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:

Умный медицинский бандаж 24.06.2025

Исследователи из Института ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN) предложили инновационное решение - медицинский бандаж из полимерных нановолокон, созданный методом электропрядения. В основе технологии лежит способность материала равномерно распределять антимикробный препарат - метронидазол - и постепенно высвобождать его непосредственно в зоне повреждения. Это особенно важно при лечении инфекций, вызванных анаэробными бактериями, которые активно размножаются в условиях низкого содержания кислорода. Такие микроорганизмы представляют серьезную угрозу, особенно при глубоких ранениях или закрытых повреждениях, поскольку стандартная терапия требует системного применения препарата, что может оказывать побочные эффекты на организм в целом. Новое перевязочное средство прошло стадию лабораторных испытаний in vitro. Хотя до широкого внедрения технологии в клиническую практику еще предстоит пройти долгий путь, уже сейчас очевиден ее потенциал в улучшении качества лечения ран. Уник ...>>

Безлопастные ветряные турбины нового поколения 24.06.2025

Переход к устойчивым источникам энергии требует не только повышения эффективности, но и переосмысления самих принципов их работы. Одной из инновационных разработок в этой области стала безлопастная ветряная турбина (BWT), которую представили инженеры Университета Глазго. Это устройство способно вырабатывать электроэнергию без использования традиционных вращающихся лопастей, предлагая более компактную, бесшумную и безопасную альтернативу классическим ветрякам. В основе новой технологии лежит принцип вихревой вибрации. Вместо лопастей конструкция включает вертикальные цилиндрические мачты, которые начинают колебаться под действием потоков воздуха. Эти механические колебания затем преобразуются в электричество. Отсутствие подвижных крыльев не только уменьшает шум, но и существенно снижает риск для птиц, которые часто становятся жертвами традиционных турбин. С помощью компьютерного моделирования исследователи установили, что оптимальная конфигурация включает мачту высотой 80 сантимет ...>>

Полеты в космос вредят зубам 23.06.2025

Освоение дальнего космоса открывает человечеству уникальные перспективы, но одновременно ставит под угрозу физическое здоровье будущих исследователей. Уже давно известно, что длительное пребывание в невесомости приводит к потере костной массы, мышечной атрофии и нарушениям в работе внутренних органов. Однако новое исследование американских ученых выявило еще одну, ранее не изученную опасность - разрушение зубов и тканей ротовой полости. Команда исследователей сосредоточила свое внимание на связи между микрогравитацией и развитием пародонтита - воспалительного заболевания, поражающего десны и костную ткань, удерживающую зубы. Это заболевание способно со временем привести к полной потере зубов. Поскольку предстоящие миссии на Луну и Марс предполагают многомесячное пребывание в условиях низкой гравитации, становится особенно важно оценить риски для здоровья ротовой полости. Чтобы изучить влияние микрогравитации, ученые провели эксперимент на мышах. Одна группа животных содержалась в ...>>

Случайная новость из Архива Восстановление роста волос на поврежденной коже 30.11.2018 Ученые из Школы медицины при Нью-Йоркском университете (США) изучили влияние различных сигнальных путей на поврежденную кожу лабораторных мышей. В своем эксперименте в качестве стимулятора работы этих путей использовали клетки, называемых фибробластами, которые вырабатывают коллаген - структурный белок, ответственный за поддержание формы и прочности кожи и волос, - а также выполняют восстановительную функцию при ранении и любом другом повреждении ткани. Исследователи активировали работу сигнального пути Sonic Hedgehog (SHH - "еж Соник"), который клетки используют для общения друг с другом. Известно, что этот путь играет большую роль на ранних стадиях роста эмбриона в утробе матери, когда образуются волосяные фолликулы. Но в других случаях активность этого пути приостанавливается. Возможно, это объясняет, почему волосяные фолликулы не могут вырасти в коже, образовавшейся после травмы или операции. Активация сигнального пути SHH помогла восстановить рост волос на поврежденной кожи лабораторных мышей. Волосы начали расти уже в течение четырех недель после травмы кожного покрова. "Наши результаты показывают, что стимулирующие фибробласты улучшают работу сигнального пути Sonic Hedgehog и могут спровоцировать рост волос, который ранее не наблюдался при заживлении ран", - говорит клеточный биолог Майюми Ито (Mayumi Ito), старший научный сотрудник, доцент кафедры дерматологии Рональда О. Перельмана в Школе медицины при Нью-Йоркском университете. Команда планирует дальнейшие исследования того, как химические и генетические стимуляторы фибробластов могут активировать сигнальный путь Sonic Hedgehog в клетках поврежденной кожи человека.

Другие интересные новости:

▪ Черника против гипертонии

▪ Лифт через автотрассу

▪ Перец и пчелы против слонов

▪ Инвертированные во времени оптические волны

▪ Мозг главнее мышц

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья Категорический императив. Крылатое выражение

▪ статья Отчего в самолете алкоголь подают меньшими дозами, чем на земле? Подробный ответ

▪ статья Электродуговая сварка. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Биореактор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Страшилка. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025