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無線電子工学および電気工学の百科事典 水音響信号装置。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / 日常生活におけるエレクトロニクス 水上での救助サービスの広範なネットワークにもかかわらず、通常は水上での行動規則の違反によって引き起こされる事故がまだあります. 救助者が直面する主なタスクの XNUMX つは、犠牲者をタイムリーに支援することです。 それは、苦しんでいる人、または溺れたばかりの人がどれだけ早く救助されるかによって異なります. この記事では、溺れている水泳者に信号を送るために設計された一連の装置について説明しています。 このキットは、スキューバギアを使用せずに浅い深さへの短期間のダイビングに関連する作業を実行する場合に必要です。 水中音響警報器は、潜水競技中に水中にいる間は不可欠です。 過度に長い、したがって生命を脅かす水中での滞在について無線機器を使用して信号を送るというアイデアそのものが、アマチュア無線家の注目に値します。 浅い深さでは事故が発生する可能性があるため、水深 1 ～ 2 m に長時間滞在しても反応するセンサーは普遍的ではありません。 呼吸や心拍の停止に反応するセンサーを設計する必要があるだろう。 水中ダイビングでのエレクトロニクスの使用、特に水中での信頼性の高い通信の確立の分野には、まだ多くの未解決の問題が残っています。 これにより、崇高で困難な任務において救助者を支援しなければならないアマチュア無線家の創造性の余地が開かれます。 溺れている人を自動的に知らせるための水中音響装置は、小型の自動送信機と XNUMX つの「任務」受信機で構成されています。 送信機は水泳選手の体に取り付けられ、受信機は水辺のレスキューポストに設置されています。 レスキュー ポストのいずれかの送信機から遭難信号を受信すると、ライトとサウンド アラームが自動的にオンになります。 装備の射程距離は約200m。 送信機 送信機のブロック図を図に示します。 回路図は図1です。 2は、浸漬センサー、時間リレー、および圧電セラミックエミッターを備えた超音波振動発生器で構成されています。 送信機の動作周波数は53kHzです。
送信機の信頼性と効率を高めるために、その電源は浸漬センサーの接点によってオンにされます。これは、0,2〜0,5 mを超える深さに浸漬したときに回路が発生するように調整されています。
タイムリレーは、スイマーが潜水する際に誤った信号を送信する可能性を排除し、潜水センサーが作動してからわずか 55 ～ 60 秒後に送信機をオンにします。 この保持時間は、訓練された水泳選手が水中で約 XNUMX 分間息を止めることができるという事実に基づいて選択されました。人が XNUMX 分以上水中に留まる場合は、生命の危険があるとみなされる可能性があります。 実際に、ダイバーが XNUMX 分以上水中に留まる場合がある場合、まず、水泳者が浸漬センサーの限界未満の深さまで上昇した後、アラームがオフになり、次に、受信機には追加の中継時間があり、その期間は必要に応じて広い制限内で調整できます。 外径 3 mm、内径 10 mm、高さ 30 mm の中空円筒の形状を持ち、感度が 26 ～ 28 μV/bar のチタン酸バリウム製のピエゾセラミック トランスデューサを使用して、送信機と受信機で超音波振動を受信します。 このような変換器の電気音響効率は約 25% です。 トランスデューサの円筒形状により、受信機と送信機の円形の指向特性を得ることができますが、動作波長に対するトランスデューサの高さの比率が十分に小さいと、指向特性が球形に近くなります。 それでも、円筒型トランスデューサの場合、放射線の空間特性 (受信) には、信号の強度 (感度) が低い領域があります。 送信機の低強度のゾーンと受信機の低感度のゾーンが一致する確率は小さいですが、これらのゾーンをまったく持たないことが望ましいです。 空間で完全な球状の均一な放射（受信）特性を得るには、装置に球状変換器を使用する方が効果的です。 超音波振動の発生器とタイムリレーは、P-1AとP-2タイプの13つのトランジスタT401とTXNUMXで行われます。 それらのXNUMXつ目はタイムリレーが組み立てられ、XNUMXつ目は発電機自体が組み立てられています。 発電機は、誘導フィードバックを備えたスキームに従って組み立てられます。 送信機は、直列に接続された 0,06 つの D-0,2 電池を電源として使用します。 水深 0,5 ～ 4,0 m 未満の場合、送信機は電気エネルギーを消費しません。 より深い深度では、タイム リレーが動作している場合、消費電流は 3,0 mA です。 放射モードでは、送信機は 6,0 mA の電流を消費するため、実際には、2 サイクル中のリチウム源の動作時間は、自己放電の時間によって決定されると考えることができます。 送信機の出力電力はXNUMXmW、音響パワーは約XNUMXmWです。 送信機部品の位置を図 4 に示します。
トランスミッタは、寸法が 15x22 mm の長方形の getinax ボード上のピエゾセラミック トランスデューサのハウジング内に取り付けられています。 トランジスタT2は、少なくとも60のゲインで使用されます。トランスTp1は、外径600 mmのフェライトリング（F-8）で作成されます。 巻線 I と II には、それぞれ 70 ターンと 9 ターンの PELSHO 0,17 ワイヤが含まれています。 最小の寸法を得るために、コンデンサ C1 は 12 個の並列接続された EMI 10 マイクロファラッド 3B コンデンサから組み立てられます。 変換器 (PKP) の下端は、getinaks の形状のカバーの溝に接着剤 88 で固定されています。 ふたには密封されたバッテリーコンパートメントがあります。 電池はカバーの底から交換し、2 本のネジで固定します。 底部のシールは、断面が 2x20 mm、直径が XNUMX mm の丸いゴム製ガスケットによって行われます。 浸漬センサーの概略図を図 5 に示します。 1. 浸漬センサーの接点グループ (K) は、トランスデューサーの上部カバー (VC) の内側に固定されています。 浸漬センサーの受信要素は、真菌の形で作られたサポートピン (XNUMX) です。
