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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Localizador acústico para el coche. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Automóvil. Dispositivos electrónicos Conduciendo en reversa, el conductor del automóvil no puede ver un área determinada del espacio de la carretera. Esta zona tiene una longitud de hasta dos metros, y en ella pueden estar personas o animales, así como objetos que interfieren con el movimiento. Los logros de la tecnología moderna permiten crear dispositivos especiales para ver el espacio especificado e informar al conductor si se encuentran objetos en el camino del automóvil. Este problema se resuelve de manera más óptima con la ayuda de la ubicación acústica pulsada. Se conocen intentos exitosos de construir tales dispositivos (ver, por ejemplo, el libro Siga X., Mizutani S. "Introducción a la electrónica automotriz". - M.: Mir, 1989). Sin embargo, debido a su complejidad y alto costo, estos localizadores aún no han sido ampliamente utilizados. El localizador acústico que se ofrece a los lectores se basa en el microcontrolador Z8. Es simple, conveniente para que lo repitan los radioaficionados. Con el refinamiento apropiado del programa y el diseño, se puede utilizar como un asistente indispensable para los dispositivos de seguridad invidentes, una ecosonda portátil para un pescador aficionado, un indicador de nivel de líquido sin contacto, etc. El diagrama esquemático del localizador se muestra en la fig. 1. Su base es un microcontrolador (MK) Z86E0208PSC (DD1).
El circuito de temporización externo del MK consta de un resonador de cuarzo ZQ1 a una frecuencia de 8 MHz y condensadores C3. C4. El emisor ultrasónico BQ3 se conecta directamente a los pines del puerto P2 del MK. La amplitud de la tensión de excitación a la entrada del emisor es de 10 V. La duración del tren de pulsos es de 1 ms. La señal reflejada recibida por el receptor ultrasónico BQ1 se alimenta a la entrada de un amplificador resonante de tres etapas hecho en los transistores VT1-VT3. Desde su salida, una señal con un componente constante de 2.5 V se alimenta a la entrada no inversora (P32) del comparador MK incorporado. Se suministra un voltaje ejemplar de 2.7 V a la entrada inversora del comparador (RZZ) desde el divisor R1R3. lo que asegura la selección de una señal reflejada útil al nivel de la interferencia recibida. El circuito de tensión de referencia está protegido adicionalmente contra interferencias por un diodo limitador VD1 y un condensador C1. Los diodos VD2 y VD3 limitan el valor instantáneo de la señal reflejada a niveles de 0 y 5 V. El emisor piezoeléctrico BQ2 genera una señal acústica que advierte al conductor de la presencia de un obstáculo en la zona invisible. conectado a través de una resistencia R16 directamente a los pines del puerto P2 del MK. El localizador se alimenta con una tensión de 12 ± 2.5 V procedente del propósito de las luces de señal de marcha atrás del coche. El chip DA1 estabiliza la tensión de alimentación en un nivel de 5 V, necesario para el funcionamiento normal del MK. Se instala un filtro en el circuito de alimentación del dispositivo, que consta de los condensadores C2, C8, C13 y la resistencia R6. El principio de funcionamiento del localizador se basa en la emisión de una ráfaga de pulsos de frecuencia ultrasónica y la posterior recepción de una señal reflejada por un obstáculo. El tiempo desde el momento de emisión hasta el momento de recepción de la señal reflejada es directamente proporcional a la distancia al objeto. Dependiendo de la distancia, el localizador genera uno de los dos sonidos de advertencia: si es menos de 1 m, se generan ráfagas de tonos frecuentes, si es de 1 a 2 m, es raro. A una distancia de más de 2 m, no hay señal de sonido. El tiempo de espera de la señal reflejada es de 60 ms, tras lo cual se emite la siguiente ráfaga de pulsos y se repite el proceso. El funcionamiento del dispositivo se explica con más detalle en el gráfico [1], que se muestra en la Fig. 2 Incluye cuatro vértices - estados: ENVIAR (TRANSFERIR) - la formación de una ráfaga ultrasónica de pulsos; PRENSA (SUPRESIÓN) - supresión del emisor de sonido secundario; ESPERAR (WAITING) - esperando la señal reflejada y COUNT (CALCULATION) - calculando la distancia al objeto.
