo ricevitore.
Diamo un'occhiata più da vicino a come un circuito che svolge funzioni di doppio lavoro. Le onde vengono percepite da un sensore piezoceramico, dopodiché vengono amplificate da una cascata sul transistor Q2 e inviate al pin 3 del microcircuito, e la frequenza del segnale è esattamente uguale a quella generata dal microcircuito stesso. A differenza del dispositivo precedentemente descritto, in questa situazione non è più importante quanto la frequenza possa discostarsi da quella originariamente impostata. La frequenza operativa è determinata dai valori della catena di resistori R3 e R6 e dalla capacità del condensatore C3. È regolato da un resistore variabile R6. Con determinate valutazioni delle parti, può variare da 8 a 25 kHz e, in ultima analisi, è determinato dai sensori piezoelettrici utilizzati. Dal pin 5 del microcircuito, un segnale rettangolare viene inviato alla base del transistor Q1, che è collegato secondo un comune circuito collettore. Come carico di questo transistor, è collegata una catena di resistore R5 e un altoparlante a bassa resistenza. Quando all'ingresso del circuito arriva un segnale di ampiezza sufficiente, il LED è acceso ei terminali A e B sono contatti normalmente chiusi. Nel caso in cui l'ampiezza del segnale diminuisca o sia completamente assente, l'uscita del circuito passa allo stato aperto. Altrimenti, questo dispositivo può essere utilizzato secondo qualsiasi configurazione proposta in Fig. 3.20. Francamente, il circuito funziona meglio alle alte frequenze audio che a quelle ultrasoniche. L'ultima parola sulla frequenza operativa è detta dall'emettitore e dal sensore piezoelettrico utilizzati nel dispositivo. Per quelli elencati nell'elenco delle parti applicabili, la frequenza varia da 8 a 16 kHz. Se non sei soddisfatto di tali frequenze, devi solo scegliere un'altra "coppia, poiché il circuito stesso può funzionare a frequenze fino a 25 kHz. Il limite superiore è limitato solo dalle capacità del microcircuito. Ma non dovresti essere particolarmente zelante, poiché per frequenze superiori a 43 kHz è già difficile selezionare un emettitore e un sensore piezoelettrico. Completo di due convertitori proposti, il circuito funziona molto bene ad una frequenza di 12 kHz. E non fa paura che venga ascoltata. Dopotutto, quasi nessuno osa discutere con lei. E i topi, a quanto pare, preferirebbero un posto diverso da questo. Assemblaggio del circuito Le parti del circuito sono montate su una scheda di materiale isolante e, poiché non ce ne sono così tante, la densità di montaggio non ne pregiudica il funzionamento. In questo progetto non è necessario posizionare il sensore piezoelettrico e l'emettitore in prossimità del circuito stesso. Ma poi è desiderabile utilizzare fili schermati per ciascun convertitore. In questo modo eviterai un collegamento diretto tra l'uscita e l'ingresso del circuito. Messa in funzione del dispositivo. Dopo aver verificato la corretta installazione, collegare l'alimentazione del circuito. Questa potrebbe essere una sorgente da 6-9 V. Imposta il cursore del resistore R6 nella posizione centrale e dovresti sentire un cigolio acuto. Installare l'emettitore su un tavolo o altro supporto in modo che ci sia uno spazio libero di 3 m davanti ad esso. Tenendo in mano il sensore piezoelettrico, puntarlo verso l'emettitore. Il LED dovrebbe accendersi. Allontanarsi dall'emettitore con il sensore piezoelettrico, notate il punto in cui il led si spegne, questo significa che avete trovato il punto di massima sensibilità. Indichiamo i luoghi in cui è conveniente posizionare un tale allarme: - attraverso la stanza; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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