上部プラットフォームの直径は 10 mm です。 厚さ88～2mmの弾性ゴム(0,2)をカバーとサポートピンの上に接着剤0,3で接着します。 送信機を 0,2 ～ 0,5 m の深さまで浸すと、水圧下でサポート ピンがリミッターの奥まで移動し、接点が切り替わります。 深度センサーは、高さ 0,2 ～ 0,5 m の水柱の圧力 (約 40 g) に等しい負荷を使用して調整されます。 発生周波数は、トランス Tr1 の一次巻線のインダクタンスとピエゾセラミックトランスデューサのキャパシタンスによって決まります。 トランスミッタは、周波数計を使用して、トランスの一次巻線の巻数を変更することにより、コンバータの共振周波数に調整されます。 追加のコンデンサをコンバータと並列に接続して送信機を調整することは、送信機の出力電力の無駄な損失につながるため、望ましくありません。 タイムリレーの露出は、コンデンサC1の静電容量の値を変更することによって調整されます。 送信機を入浴者に最も合理的に配置するという問題は、人体による送信機信号の望ましくない遮蔽の観点からも、身体の動きの自由を確保する観点からも、少なからず重要です。水の中のスイマー。 経験が示すように、送信機を入浴者に配置するための最も便利なオプションは、特別に用意されたゴム製の「ポケット」にある水泳帽のマウントと見なす必要があります。 重量が軽いため (空中で 50 g、水中で 22 g)、この固定方法は不都合を引き起こしません。 受信機 送信機から水を介して伝播する超音波振動は、圧電セラミック トランスデューサによって感知され、受信増幅経路によって増幅され、アラームをトリガーします。 受信機の回路図を図3に示します。 53. エミッタが接地された一種のスーパーヘテロダイン回路の 15 つのトランジスタで組み立てられ、0,5 kHz の固定周波数で動作するように設計されています。 定格電源電圧 - 11 V (KBS-L-XNUMX 電池 XNUMX 個); 電源電圧が XNUMX V に低下しても、レシーバーの性能は完全に維持されます。
米。 3. コンデンサ C17 をトランジスタ T8 のコレクタに接続する必要があります。 スタンバイ モードでの消費電流は約 17 ～ 20 mA です。 予備インジケーターをオンにするモードでは約105 mA、アラームモードでは300 mA以下です。 受信機の電圧ゲインは 6-9-105 です。 リレー P1 が作動する最初のトランジスタのベースでの最小信号値によって決まる感度は 1 μV です。 RF アンプは、トランジスタ T1、T2、T3 に組み立てられた 1 つのステージで構成されています。 PKP コンバータは、トランス Tp53 の一次巻線とともに、2 kHz の周波数で共振するように調整された回路を形成します。 段間整合トランス Tr3 と TrXNUMX も共振負荷であり、受信機の選択性を高めます。 最大のゲインを得て、RF 増幅ステージの自己励起の可能性を減らすために、3 番目と 4 番目のステージは、並列電源を備えたカスコード回路に従って組み立てられます。 増幅された超音波振動は、トランスTr8の二次巻線からの局部発振器の周波数とともに、トランジスタT4に組み込まれたミキサに供給されます。 受信機の局部発振器は、送信機の発生器と同じ方法で T5 トランジスタに組み立てられます。 トランスTp1のI巻線で分離された主信号と局部発振器の周波数の差である低周波発振は、トランジスタT6で行われる低周波増幅段によって増幅されます。 整流後 (ダイオード D1)、信号電圧はコレクタ回路の高感度分極リレー PXNUMX を使用して DC 電流増幅器 (トランジスタ TXNUMX) に印加されます。 信号が受信されると、リレー P1 がアクティブになります。 このリレーの接点を介して、予備インジケータ - 電球 L1、警報ベル (ZV) の 16 つの極に電力が供給されると同時に、コンデンサ C7 とベースからマイナスの電源電圧が取り除かれます。時間リレー トランジスタ T2 が前に開きます。 この場合、リレー P16 の接点は開いています。 コンデンサ C24 は抵抗 R7 への放電を開始し、しばらくするとトランジスタ T2 の電流が大幅に減少し、リレー P0 のアーマチュアがリレー接点を反転させ、電源のプラスがベルの 60 番目の出力に接続されます。アラームをトリガーします。 タイム リレーの露出時間は 24 ～ XNUMX 秒です。 受信機のフロントパネルに表示されている可変抵抗 RXNUMX を使用します。 動作中の受信機では、トランスデューサの表面を指で軽くこすると、電球 L1 が点灯し、可聴アラームがトリガーされます。 受信機は、シャーシとデバイスのフロント パネルに取り付けられた 240 つの getinax ボードに取り付けられ、シャーシにしっかりと固定されています。 シャーシは 145x180x6 mm の金属ケースに挿入され、その上にデバイスを運ぶためのハンドルが固定され、ケース内にシャーシを固定するためのロックが取り付けられます。 受信機部品の取り付けと位置は、図ではっきりと見ることができます。 XNUMX.
