Гидроакустический сигнализатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электроника в быту

 Комментарии к статье

Несмотря на широкоразветвленную сеть спасательной службы на водоемах, все же встречаются несчастные случаи, вызванные обычно нарушением правил поведения на воде. Одной из основных задач, стоящих перед спасателями, является своевременное оказание помощи пострадавшим. От того, как быстро будет найден человек, терпящий бедствие, или только что утонувший, зависит спасут его или нет.

В статье приводится описание комплекта приборов, предназначенных для сигнализации о тонущем пловце. Такой комплект необходим при проведении работ, связанных с кратковременным погружением на небольшую глубину без акваланга. Гидроакустический сигнализатор незаменим во время соревнований ныряльщиков на длительность пребывания под водой. Сама идея сигнализации с помощью радиотехнических средств о чрезмерно длительном, а следовательно опасном для жизни, пребывания под водой заслуживает внимания радиолюбителей. Датчик, реагирующий на длительное пребывание на глубине 1-2 м под водой не универсален, так как несчастный случай может произойти на меньшей глубине. Следовало бы сконструировать датчик, реагирующий на прекращение дыхания или сердцебиения. Много еще нерешенных задач в области применения электроники для подводного плавания, и, в частности, для создания надежной связи под водой. Здесь открывается простор для творчества радиолюбителей, которые должны помочь спасателям в их благородном и трудном деле.

Гидроакустическая аппаратура автоматической сигнализации о тонущем человеке состоит из малогабаритных автоматических передатчиков и одного "дежурного" приемника. Передатчики закрепляются на теле пловцов, а приемник находится на спасательном посту непосредственно у воды. При приеме сигналов бедствия от любого из передатчиков на спасательном посту автоматически включается световая и звуковая тревожная сигнализация.

Дальность действия аппаратуры порядка 200 м.

Передатчик

Передатчик, блок-схема которого помещена на рис. 1, а принципиальная схема - на рис. 2, состоит из датчика погружения, реле времени и генератора ультразвуковых колебаний с пьезокерамическим излучателем. Рабочая частота передатчика 53 кГц.

Рис.1 (нажмите для увеличения)

С целью повышения надежности и экономичности передатчика включение его питания осуществляется контактами датчика погружения, который отрегулирован так, что замыкание происходит при погружении на глубину свыше 0,2-0,5 м.

Рис.2

Реле времени исключает возможность подачи ложных сигналов при нырянии купающихся и включает передатчик только через 55-60 сек после срабатывания датчика погружения. Такое время выдержки выбрано исходя из того, что тренированный пловец способен задержать дыхание под водой на время порядка одной минуты: Всякий случай пребывания человека под водой дольше одной минуты может расцениваться как опасный для жизни. Если же в практике и будут встречаться случаи, когда ныряльщик сможет находиться под водой дольше одной минуты, то, во-первых, после подъема пловца на глубину менее границы срабатывания датчика погружения тревожная сигнализация выключится, а, во-вторых, в приемнике имеется дополнительно реле времени, выдержку которого можно регулировать в зависимости от необходимости в широких пределах.

Для излучения и приема ультразвуковых колебаний в передатчике и в приемнике применены пьезокерамические преобразователи из титаната бария чувствительностью 3-10 мкв/бар, имеющие форму полого цилиндра с наружным диаметром 30 мм, внутренним диаметром 26 мм и высотой 28 мм. Электроакустический коэффициент полезного действия таких преобразователей порядка 25%.

Цилиндрическая форма преобразователей позволяет получить круговую характеристику направленности приемника и передатчика, достаточно же малое отношение высоты преобразователя к длине рабочей волны приближает характеристику направленности к сферической. И все же у преобразователей цилиндрической формы пространственная характеристика излучения (приема) имеет зоны малой интенсивности (чувствительности) сигналов. Хотя вероятность совпадения зон малой интенсивности передатчиков с зоной малой чувствительности приемника невелика, этих зон желательно не иметь совсем. Для получения в пространстве полной сферической и равномерной характеристики излучения (приема) более эффективным будет применение в аппаратуре преобразователей сферической формы.

Генератор ультразвуковых колебаний и реле времени выполнены на двух транзисторах T1 и Т2 типа П-13А и П-401. На первом из них собрано реле времени и на втором- собственно генератор. Генератор собран по схеме с индуктивной обратной связью.