Las transiciones entre estados, mostradas por los arcos del gráfico, son causadas por los siguientes eventos directos (indicados por una letra) e indirectos (dos letras de acuerdo con la transición): t (temporizador - temporizador) - operación del temporizador MC, c (comparador - comparador) - funcionamiento del comparador MC, ws (esperar - enviar) - fin de la espera de la señal reflejada, cs (contar - enviar) - fin del cálculo de la distancia al objeto y pw (presionar - esperar ) - fin de la cuenta atrás del tiempo de supresión. Cuando se enciende la alimentación, el dispositivo se reinicia automáticamente y se inicializa el estado ENVIAR. La función principal de este estado es permitir la formación de una ráfaga de pulsos ultrasónicos con una duración de 1 ms. Cuando se activa, el temporizador MK pone el dispositivo en el estado PRESS, en el que no responde a la señal reflejada recibida. La duración de la permanencia en este estado está determinada por el número de operaciones del temporizador, que se puede cambiar según el tipo de transductor ultrasónico utilizado. Al final de la cuenta regresiva del tiempo de supresión, la siguiente operación del temporizador pone el dispositivo en el estado de ESPERA. En el estado WAIT, el localizador espera la llegada de una señal reflejada útil, que activa el comparador MC. memorización del tiempo desde el envío hasta la recepción de una señal útil y transición al estado COUNT. El proceso de contar el tiempo en el estado de ESPERA es sincronizado por la operación del temporizador MK cada milisegundo. Si después de 60 ms en este estado, el comparador MK no funciona, el dispositivo cambia nuevamente al estado ENVIAR. Cuando el comparador se dispara, pasa al estado COUNT. En el estado COUNT, el localizador continúa contando el intervalo de tiempo de 60 ms. Luego, en base al tiempo registrado previamente desde el momento del envío hasta el momento de la recepción de la señal, se calcula la distancia al objeto. De acuerdo con el resultado del cálculo, el dispositivo controla la emisión de una señal de sonido con el intervalo de "señal-pausa" requerido. Al finalizar los cálculos, pasa al estado ENVIAR. Además, el ciclo de operación se repite.Cualquier condensador cerámico y de óxido de tamaño pequeño se puede utilizar en el localizador. La bobina L1 se enrolla en un marco unificado de una sola sección con un diámetro de 8 y una longitud de sección de bobinado de 7 mm. Trimmer - ferrita (100НН) con un diámetro de 2,8 y una longitud de 12 mm. La bobina contiene 860 espiras, enrolladas vuelta a vuelta con cable PEL 0,15 (inductancia 4.4 mH). Resistencia R2 - SP5-2 o cualquier otro recortador de múltiples vueltas de tamaño pequeño. Emisor de sonido piezocerámico BQ2 - ЗП-22 o similar. Transistores VT1. VT3: cualquiera de la serie KT3102. VT2: cualquiera de la serie KT3107. El transmisor ultrasónico BQ3 y el receptor BQ1 son idénticos. En la versión del autor, se utilizan transductores ultrasónicos del dispositivo de seguridad Echo-2 producido por la industria; es posible usar cualquier transductor piezocerámico adecuado, incluso los de fabricación propia, con las mismas frecuencias de operación en el rango de 36... 38kHz [2]. Para conectarlos, se utilizan conectores DJK importados (sus enchufes DJK-2MR están instalados en la placa y los cables de conexión se suministran con enchufes DJK-2F). Los códigos "firmware" ROM MK se muestran en la tabla. La cantidad de código de programa es de 242 bytes.
Estructuralmente, el localizador consta de una unidad electrónica y un emisor y receptor del mismo diseño. 3.
