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無線電子工学および電気工学の百科事典 超音波の使用。 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 超音波の使用は、近接検出器の開発における別の方向性です。 図1は、このようなデバイスがどのように機能するかを示しています。 図の上部は、超音波の送信機と受信機が互いに反対側にある場合の可能な構成を示しています。 超音波が受信機に完全に到達するのを妨げるものが何もない限り、回路は保留されます。 そして、エミッターとレシーバーの間に位置する侵入者だけがこれを防ぐことができます。
このようなデバイスは、非常に高いレベルの信頼性を提供できます。 結局のところ、送信機からの信号レベルの低下、または一般にその動作の終了でさえ、受信機回路によって危険と見なされます。 上記の例は、送信機が無効になっている場合にのみ発生する可能性があります。 図の下部は、別の効果的な受信機と送信機の配置を示しています。 この場合、超音波は遠くにある固体から反射され、受信機に到達します。 送信機が発する信号は十分に強くなければなりません。 当然、音の邪魔になる物体はアラームをトリガーします。 デバイスを操作する別の方法が可能です。 この場合、送信機と受信機の近くにいる泥棒に跳ね返されるだけで、音が受信機に届きます。 記載されている方法はすべて優れているため、条件に最も適した方法を選択してください。 受信機と送信機が別々の超音波ウォッチドッグ 図1に超音波送信機の概略図を示します。 これは555タイプのタイマーに基づいており、動作周波数は抵抗R1とR4およびコンデンサC1の値によって決定されます。
超音波トランスデューサ TR1 は、それ自体の共振周波数で最大のリターンを提供します。これは、この周波数で電力を供給する必要があることを意味します。 デバイスの動作中に送信機の発生器の周波数が「変動」すると、ある時点で送信機から発信される信号のレベルが低下し、誤った警報が発生します。 発電機の周波数の安定性を高めるために、コンデンサ C3 を介してフィードバックが生成されます。 エミッタ自体は共振回路と同様になり、信号は共振周波数で最大になります。 したがって、誘導された正のフィードバックにより、発電機はエミッタの固有周波数に維持され、その抵抗器 R4 の同調範囲が狭まります。 周波数安定性をさらに高めるには、安定化電源から回路に電力を供給します。 ただし、電源電圧が 1 V まで上昇しても、周波数シフトや出力信号レベルの低下は生じないと言わなければなりません。 送信機は絶縁材料のボード上に組み立てられ、金属またはプラスチックのケースに入れられます。 取り付けるときは注意が必要ですが、一般的には、スキームは部品の配置に重要ではなく、あなたの裁量でデザインを選択してください。 トランスミッターは部品点数が少ないので、基板とエミッターをひとつの筐体に収めるといいでしょう。 さらに、エミッタにつながる長い接続ワイヤは、回路の動作に悪影響を及ぼします。 ただし、それでもワイヤーがないとできない場合は、長さを 15 cm 以下にしてください。 すべての準備が完了したら、送信機のセットアップを開始します。 タスクは、エミッタの固有周波数に調整することです。 オシロスコープをお持ちの場合は、その信号線をコンデンサ C2 と C3 の接続点に接続し、「接地」を回路の共通線に接続します。 ゲインレンジスイッチを 1 V/div に設定します。 抵抗 R4 により、オシロスコープ画面上の信号の振幅が大幅に増加します。 最大信号は、共振周波数に同調していることを示しています。 送信機をセットアップするこの XNUMX つの操作は、受信機の準備が整うまで延期できます。 受信回路を図2に示します。
トランジスタQ1、Q2、Q3は、よく知られている4段増幅器を形成します。そのタスクは、受信信号のレベルを検出可能な値まで上げ、トランジスタQ13を開状態にします。定電圧を受けた。 回路の全体的な利得は、トランジスタＱ３のエミッタ回路に含まれる可変抵抗器Ｒ１３によって制御される。 このトランジスタのコレクタから、信号は電圧を3倍にして整流器に送られます。 コンデンサC5の両端に生成されたDC電圧は、抵抗R4を介してトランジスタQ12のベースにバイアスを生成します。 受信機の組み立ては、送信機の組み立てと実質的に同じです。 そのため、超音波センサーを回路に接続するワイヤーはできるだけ短くする必要があります。 完成したボードを金属またはプラスチックのケースに入れます。 デバイスを操作する 図の上部の画像をたどると、 3.20、回路の動作を検証する最初のステップは、受信機と送信機をどれだけ離すことができるかを判断することです。 空気の流れがない場所を選んでください。 トランスミッターのエミッターを床から 1 m の高さに置き、オープン スペースに向けます。 受信機に一時的に電源を入れます。 抵抗 R13 を最小抵抗の位置に設定します。これは最大ゲインに対応します。 DC 電圧計を Liv 端子に接続します。 超音波の振幅が十分に大きい場合、電圧計は電源電圧にほぼ等しい電圧を示します。 