В качестве источника питания в передатчике используются два аккумулятора типа Д-0,06, соединенные последовательно. При погружении на глубину менее 0,2-0,5 м передатчик электрической энергии не потребляет; при нахождении на большей глубине, когда работает реле времени, потребление тока составляет 4,0 ма. В режиме излучения передатчик потребляет ток 3,0 ма, поэтому практически можно считать, что продолжительность работы источников литания в течение одного цикла определяется временем их саморазряда. Выходная электрическая мощность передатчика составляет 6,0 мВт, акустическая мощность - около 2 мВт.

Расположение деталей передатчика изображено на рис 4.

Рис.4

Передатчик смонтирован внутри корпуса пьезокерамического преобразователя на прямоугольной гетинаксовой плате, имеющей размеры 15х22 мм. Транзистор Т2 взят с коэффициентом усиления не менее 60. Трансформатор Tp1 выполнен на ферритовом кольце (Ф-600) с наружным диаметром 8 мм. Обмотки I и II содержат соответственно 70 и 9 витков провода ПЭЛШО 0,17. С целью получения наименьших габаритов конденсатор C1 собран из 12 параллельно соединенных конденсаторов типа ЭМИ 10 мкф 3B.

Нижний торец преобразователя (ПКП) клеем 88 закреплен в пазу гетинаксовой фигурной крышки. В корпусе крышки имеется герметизированное отделение для аккумуляторов. Замена аккумуляторов производится через дно крышки, укрепленное на шести винтах. Герметизация дна осуществляется посредством круглой резиновой прокладки сечением 2х2 мм диаметром 20 мм.

Схематический чертеж датчика погружения дан на рис. 5. Контактная группа (К) датчика погружения укреплена с внутренней стороны верхней крышки (ВК) преобразователя. Воспринимающим элементом датчика погружения является опорный штифт (1), выполненный в форме грибка.

Рис.5

Диаметр верхней площадки равен 10 мм. Сверху на крышку и опорный штифт клеем 88 приклеена эластичная резина (2) толщиной 0,2-0,3 мм. При погружении передатчика на глубину 0,2-0,5 м опорный штифт под давлением воды, перемещаясь до упора в ограничитель, производит переключение контактов. Регулировка датчика глубины производится с помощью груза, равного силе давления столба воды высотой в 0,2-0,5 м (около 40 г).

Частота генерации определяется индуктивностью первичной обмотки трансформатора Тр1и емкостью пьезокерамического преобразователя. Настройка передатчика производится по частотомеру на резонансную частоту преобразователя изменением числа витков первичной обмотки трансформатора. Настройка передатчика посредством подсоединения параллельно преобразователю добавочного конденсатора нежелательна, так как это приводит к бесполезной потере выходной мощности передатчика. Выдержка реле времени регулируется изменением величины емкости конденсатора C1.

Вопрос наиболее рационального размещения передатчика на купающемся человеке имеет немаловажное значение как с точки зрения нежелательной экранировки сигналов передатчика телом человека, так и с точки зрения обеспечения свободы движений пловца в воде.

Как показал опыт, наиболее удобным вариантом размещения передатчика на купающемся человеке следует считать крепление на плавательной шапочке, -в специально предусмотренном резиновом "кармане". В связи с небольшим весом (50 г на воздухе и 22 г в воде) такой способ крепления не вызывает неудобств.

Приемник

Распространяющиеся от передатчика по воде ультразвуковые колебания воспринимаются пьезокерамическим преобразователем, усиливаются приемно-усилительным трактом и осуществляют включение тревожной сигнализации.

Принципиальная схема приемника приведена на рис. 3. Он собран на восьми транзисторах по своеобразной супергетеродинной схеме с заземленным эмиттером и предназначен для работы на фиксированной частоте 53 кГц. Номинальное напряжение питания - 15 в (четыре батареи КБС-Л-0,5); при снижении напряжения питания до 11 В работоспособность приемника полностью сохраняется.

(нажмите для увеличения)

Рис. 3. Конденсатор С17 должен быть соединен с коллектором транзистора Т8.

Потребляемый ток в дежурном режиме порядка 17-20 ма; в режиме включения предварительного индикатора около 105 ма и в режиме работы тревожной сигнализации - не более 300 ма.

Коэффициент усиления приемника по напряжению равен 6-9-105. Чувствительность, определяемая минимальной величиной сигнала на базе первого транзистора, при котором срабатывает реле P1, равна 1 мкв.

Усилитель ВЧ состоит из трех каскадов, собранных на транзисторах T1, T2, T3. Преобразователь ПКП вместе с первичной обмоткой трансформатора Tp1 составляет контур, настроенный в резонанс на частоту 53 кГц. Межкаскадные согласующие трансформаторы Тр2 и Тр3 также являются резонансной нагрузкой и повышают избирательность приемника.

