Использование ультразвука. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электроника в быту

 Комментарии к статье

Использование ультразвука - это еще одно направление в разработках "Детекторов Близости". На рис.1 показано, как работает такое устройство. В верхней части рисунка изображена возможная конфигурация, когда передатчик и приемник ультразвука находится напротив друг друга. Пока ничто не мешает ультразвуку в полной мере достигать приемника, схема находится в ожидании. А помешать этому может как раз нарушитель, находящийся между излучателем и приемником.

Варианты ультразвуковой охранной сигнализации

Подобное устройство способно обеспечить весьма высокий уровень надежности. Ведь любое снижение уровня сигнала от передатчика или паже прекращение его работы вообще будет расцениваться цепями приемника как опасность. Вышеприведенные примеры могут возникнуть просто при выводе передатчика из строя.

В нижней части рисунка изображено другое эффективное расположение приемника и передатчика. В этом случае ультразвук отражается от отнесенного на расстояние твердого предмета и поступает на приемник. Сигнал, излучаемый передатчиком, должен быть достаточно мощным. Естественно, всякий объект, вставший на пути звука, вызовет сигнал тревоги.

Возможен другой путь работы устройства. В этом случае звук достигает приемника, только отразившись от грабителя, находящегося поблизости от передатчика и приемника.

Все описанные способы хороши, так что выбирайте один из них, который лучше всего подходит к вашим условиям. Ультразвуковой сторож с раздельными приемником и передатчиком

На рис.1 приведена принципиальная схема ультразвукового передатчика.

Основой ее является таймер типа 555, а рабочую частоту определяют номиналы резисторов R1 и R4 и конденсатора С1.

Схема ультразвукового передатчика.

Ультразвуковой излучатель TR1 обеспечивает наибольшую отдачу на собственной резонансной частоте, а значит, и питаться должен именно с этой частотой. Если во время работы устройства частота генератора передатчика будет "плавать", это в какой-то момент приведет к снижению уровня сигнала, излучаемого передатчиком, т. е. вызовет ложную тревогу. Для повышения стабильности частоты генератора в нем через конденсатор C3 создана обратная связь. Сам излучатель становится подобным резонансному контуру, сигнал на котором максимален на частоте резонанса. Таким образом, наведенная положительная обратная связь удерживает генератор на собственной частоте излучателя и сужает диапазон перестройки ее резистором R4. Для еще большего повышения стабильности частоты следует питать схему от стабилизированного источника питания. Но надо сказать, что скачки напряжения питания до 1 В не вызывают ни ухода частоты, ни снижения уровня выходного сигнала.

Передатчик собирают на плате из изоляционного материала и помещают в металлический или пластмассовый корпус. При монтаже соблюдайте аккуратность, а в целом схема некритична к расположению деталей, и конструкцию подберите по своему усмотрению. Поскольку деталей в передатчике немного, неплохо было бы и плату, и излучатель расположить в одном корпусе. К тому же длинные соединительные провода, идущие к излучателю, отрицательно влияют на работу схемы. Но если все равно не удастся обойтись без проводов, делайте их не больше 15 см длиной.

Когда все подготовительные работы закончены, приступайте к наладке передатчика. Задача состоит в настройке его на собственную частоту излучателя. Если у вас есть осциллограф, его сигнальный провод подключите к точке соединения конденсаторов С2 и C3, а "землю" - к общему проводу схемы. Переключатель диапазонов усиления установите в положение 1 В/дел. Резистором R4 добейтесь существенного увеличения амплитуды сигнала на экране осциллографа. Максимальный сигнал показывает, что мы настроились на резонансную частоту. Эту единственную операцию по наладке передатчика можно и отложить до времени, когда будет готов приемник.

Схема приемника приведена на рис.2.

