Основу преобразователя составляет биморфный пьезокерамический диск, прикрепленный по внешней окружности к эластичной опоре. В центре диска приклеен конусообразный резонатор из алюминиевой фольги, повышающий эффективность преобразования энергии "Заземляемый" металлический корпус защищает преобразователь от электрических помех.

На рис. 2 изображены зависимости от частоты модуля входного сопротивления |Zp| и чувствительности uхx преобразователя при сопротивлении нагрузки Rн->оо. Модуль входного сопротивления имеет два экстремальных значения: на частоте fми - минимум входного импеданса, на частоте fa (антирезонансная частота) - максимум входного импеданса. Чувствительность имеет один максимум на частоте, близкой к частоте антирезонанса fа.

Рис.2

Промежуток между частотами fми и fв составляет в среднем около 2 кГц. При уменьшении сопротивления нагрузки Rн частота, при которой чувствительность преобразователя максимальна, понижается, стремясь в пределе к fми при Rн ->0.

Вследствие нелинейности свойств пьезокерамики резонансная частота fми несколько уменьшается при увеличении входного напряжения Одновременно увеличивается и входное сопротивление. На рис.3 приведены амплитудные характеристики преобразователя по резонансной частоте fми и резонансному значению модуля входного сопротивления |Zp|

Рис.3

Если поступающее на преобразователь напряжение превысит на резонансной частоте 5 В, то в нем могут произойти необратимые изменения.

Диаграмма направленности преобразователя - однолепестковая, с шириной около 30° (по уровню 0,7 от максимума)

Когда один из преобразователей является излучателем, а другой - приемником, следует подбирать эту пару таким образом, чтобы fми излучателе и fмп приемника были близки между собой. Индивидуальные значения этих частот указывают в паспортах преобразователей.

При достаточно тщательном подборе пары излучатель-приемник и высоком сопротивлении нагрузки приемника (например, 100 кОм и выше) можно значительно увеличить чувствительность приемного тракта, устранив шунтирующее влияние емкости преобразователя Свх. Для этого параллельно преобразователю включают катушкy, индуктивность LK которой рассчитывают по формуле

где Со=0,8 Свх. Емкость Свх измеряют на низкой частоте, например, 1000 Гц. Обычно она составляет 1140 ± 40 пФ Значение индуктивности LK в зависимости от конкретных значений fа и Со лежит в пределах 15-20 мГн.

В эхолокаторе, когда один и тот же преобразователь работает поочередно в режимах излучения и, приема, целесообразно применять прмемно-усилительный тракт с низкоомным входом (не более 1 кОм). При этом резонансные частоты fмн и fмп будут близки между собой.

Принципиальные схемы приемника и передатчика устройства дистанционного управления бытовой аппаратурой (приемником, магнитофоном, телевизором, осветительными приборами) с использованием преобразователя МУП-1 изображены на рис. 4 и рис. 5 Передатчик можно выполнить на цифровой интегральной микросхеме (рис. 4,а) или на транзисторах (рис 4,б).

Рис.4

У первого варианта передатчика задающий генератор - элементы D1.1 и D1.2, а на элементе D1.3 выполнен буферный каскад. В транзисторном варианте передатчика генератор собран по схеме мультивибратора (транзисторы V1, V2), а выходной каскад - на транзисторе V3. Необходимую рабочую частоту передатчика устанавливают подстроечным резистором R1 (рис 4, а), или подбором резисторов R2 и R3 (рис 4, б) Для того, чтобы иметь возможность подстраивать генератор во время эксплуатации, один из этих резисторов целесообразно заменить двумя, включенными последовательно постоянным сопротивлением 3 5 кОм и переменным сопротивлением 22 кОм Настройка передатчика заключается в установке частоты генератора, равной частоте fми, которая указана в паспорте преобразователя

При отсутствии частотомера настройку можно произвести по максимальной отдаче преобразователя. Для этого перед преобразователем-излучателем на расстоянии 15...20 см устанавливают преобразователь-приемник, который будет использован в системе дистанционного управления, подключают к нему вольтметр переменного тока и настраивают передатчик, добиваясь максимального сигнала на выходе приемного преобразователя

Схема приемника изображена на рис 5. Он состоит из усилителя на микросхеме A1, детектора на диодах V1, V2, одновибратора и триггера на микросхеме D1, а также транзисторного ключа (V5) с исполнительным реле K1 в цепи нагрузки. Элементы R7, С5 служат для задержки включения одновибратора в целях предотвращения ложных срабатываний исполнительного устройства из-за импульсных помех в сети или нечеткого замыкания контактов кнопки включения передатчика.