トランスミッターのエミッターからレシーバーをゆっくりと離します。 どこかから、電圧計の読み取り値が急上昇し始め、ゼロになることさえあります。 その後、距離を 30 ～ 60 cm 縮めて、デバイスが確実に動作することをもう一度確認します。 超音波アラームを設置する際には、従うべき明確なガイドラインがいくつかあります。 1.エアコンの送風モードで運転している場所ではかき混ぜないでください。 そうしないと、切り替えるたびにアラームがトリガーされます。 上記のように、送信機と受信機は、後者が任意の固体表面から反射された音を知覚するように配置することが可能です。 それはスタックまたはドアである可能性があります。 人間の衣服は反射が少なく、逆に超音波をよく吸収します。 誰かがビームのXNUMXつを横切ると、アラームが鳴ります。 ドアが武装している場合、デバイスは開いたときに反応します。 送信機のエミッターと受信機の超音波センサーは、互いに5 cm以内の距離に配置され、デバイスは、人または彼から数センチメートル離れた物体に「気付く」ことができます。 作品を設置する場合は常に、次のことを忘れないでください。最大の感度に調整したり、悪環境条件でデバイスを使用したりしないでください。 受信機と送信機を組み合わせた信号装置 次の超音波ガードのスキームを図1に示します。 この回路は、567つのマイクロ回路に基づいて送信機ジェネレーターを含み、反射信号の選択的受信機としても機能するという点で珍しいものです。 このために、信号源とその受信機を含むXNUMXマイクロ回路が使用されます。
二重の仕事関数を実行する回路がどのように機能するかを詳しく見てみましょう。 波は圧電セラミックセンサーによって感知され、その後トランジスタQ2のカスケードによって増幅され、マイクロ回路のピン3に到達し、信号周波数はマイクロ回路自体によって生成される周波数とまったく同じになります。 前述のデバイスとは異なり、この状況では、周波数が最初に設定されたものからどれだけずれるかはもはや重要ではありません。 動作周波数は、抵抗器 R3 と R6 のチェーンの値とコンデンサ C3 の静電容量によって決まります。 これは可変抵抗器 R6 によって調整されます。 部品の定格により、8 ～ 25 kHz の範囲で変化する可能性があり、最終的には使用される圧電センサーによって決まります。 マイクロ回路のピン 5 から、方形信号がトランジスタ Q1 のベースに供給され、コレクタ共通回路に従って接続されます。 このトランジスタの負荷として、抵抗 R5 と低抵抗スピーカーのチェーンが接続されています。 十分な振幅の信号が回路の入力に到着すると、LED が点灯し、端子 A と B は常閉接点になります。 信号の振幅が減少するか、信号が完全に存在しない場合、回路の出力はオープン状態になります。 それ以外の場合、このデバイスは、図で提案されている任意の構成に従って使用できます。 3.20。 率直に言って、この回路は超音波周波数よりも高い可聴周波数でよりよく機能します。 動作周波数に関する最後の言葉は、デバイスで使用されるエミッターと圧電センサーによって語られます。 適合部品リストに記載されているもので、周波数範囲は8～16kHzです。 そのような周波数に満足できない場合は、回路自体が最大25 kHzの周波数で動作できるため、別の「ペア」を選択するだけで済みます。上限は、マイクロ回路の機能によってのみ制限されます。しかし、特にそうすべきではありません。 43 kHzを超える周波数では、エミッターと圧電センサーを選択することはすでに困難であるため、熱心です。 提案された 12 つのコンバーターを完成させると、この回路は XNUMX kHz の周波数で非常にうまく機能します。 そして、彼女が聞かれるのは怖くない。 結局のところ、あえて彼女と議論する人はほとんどいません。 そしてネズミは、明らかに、ここ以外の場所を好むようです。 回路組立 回路の部品は絶縁材料の板に取り付けられており、その数が少ないため、取り付け密度が動作に影響を与えることはありません。 この設計では、圧電センサーとエミッターを回路自体の近くに配置する必要はありません。 ただし、コンバーターごとにシールド線を使用することが望ましいです。 これにより、回路の出力と入力が直接接続されるのを防ぐことができます。 デバイスを稼働させます。 正しく取り付けられていることを確認した後、回路の電源を接続します。 これは6〜9 Vの電源である可能性があります。抵抗R6のスライダーを中央の位置に設定すると、高音のきしみ音が聞こえるはずです。 エミッターをテーブルなどのスタンドに設置し、その前に3 mの空きスペースがあるようにします。圧電センサーを手に持って、エミッターに向けます。LEDが点灯するはずです。圧電センサー、LEDが消える場所に注意してください。これは、最大感度のポイントを見つけたことを意味します。 このようなアラームを配置するのに便利な場所を示します。 - 部屋を通して。 出版物：N。ボルシャコフ、rf.atnn.ru
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