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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Светящаяся мишень хирурга 03.06.2006 Паращитовидная железа состоит из двух пар мелких, в несколько миллиметров, выростов на задней стороне щитовидной железы. Эта железа вырабатывает гормон, регулирующий обмен кальция в организме. Иногда происходит доброкачественное увеличение паращитовидки, гормона выделяется слишком много, что грозит заболеваниями костей и почек. В таких случаях хирурги удаляют часть железы. Операция кропотливая и трудоемкая из-за малых размеров удаляемого органа. Медики университетской клиники в Мангейме (Германия) нашли вещество, которое избирательно накапливается в паращитовидной ткани и светится красным светом при освещении синими лучами спектра. Это природное соединение, протопорфирин, - составная часть молекулы гемоглобина и никак не вредит организму. За несколько часов до операции пациент глотает капсулу с протопорфирином. Светящуюся красным ткань легко найти и удалить. Продолжительность операции сокращается почти вдвое.

Другие интересные новости:

▪ Точная карта дна мирового океана

▪ Телефон с обычным аккумулятором заряжается в четыре раза быстрее

▪ Инфракрасные светодиоды против идентификации по лицу

▪ Нанотехнологии в цирке

▪ Силиконовый чип для искусственной сетчатки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Светодиоды. Подборка статей

▪ статья Искусство и культура. Справочник кроссвордиста

▪ статья Какое дерево самое высокое? Подробный ответ

▪ статья Вырубка просек (расчистка трасс). Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Датчики силы удара для имитаторов ударных инструментов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Встающий коробок. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025