La placa se coloca en una caja de plástico del diseñador de radio "Dispositivo de comunicación" fabricado por JSC "Planta de construcción de maquinaria de Novgorod". La apariencia del localizador ensamblado se muestra en la fig. 4.
Para reducir el efecto acústico del emisor sobre el receptor ultrasónico, sus caminos acústicos se realizan en forma de bocinas. La bocina, además, combina la impedancia relativamente alta del transductor con una impedancia de carga bastante baja, es decir, aire (3). La bocina exponencial más efectiva, cuya área transversal varía según la ley S \u0d S0em, donde S es el área transversal de la bocina a una distancia x del transductor , S0 es el área de la entrada de la bocina (en x \u35d 0,17), es decir, el área de superficie del transductor, m es el coeficiente de expansión de la bocina, que depende de la frecuencia de operación ( para 1 kHz, m = XNUMX mm-XNUMX). En casa, la forma más fácil es hacer un cuerno, cuya sección transversal tiene la forma de un círculo. Sabiendo que el área del círculo es πD2/4, calcule el diámetro de la bocina utilizando la fórmula anterior a diferentes distancias x del transductor (x puede limitarse a 15...20 mm). Luego, de acuerdo con los valores obtenidos, se dibuja un perfil longitudinal de la bocina en papel y se hace una plantilla de cartón grueso o hojalata. Los cuernos en sí están hechos con esta plantilla de espuma rígida. Las superficies de las bocinas terminadas se recubren con pintura para darles mejores propiedades acústicas. Para protegerse de la acción atmosférica, las bocinas se colocan en cubiertas protectoras provistas de soportes para su instalación en el parachoques trasero del automóvil. Es conveniente utilizar cajas de cableado de plástico como carcasas. Los soportes están hechos de chapa de acero. Los espacios entre la carcasa y la bocina se rellenan con resina epoxi, y toda la estructura se cubre con varias capas de esmalte sintético resistente a la intemperie. El establecimiento del dispositivo comienza con la verificación de la instalación para conexiones confiables y la ausencia de cortocircuitos. Antes de instalar el MK, es recomendable comprobar el funcionamiento del estabilizador de tensión y del amplificador de señal de ultrasonidos. Para hacer esto, conecte la alimentación y mida el voltaje en el pin 5 del panel MK. Debe estar dentro de 5 ± 0.3 V. Luego mida el voltaje constante en el terminal 9 del panel MK (2.5 V ± 10%) y. conectando un voltímetro a su salida 10. establezca el voltaje en 2 ... 0.2 V más que el primero con una resistencia de corte R0.3. Además, al conectar la entrada del osciloscopio al terminal 9 del panel MK y aplicar una señal sinusoidal con una frecuencia de 37 kHz y una amplitud de 3 mV a la entrada del amplificador, se observa una señal con una amplitud de 4.5 V. en la pantalla del osciloscopio Al ajustar la inductancia de la bobina L1, se logra la ganancia máxima en la frecuencia indicada. Después de eso, con la alimentación apagada, se instala un MC preprogramado en el panel y el dispositivo se conecta al emisor y al receptor. Si el dispositivo no funciona cuando se enciende, conecte la entrada del osciloscopio (con una resistencia de entrada de al menos 10 MΩ) al terminal XTAL2 (pin 6) del microcircuito DD1 y verifique si el generador de reloj MK está excitado. La ausencia de oscilaciones de una forma de onda sinusoidal con una frecuencia de 8 MHz indica que el generador no está autoexcitado. En este caso, debe verificar el resonador de cuarzo ZQ1 y los condensadores C3 y C4. Cuando se instala en un automóvil, el localizador se colocará dentro del compartimiento de pasajeros y los transductores ultrasónicos, en el parachoques trasero a una distancia de al menos 0.6 m entre sí. Esta distancia proporciona el ancho del área de trabajo del localizador igual a 2 m cambiándolo. También puede ajustar el ancho de esta zona. Literatura
Autor: M.Gladstein, M.Sharov
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