Схема приемника

Транзисторы Q1, Q2 и Q3 образуют общеизвестный трехкаскадный усилитель, в задачу которого входит увеличение уровня принятого сигнала до значения, когда его можно будет продетектировать, а полученным постоянным напряжением перевести транзистор Q4 в открытое состояние. Общее усиление схемы регулируется переменным резистором R13, включенным в цепь эмиттера транзистора Q3. С коллектора этого транзистора сигнал поступает на выпрямитель с удвоением напряжения. Постоянное напряжение, выделяющееся на конденсаторе С5, создает смещение на базе транзистора Q4 через резистор R12. Сборка приемника ничем практически не отличается от сборки передатчика. Как и там, провода, соединяющие ультразвуковой датчик со схемой, должны быть по возможности короткими. Готовую плату поместите в металлический или пластмассовый корпус.

Введение устройства в работу

Если следовать изображению в верхней части рис. 3.20, первым шагом по проверке работы схемы должно быть определение, насколько далеко можно разнести приемник и передатчик. Выберите место, где отсутствуют воздушные потоки. Излучатель передатчика разместите на высоте 1 м над полом, направив его в открытое пространство. Подайте питание от временного источника на приемник. Установите резистор R13 в положение наименьшего сопротивления, что будет соответствовать максимальному усилению. Подключите вольтметр постоянного напряжения к зажимам Лив. Если амплитуда ультразвуковых волн достаточно высока, вольтметр будет показывать напряжение, почти равное напряжению питания. Медленно отходите с приемником от излучателя передатчика. С какого-то места показания вольтметра начнут прыгать, иногда даже падая до нуля. После этого сократите расстояние на 30-60 см, еще раз убедившись, что устройство работает надежно.

При установке ультразвуковой сигнализации следует соблюдать несколько четких установок.

1. Не размешайте ее в зоне, где работает кондиционер в режиме нагнетания воздуха. Иначе сигнализация будет срабатывать всякий раз при его переключении.
2. Не оставляйте поблизости никаких предметов, которые могут из-за сквозняка попасть в луч передатчика.
3. Не пытайтесь использовать систему на улице или в помещении, где постоянно открываются окна и двери.
4. Если звери или птицы - постоянные обитатели той территории, где вы собираетесь применить такую сигнализацию, то здесь она неприемлема.

Как уже говорилось выше, можно так расположить передатчик и приемник, что последний будет воспринимать звук, отраженный от какой-либо твердой поверхности. Это может быть стека или дверь. Одежда человека плохо отражает и, наоборот, хорошо поглощает ультразвук. Когда кто-либо пересечет один из лучей, сигнализация сработает. Если под охраной находилась дверь, то устройство среагирует, когда ее откроют.

Излучатель передатчика и ультразвуковой датчик приемника располагают на расстоянии не более 5 см друг от друга, при этом устройство способно "заметить" человека или какой-либо объект в нескольких сантиметрах от него. Где бы вы ни устанавливали свое творение, не забывайте о следующем: не следует настраиваться на максимальную чувствительность и использовать устройство в неблагоприятных окружающих условиях. Устройство сигнализации с объединенными приемником и передатчиком

Схема следующего ультразвукового сторожа показана на рис.1. Схема необычна тем, что на базе одной микросхемы в ней собран генератор передатчика и что она же работает как избирательный приемник отраженного сигнала. Для этого используется микросхема 567, вмещающая в себя источник сигнала и его приемник.

Рис.1. Схема приемопередатчика

Познакомимся поближе с тем, как функционирует схема, выполняющая двойную работу. Волны воспринимаются пьезокерамическим датчиком, после чего усиленные каскадом на транзисторе Q2 они поступают на вывод 3 микросхемы, причем частоте сигнала получается в точности равной той, что генерирует сама микросхема. В отличие от ранее описанного устройства в этой ситуации уже не важно, насколько частота может отклониться от первоначально установленной.