Для получения максимального усиления и уменьшения вероятности самовозбуждения каскадов усиления ВЧ второй и третий каскады, собраны по каскодной схеме с параллельным питанием. Усиленные ультразвуковые колебания вместе с частотой гетеродина со вторичной обмотки трансформатора Тр3 поступают на смеситель, собранный на транзисторе Т4. Гетеродин приемника собран на транзисторе T8 по той же схеме, что и генератор передатчика. Низкочастотные колебания, представляющие собой разность частот основного сигнала и гетеродина, выделенные в обмотке I трансформатора Tp4 усиливаются каскадом усилителя НЧ, выполненного на транзисторе T5. После выпрямления (диод Д1) напряжение сигнала подается на усилитель достоянного тока (транзистор T6) с высокочувствительным поляризованным реле P1 в цепи коллектора.

При поступлении сигнала срабатывает реле P1. Через контакты этого реле подается питание на предварительный индикатор - лампочку Л1, на один полюс звонка (ЗВ) тревожной сигнализации и одновременно снимается минус напряжения питания с конденсатора С16 и с базы открытого до этого транзистора Т7 реле времени. При этом контакты реле Р2 разомкнуты. Конденсатор C16 начинает разряжаться на сопротивление R24, и через некоторое время ток транзистора T7 уменьшится настолько, что якорь реле Р2 перебросит контакты реле и плюс источника питания подключится ко второму выводу звонка, приведя в действие тревожную сигнализацию. Время выдержки реле времени может изменяться в пределах от 0 до 60 сек. с помощью переменного сопротивления R24, выведенного на переднюю панель приемника.

В исправном приемнике при легком трении пальцем по поверхности преобразователя загорается лампочка Л1 и срабатывает звуковая сигнализация.

Приемник смонтирован на двух гетинаксовых платах, установленных на шасси и на передней панели прибора, жестко скрепленной с шасси. Шасси вставляется в металлический кожух, имеющий размеры 240х145х180 мм, на котором укреплена ручка для переноски прибора и замки для закрепления шасси внутри кожуха. Монтаж и расположение деталей приемника хорошо видны на рис. 6.

Рис.6

На переднюю панель приемника выведены: переключатель П1 лампочка-индикатор Л1, ручка потенциометра R24 со шкалой установки выдержки времени и разъем для подсоединения коаксиального кабеля с гидроакустическим преобразователем.

Реле P1 и P2 применены типа РП-5, двухпозиционные с преобладанием. Сопротивление обмоток реле 6000 ом.

Гидроакустический преобразователь приемника закреплен между двумя латунными крышками, которые стягиваются тремя шпильками. Герметизация внутренней полости преобразователя осуществляется резиновыми прокладками в пазах. В одной из крышек имеется сальник с резиновым уплотнением, через который осуществляется ввод кабеля типа РК-1 от приемника.

Намоточные данные трансформаторов приведены в табл. 1.

При монтаже приемника особое внимание следует обратить на размещение каскадов усиления ВЧ и гетеродина. Трансформаторы необходимо разместить друг от друга на расстоянии не менее 30 мм и так, чтобы оси их симметрии были расположены под углом 90°; гетеродин желательно смонтировать на отдельной плате вместе с исполнительной частью приемника.

После проверки правильности монтажа приемника включается питание и производится проверка режимов транзисторов по постоянному току (см. таблицу 2).

Примечания:

1. Режимы транзисторов даны при Uвх=1-2 мкв.
2. Режимы транзисторов по постоянному напряжению и току замерены прибором ТТ1, режимы по переменному напряжению замерены ламповым вольтметром типа МВЛ-2М.

После этого настраивают усилитель ВЧ. Для чего отключают гетеродин и на вход приемника от генератора стандартных сигналов через конденсатор емкостью 0,05- 0,1 мкф подают немодулированные колебания с частотой 53 кГц; усиленное напряжение высокой частоты измеряется ламповым вольтметром на коллекторе транзистора Т3. При выключении сигнала с входа приемника вольтметр должен показывать напряжение собственных шумов приемника. Величина этих шумов, приведенная к входу, не должна превышать 0,01 мкв для настроенного приемника (при закороченном входе). Если при выключении сигнала вольтметр показывает напряжение, значительно превышающее уровень шумов, то это указывает на возбуждение в каскадах усиления ВЧ. Для устранения этого следует несколько разнести друг от друга трансформаторы Тр2 и Тр3, в ряде случаев помогает смена концов вторичных обмоток этих трансформаторов.