受信機のフロントパネルには、スイッチP1、インジケータライトL1、時間遅延設定スケールを備えたポテンショメータノブR24、および同軸ケーブルを水音響トランスデューサに接続するためのコネクタが表示されます。 リレー P1 と P2 は RP-5 タイプで使用され、オンオフが優勢です。 リレー巻線の抵抗は 6000 オームです。 受信機の水音響変換器は、1 つのピンで一緒に引っ張られた XNUMX つの真鍮カバーの間に固定されています。 変換器の内部空洞の密閉は、溝のゴム製ガスケットによって行われます。 カバーのXNUMXつには、ゴム製のシールが付いたグランドがあり、そこからRK-XNUMXケーブルがレシーバーから挿入されます。 変圧器の巻線データを表に示します。 1。
受信機を取り付けるときは、RF 増幅段と局部発振器の配置に特別な注意を払う必要があります。 変圧器は、対称軸が30°の角度になるように、少なくとも90 mmの距離で互いに配置する必要があります。 局部発振器は受信機の実行部とは別の基板に実装することが望ましい。 受信機の正しい設置を確認した後、電源を入れ、トランジスタのモードをチェックして直流をチェックします（表2を参照）。
注釈: 1. トランジスタ モードは、Uin = 1 ～ 2 μV で与えられます。 その後、RF アンプをセットアップします。 局部発振器をオフにする理由と、0,05 kHz の周波数の無変調発振が、0,1 ～ 53 マイクロファラッドの容量を持つコンデンサを介して、標準信号発生器から受信機入力に供給されます。 増幅された高周波電圧は、トランジスタ T3 のコレクタで管電圧計を使用して測定されます。 受信機の入力からの信号がオフになると、電圧計は受信機の固有ノイズの電圧を示すはずです。 入力に与えられるこれらのノイズの値は、調整された受信機 (入力を短絡) で 0,01 μV を超えてはなりません。 信号がオフになっているときに、電圧計がノイズレベルよりも大幅に高い電圧を示している場合、これは RF 増幅段階での励起を示しています。 これを解消するには、トランス Tr2 と Tr3 をある程度離す必要があります。場合によっては、これらのトランスの XNUMX 次巻線の端を変更すると効果的です。 次に、コンデンサC1とC2の値を変更するか、一次巻線の巻数を選択することにより、トランスTp3、Tp3、およびTr8の回路を共振させる必要があります。 最後に、水中音響変換器と変圧器 Tp1 の一次巻線によって形成される回路が調整されます。 この場合、受信機入力の信号は、コントロール パネル コンバーターによって、GSS 出力に接続され、コントロール パネルから 10 ～ 15 cm の距離に設置されたインダクタンス コイルから直接認識されます。 GSS でインダクタに約 1 V の電圧の信号を印加します。 入力回路を共振に設定するには、巻線 I の巻き数を変更するか、回路と並列にコンデンサを接続します。 共振は、電圧計の最大読み取り値によって決まります。 入力回路を調整した後の受信機の感度は、1,5〜2倍増加するはずです。 回路に接続された局部発振器は、Tp51トランスの巻線Iとチューニングコアの巻数を変更することにより、周波数計で51,5〜5 kHzの周波数にチューニングされます。 GSS からの 53 kHz の周波数が受信機の入力に適用されたときに、ミキサーとベース アンプの動作がチェックされます。 抵抗 R4 と R10 を使用して T12 トランジスタに基づくバイアスを選択することにより、低周波信号の最大の増幅と最適な伝送が実現されます。 受信機の実行部分のリレー P1 は、トランジスタ T6 のベースの電圧から 0,1 ～ 0,2 V を引いた電圧で動作する必要があります。この場合のコレクタ電流は 0,15 ～ 0,2 mA です。 巻線抵抗が低い電磁リレーを取り付けると、コレクタ電流が 8 ～ 10 mA に増加する可能性があります。 送信機と受信機を別々に設置した後、水中のすべての機器の動作を確認します。 著者: A. ダビドフ、B. ダビドフ; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru
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