Рабочая частота определяется номиналами цепочки резисторов R3 и R6 и емкости конденсатора C3. Регулируется она переменным резистором R6. При заданных номиналах деталей она может варьироваться в пределах от 8 до 25 кГц, а в конечном счете определяется применяемыми пьезодатчиками. С вывода 5 микросхемы сигнал прямоугольной формы поступает на базу транзистора Q1, включенного по схеме с общим коллектором. В качестве нагрузки этого транзистора включена цепочка из резистора R5 и низкоомного динамика. Когда на вход схемы поступает достаточный по амплитуде сигнал, светодиод горит, а клеммы А и В представляют собой нормально замкнутые контакты. В случае, когда амплитуда сигнала понижается или он совсем отсутствует, выход схемы переходит в разомкнутое состояние. В остальном это устройство может быть использовано по любой конфигурации из предложенных на рис. 3.20. Откровенно говоря, схема лучше работает на высоких звуковых частотах, чем на ультразвуковых.

Последнее слово о рабочей частоте говорят применяемые в устройстве излучатель и пьезодатчик. Для тех из них, которые указаны в списке применяемых деталей, частота варьируется в диапазоне от 8 до 16 кГц. Если вас не удовлетворят такие частоты, нужно лишь подобрать другую" пару, поскольку сама схема может работать на частотах до 25 кГц. Верхний же предел ограничен лишь возможностями микросхемы. Но не следует особенно усердствовать, поскольку для частот выше 43 кГц уже трудно подобрать излучатель и пьезодатчик.

В комплекте с двумя предложенными преобразователями схема очень хорошо работает на частоте 12 кГц. И не страшно, что она слышна. Ведь едва ли кто-либо отважится с ней поспорить. Да и мыши, судя по всему, предпочтут какое-нибудь другое место, чем это.

Сборка схемы

Детали схемы монтируются на плате из изоляционного материала, и, поскольку их не так много, плотность монтажа не сказывается на ее функционировании. В данной конструкции не требуется размещать пьезодатчик и излучатель поблизости от самой схемы. Но тогда для каждого преобразователя желательно использовать экранированные провода. Этим вы избежите возникновения связи напрямую между выходом и входом схемы.

Ввод устройства в эксплуатацию. Проверив правильность монтажа, подключите питание схемы. Это может быть источник напряжением 6-9 В. Ползунок резистора R6 установите в среднее положение, при этом вы должны слышать писк высокого тона. Установите излучатель на столе или другой подставке так, чтобы перед ним было свободное пространство в 3 м. Держа пьезодатчик в руках, "направьте его на излучатель. Светодиод при этом должен загореться. Отходя с пьезодатчиком от излучателя, заметьте то место, где светодиод погаснет. Это означает, что вы нашли точку максимальной чувствительности.

Укажем места, где удобно расположить такую сигнализацию:

- через помещение;
- на выходе;
- напротив напольного, настенного сейфа или дорогой картины;
- на проходе на чердак или в полуподвал;
- в любом другом месте, где может пройти грабитель.

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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Новая технология маркировки товаров 27.06.2000 Компании International Paper и Motorola предложили принципиально новую технологию маркировки товаров "Smart package" ("умная упаковка"), которая должна получить широкое распространение и в будущем вытеснить привычное штриховое кодирование. Для этого используют разработанную компанией Motorola радиочастотную идентификацию (RFID) в совокупности с двумя частичками проводящих ток чернил, между которыми располагается миниатюрный чип. Среди основных преимуществ новой технологии - малый размер маркера, который можно размещать где угодно, и он будет почти невидим. В отличие от обычного штрих-кода, на него можно записывать информацию, которая не копируется типографским способом. Радиочастотный способ не требует прямой видимости для считывания/записи, он намного дешевле обычных радиочастотных маркеров и устойчив к повреждениям.

Другие интересные новости:

▪ Грузовик Toyota FCET на водородных топливных элементах

▪ Темная материя может подогревать планеты изнутри

▪ Умное вольфрамовое покрытие заменит бумагу

▪ Микросхема TCPP01-M12 для защиты линий USB type-C

▪ Новое семейство драйверов лазерных диодов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радио - начинающим. Подборка статей

▪ статья Клочок бумаги. Крылатое выражение

▪ статья Каким образом мы ощущаем вкус пищи? Подробный ответ

▪ статья Начальник вагона почтового. Должностная инструкция

▪ статья Электронная удочка-автомат. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двуполярный регулируемый блок питания, 220/5...15 вольт 1 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026