Затем необходимо настроить в резонанс контуры трансформаторов Tp1, Tp2 и Тр3 изменением величин конденсаторов С3 и C8 или подбором чисел витков первичных обмоток.

В последнюю очередь производится настройка контура, образованного гидроакустическим преобразователем и первичной обмоткой трансформатора Tp1. В этом случае сигнал на входе приемника воспринимается непосредственно преобразователем ПКП от катушки индуктивности, включенной на выходе ГСС и установленной на расстоянии 10- 15 см от ПКП. На катушку индуктивности с ГСС подается сигнал напряжением около 1 в. Настройка входного контура в резонанс достигается изменением числа витков обмотки I или подключением параллельно контуру конденсаторов. Резонанс определяется по максимальному показанию вольтметра. Чувствительность приемника после настройки входного контура должна повыситься в 1,5-2 раза.

Подключенный к схеме гетеродин настраивается по частотомеру на частоту 51-51,5 кГц изменением числа витков обмотки I трансформатора Tp5 и подстроечным сердечником.

Работа смесителя и усилителя НЧ проверяется при подаче на вход приемника частоты 53 кГц от ГСС. Наибольшее усиление и лучшая передача низкочастотных сигналов достигается подбором смещения на базе транзистора Т4 с помощью сопротивлений R10 и R12.

Реле P1 исполнительной части приемника должно срабатывать при напряжении на базе транзистора Т6 минус 0,1-0,2 в, ток коллектора в этом случае равен 0,15-0,2 мА; при установке электромагнитных реле с более низкоомными обмотками коллекторный ток может увеличиваться до 8-10 мА.

После настройки передатчика и приемника в отдельности проверяется работа всей аппаратуры в воде.

Авторы: А.Давыдов, Б.Давыдов; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Электроника в быту.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Смартфон LeTV Le 1s 1080р 30.10.2015 Компания LeTV анонсировала смартфон Le 1s, в котором сочетаются привлекательный дизайн, довольно мощная электронная начинка и доступность в плане стоимости. Аппарат выполнен в металлическом корпусе: его размеры составляют 151,1 х 74,2 х 7,5 мм, вес - 169 граммов. Сенсорный дисплей с диагональю 5,5 дюйма характеризуется разрешением 1920 х 1080 точек (формат 1080р), яркостью до 500 кд/м2 и узкими боковыми рамками. "Сердце" новинки - процессор MediaTek Helio x10: он содержит восемь вычислительных ядер с максимальной тактовой частотой 2,2 ГГц и возможностью одновременной работы. Видеоподсистема полагается на графический контроллер IMG PowerVR G6200. Чип функционирует в тандеме с 3 Гбайт оперативной памяти. Смартфон несет на борту флеш-модуль вместимостью 32 Гбайт, адаптеры беспроводной связи Wi-Fi 802.11ac и Bluetooth 4.0, приемник навигационной системы GPS, основную 13-мегапиксельную камеру с датчиком ISOCELL и светодиодной вспышкой, а также фронтальную 5-мегапиксельную камеру с широкоугольной оптикой. Вместо традиционного порта Micro-USB применен симметричный разъем USB Type-C. На тыльной стороне корпуса располагается дактилоскопический сенсор для идентификации пользователей по отпечаткам пальцев. Питание обеспечивает аккумуляторная батарея емкостью 3000 мАч. Благодаря технологии MediaTek SpeedVolt подзарядка в течение всего пяти минут обеспечит до 3,5 часа телефонных разговоров. Новинка поддерживает работу в сетях LTE; допускается установка двух SIM-карт. Операционная система - Android 5.1 Lollipop с фирменным интерфейсом EUI 5.5. Приобрести смартфон можно будет за 170-175 USD.

Другие интересные новости:

▪ Безопасное ядерное топливо на основе тория

▪ С возрастом люди становятся более милосердными

▪ Процессоры Intel Celeron 3215U и 3765U

▪ Новые зеркала с функцией видеорегистрации от Neoline

▪ Вживленные электронные чипы вместо обычных паролей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радио - начинающим. Подборка статей

▪ статья Так говорил Заратустра. Крылатое выражение

▪ статья Как Тихий океан получил свое название? Подробный ответ

▪ статья Начальник отделения связи. Должностная инструкция

▪ статья Экономичный термометр дом-улица с индикатором от сотового телефона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Предсказание по календарю. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026