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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA El uso de ultrasonido. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Electrónica en la vida cotidiana. El uso de ultrasonido es otra dirección en el desarrollo de detectores de proximidad. La figura 1 muestra cómo funciona un dispositivo de este tipo. La parte superior de la figura muestra una posible configuración cuando el emisor y el receptor de los ultrasonidos están enfrentados. Mientras nada impida que el ultrasonido llegue completamente al receptor, el circuito está en espera. Y solo el intruso, situado entre el emisor y el receptor, puede evitarlo.
Un dispositivo de este tipo puede proporcionar un nivel muy alto de fiabilidad. Después de todo, los circuitos del receptor considerarán como un peligro cualquier disminución en el nivel de la señal del transmisor o incluso la terminación de su funcionamiento en general. Los ejemplos anteriores pueden ocurrir simplemente cuando el transmisor está desactivado. La parte inferior de la figura muestra otra disposición efectiva de receptor y transmisor. En este caso, el ultrasonido se refleja desde un objeto sólido a distancia y llega al receptor. La señal emitida por el transmisor debe ser lo suficientemente fuerte. Naturalmente, cualquier objeto que se interponga en el camino del sonido activará una alarma. Es posible otra manera de operar el dispositivo. En este caso, el sonido llega al receptor solo rebotando en el ladrón en las proximidades del transmisor y el receptor. Todos los métodos descritos son buenos, así que elija el que mejor se adapte a sus condiciones. Perro guardián ultrasónico con receptor y transmisor separados La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de un transmisor ultrasónico. Se basa en un temporizador de tipo 555 y la frecuencia de operación está determinada por los valores de las resistencias R1 y R4 y el capacitor C1.
El transductor ultrasónico TR1 proporciona el mayor retorno a su propia frecuencia de resonancia, lo que significa que debe ser alimentado a esta frecuencia. Si durante el funcionamiento del dispositivo, la frecuencia del generador del transmisor "flotará", esto en algún momento conducirá a una disminución en el nivel de la señal emitida por el transmisor, es decir, provocará una falsa alarma. Para aumentar la estabilidad de la frecuencia del generador, se crea una retroalimentación a través del capacitor C3. El emisor mismo se vuelve similar a un circuito resonante, cuya señal es máxima en la frecuencia de resonancia. Así, la retroalimentación positiva inducida mantiene al generador en la frecuencia natural del emisor y estrecha el rango de sintonía de su resistencia R4. Para aumentar aún más la estabilidad de la frecuencia, alimente el circuito desde una fuente de alimentación estabilizada. Pero debo decir que las subidas de tensión de alimentación de hasta 1 V no provocan un cambio de frecuencia ni una disminución en el nivel de la señal de salida. El transmisor se ensambla en una placa de material aislante y se coloca en una caja de metal o plástico. Al instalar, tenga cuidado, pero en general, el esquema no es crítico para la disposición de las piezas y seleccione el diseño a su discreción. Dado que hay pocas piezas en el transmisor, sería bueno colocar tanto la placa como el emisor en una misma carcasa. Además, los cables de conexión largos que conducen al emisor afectan negativamente al funcionamiento del circuito. Pero si aún no puede prescindir de los cables, hágalos de no más de 15 cm de largo. Cuando se complete todo el trabajo preparatorio, comience a configurar el transmisor. La tarea es sintonizarlo a la frecuencia natural del emisor. Si tiene un osciloscopio, conecte su cable de señal al punto de conexión de los capacitores C2 y C3, y la "tierra" al cable común del circuito. Establezca el interruptor de rango de ganancia en 1 V/div. La resistencia R4 logra un aumento significativo en la amplitud de la señal en la pantalla del osciloscopio. La señal máxima indica que nos hemos sintonizado con la frecuencia resonante. Esta única operación para configurar el transmisor se puede posponer hasta el momento en que el receptor esté listo. El circuito receptor se muestra en la Fig.2.