Рис.5 (нажмите для увеличения)

Ультразвуковой сигнал, воспринятый преобразователем В1 приемного устройства, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются микросхемой A1. Коэффициент усиления на частоте 40 кГц - составляет примерно 5000. Продетектированный сигнал, пройдя цепь задержки C5R7, запускает одновибратор (элемент D1.1). Время задержки срабатывания одновибратора равно 1 с. Сигнал с одновибратора переключает триггер D1.2, в результате чего открывается транзисторный ключ V5 и срабатывает реле K1.

Принципиальная схема исполнительного устройства приведена на рис. 6. При замыкании контактов K1.1 в приемнике (рис. 5) тринисторы V2, V3 открываются и подключают Нагрузку Rн в сеть. Допустимая мощность нагрузки определяется прямым током тринисторов.

Рис.6

Передатчики системы дистанционного управления питают от батареи гальванических элементов, а приемник - от стабилизированного выпрямителя, дающего на выходе напряжение 20 В. Питание микросхемы D1 дополнительно стабилизировано параметрическим стабилизатором, собранным на элементах V3 и R6.

В лабораторных условиях при испытаниях блока дистанционного управления взаимоориентации преобразователей не требовалось. Однако в комнате с большим звукопоглощением (много мягкой мебели, ковров, штор и т п.) ультразвуковой сигнал заметно ослабляется, что может потребовать ориентации излучателя и приемника. Ультразвуковой преобразователь может быть использован и в многоканальных системах дистанционного управления. В этом случае команды следует передавать в дискретном виде, используя кодоимпульсные, временные или фазоимпульсные системы модуляции.

Авторы: Н. Бородулин, В. Морозов, Е. Коптев, г.Москва; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Справочные материалы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Музыкальный сервер на процессоре ARM 22.05.2013 Конструкторская и производственная фирма BitBox из Бэйсингстока (Англия) создала музыкальный сервер на процессоре ARM. Музыкальный сервер имеет три отдельных аудиовыхода, управляемых с помощью беспроводной клавиатуры или интернет-браузера. Конструкция от BitBox основывается на процессоре ARM Cortex-A8 Freescale i.MX512. На нем работает Debian Linux, а в аппаратную часть входит интерфейс SATA для жесткого диска, порты Ethernet, USB и последовательный интерфейс. "Для генерации кода мы использовали компиляторы с открытым кодом, и мы написали собственные библиотеки, чтобы избежать применения "тяжелых" библиотек Glib", - сообщили в BitBox. Для обеспечения максимального контроля над аппаратной частью компания также написала собственные загрузчики для процессоров. BitBox производит значительное количество этих музыкальных серверов как готовые к реализации изделия, которые уже доступны для заказчиков. Компания специализировалась на устройствах на основе процессоров ARM и набрала в Бэйсингстоке команду разработчиков с широким диапазоном конструкторских умений, включая аналоговую электронику, высокоскоростную цифровую технику, конструирование на FPGA, ввод схем в САПР и проектирование печатных плат в Cadence Orcad и Allegro. Их опыт работы с процессорами охватывает ARM9, ARM Cortex-M3, M4, A8 и STM8, и программирование для них на C, C++ и ассемблер. BitBox также создает базовые дизайны множественного применения и IP-элементы. Конструкторский отдел имеет значительный опыт проектирования для производства (DFM) и может предложить серийное производство изделий и управление жизненным циклом для созданной ими продукции. Производственная база позволяет производить: поверхностный монтаж с шагом 0,8 мм, волновую пайку, изготовление корпусов, тестирование - внутрисхемное, оптическое, функциональное и на предельных режимах и контроль компонентов. "Существующее мнение об аутсорсинге в конструировании и производстве электроники меняется, - заявляют в компании. - Некоторые приверженцы услуг оффшорного проектирования и производства обнаружили, что предполагаемая экономия средств была компенсирована необходимостью удаленного управления проектами, особенно для продукции и комплектующих в мелком и среднем серийном производствах". На своем производстве в Бэйсингстоке компания проводит проектирование, испытания образцов и серийное изготовление. "Есть преимущество в возможности "прикоснуться" к проектированию и оптимизации конструкции по мере ее создания, и контролировать процесс массового производства и поставок, которые всегда "под рукой", - говорят в компании. Проекты компании используются в медицине, аудиотехнике, управлении электропитанием и промышленных установках, включая технологии RFID, ZigBee, МЭМС, Bluetooth, GPS и Galileo.

Другие интересные новости:

▪ Электрический кроссовер Lexus RZ 450e

▪ Выращены миниатюрные нейросети мозга

▪ Тянущийся дисплей

▪ Электромобиль Toyota ME.WE

▪ 3D-монитор без очков ThinkVision 27 3D

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрик в доме. Подборка статей

▪ статья Джон Китс. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где больше кофеина - в чашке чая или в чашке кофе? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров Aiwa. Справочник

▪ статья Переключение антенн по кабелю. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Симметричный динистор в бестрансформаторном блоке питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026