Los transistores Q1, Q2 y Q3 forman un conocido amplificador de tres etapas, cuya tarea es aumentar el nivel de la señal recibida a un valor en el que pueda detectarse, y convertir el transistor Q4 en el estado abierto con el recibido voltaje constante. La ganancia global del circuito está controlada por una resistencia variable R13 incluida en el circuito emisor del transistor Q3. Desde el colector de este transistor, la señal va al rectificador con una duplicación del voltaje. El voltaje de CC generado a través del capacitor C5 crea una polarización en la base del transistor Q4 a través de la resistencia R12. El montaje del receptor prácticamente no es diferente del montaje del transmisor. Como allí, los cables que conectan el sensor ultrasónico al circuito deben mantenerse lo más cortos posible. Coloque el tablero terminado en una caja de metal o plástico. Puesta en funcionamiento del dispositivo Si sigue la imagen en la parte superior de la Fig. 3.20, el primer paso para verificar el funcionamiento del circuito debe ser determinar qué tan separados pueden estar el receptor y el transmisor. Elija un lugar donde no haya corrientes de aire. Coloque el emisor del transmisor a una altura de 1 m sobre el suelo, dirigiéndolo a un espacio abierto. Aplique energía temporal al receptor. Establezca la resistencia R13 en la posición de la resistencia más baja, que corresponderá a la ganancia máxima. Conecte un voltímetro de CC a los terminales Liv. Si la amplitud de las ondas ultrasónicas es lo suficientemente alta, el voltímetro mostrará un voltaje casi igual al voltaje de suministro. Aléjese lentamente con el receptor del emisor del transmisor. Desde algún lugar, las lecturas del voltímetro comenzarán a saltar, a veces incluso cayendo a cero. Después de eso, reduzca la distancia entre 30 y 60 cm, asegurándose una vez más de que el dispositivo funcione de manera confiable. Al instalar una alarma ultrasónica, hay algunas pautas claras a seguir. 1. No lo revuelva en el área donde el acondicionador de aire está funcionando en el modo de soplado de aire. De lo contrario, la alarma se activará cada vez que se cambie. Como se mencionó anteriormente, es posible disponer el transmisor y el receptor de tal manera que este último perciba el sonido reflejado desde cualquier superficie sólida. Podría ser una pila o una puerta. La ropa humana refleja mal y, por el contrario, absorbe bien los ultrasonidos. Cuando alguien cruza uno de los rayos, la alarma se activará. Si la puerta estaba armada, el dispositivo reaccionará cuando se abra. El emisor del transmisor y el sensor ultrasónico del receptor están ubicados a una distancia de no más de 5 cm entre sí, mientras que el dispositivo es capaz de "advertir" a una persona o cualquier objeto a unos centímetros de distancia. Donde sea que instales tu creación, no olvides lo siguiente: no sintonices a la máxima sensibilidad y utilices el dispositivo en condiciones ambientales adversas. Dispositivo de señalización con receptor y transmisor combinados El esquema de la siguiente protección ultrasónica se muestra en la Fig.1. El esquema es inusual porque, sobre la base de un microcircuito, contiene un generador transmisor y también funciona como un receptor selectivo de la señal reflejada. Para ello, se utiliza un microcircuito 567, que contiene una fuente de señal y su receptor.
Echemos un vistazo más de cerca a cómo funciona un circuito que realiza un trabajo doble. Las ondas son percibidas por un sensor piezocerámico, luego de lo cual son amplificadas por una cascada en el transistor Q2, van al pin 3 del microcircuito y la frecuencia de la señal es exactamente igual a la generada por el propio microcircuito. A diferencia del dispositivo descrito anteriormente, en esta situación ya no es importante cuánto puede desviarse la frecuencia de la establecida originalmente. La frecuencia de operación está determinada por los valores de la cadena de resistencias R3 y R6 y la capacitancia del capacitor C3. Está regulado por una resistencia variable R6. Con clasificaciones dadas de partes, puede variar de 8 a 25 kHz y, en última instancia, está determinada por los sensores piezoeléctricos utilizados. Desde el pin 5 del microcircuito, se alimenta una señal rectangular a la base del transistor Q1, que está conectado de acuerdo con un circuito de colector común. Como carga de este transistor, se conecta una cadena de resistencia R5 y un altavoz de baja resistencia. Cuando llega una señal de amplitud suficiente a la entrada del circuito, el LED se enciende y los terminales A y B son contactos normalmente cerrados. En el caso de que la amplitud de la señal disminuya o esté completamente ausente, la salida del circuito pasa a un estado abierto. De lo contrario, este dispositivo se puede utilizar de acuerdo con cualquier configuración propuesta en la Fig. 3.20. Francamente, el circuito funciona mejor con frecuencias de audio altas que con frecuencias ultrasónicas. La última palabra sobre la frecuencia de funcionamiento la dice el emisor y el sensor piezoeléctrico utilizados en el dispositivo. Para los enumerados en la lista de partes aplicables, la frecuencia oscila entre 8 y 16 kHz. Si no está satisfecho con tales frecuencias, solo necesita elegir otro "par", ya que el circuito en sí puede operar a frecuencias de hasta 25 kHz. El límite superior está limitado solo por las capacidades del microcircuito. Pero no debería estar especialmente celoso, ya que para frecuencias superiores a 43 kHz ya es difícil seleccionar un emisor y un sensor piezoeléctrico. Completo con dos convertidores propuestos, el circuito funciona muy bien a una frecuencia de 12 kHz. Y no da miedo que se la escuche. Después de todo, casi nadie se atreve a discutir con ella. Y los ratones, aparentemente, preferirían otro lugar que este. Asamblea de circuito Las partes del circuito están montadas en una placa de material aislante, y como no hay tantas, la densidad de montaje no afecta su funcionamiento. En este diseño, no se requiere colocar el sensor piezoeléctrico y el emisor en las proximidades del propio circuito. Pero luego es deseable usar cables blindados para cada convertidor. Esto evitará una conexión directa entre la salida y la entrada del circuito. Puesta en funcionamiento del dispositivo. Después de comprobar la correcta instalación, conecte la alimentación del circuito. Esta puede ser una fuente de 6-9 V. Coloque el control deslizante de la resistencia R6 en la posición media y debería escuchar un chirrido agudo. Instale el emisor en una mesa u otro soporte de modo que haya un espacio libre de 3 m delante de él. Sosteniendo el sensor piezoeléctrico en sus manos, apúntelo hacia el emisor. El LED debe encenderse. Alejándose del emisor con el sensor piezoeléctrico, observe el lugar donde se apaga el LED, esto significa que ha encontrado el punto de máxima sensibilidad. Te indicamos los lugares donde es conveniente colocar dicha alarma: - a través de la habitación; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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