|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Акустичний локатор для автомобіля. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Автомобіль. Електронні пристрої Рухаючись заднім ходом водій автомобіля не може бачити певну зону дорожнього простору. Ця зона має довжину до двох метрів, і в ній можуть опинитися люди або тварини, а також предмети, що становлять перешкоду для руху. Досягнення сучасної техніки дозволяють створювати спеціальні пристрої для огляду зазначеного простору та інформування водія у випадку, якщо на дорозі автомобіля зустрічаються будь-які об'єкти. Найбільш оптимально таке завдання вирішується за допомогою імпульсної акустичної локації. Відомі успішні спроби побудови подібних пристроїв (див., наприклад, книгу Сіга X., Мідзутані С. "Введення в автомобільну електроніку". - М.: Мир, 1989). Однак через складність та високу вартість ці локатори поки не отримали широкого застосування. Акустичний локатор, що пропонується читачам, виконаний на базі мікроконтролера Z8. Він відрізняється простотою, зручним для повторення радіоаматорами. При відповідному доопрацюванні програми та конструкції його можна використовувати як незамінний помічник для сліпих, пристроїв охорони приміщень, портативного ехолота рибалки-любителя, безконтактного індикатора рівня рідини тощо. Принципова схема локатора зображено на рис. 1. Його основа – мікроконтролер (МК) Z86E0208PSC (DD1).
Зовнішній час, що задає ланцюг МК складається з кварцового резонатора ZQ1 на частоту 8 МГц і конденсаторів C3. С4. Ультразвуковий випромінювач BQ3 підключений безпосередньо до висновків порту Р2 МК. Розмах збудливої напруги на вході випромінювача дорівнює 10 Ст тривалість пачки імпульсів - 1 мс. Відбитий сигнал, прийнятий ультразвуковим приймачем BQ1, надходить на вхід трикаскадного підсилювача резонансного, виконаного на транзисторах VT1-VT3. З його виходу сигнал з постійною складовою 2.5 подається на неінвсртуючий вхід (Р32) вбудованого компаратора МК. На інвертуючий вхід компаратора (РЗЗ) надходить зразкова напруга 2.7 з дільника R1R3. що забезпечує виділення корисного відбитого сигналу лише на рівні прийнятих перешкод. Ланцюг зразкової напруги додатково захищений від перешкод обмежувальним діодом VD1 і конденсатором С1. Діоди VD2 та VD3 обмежують миттєве значення відбитого сигналу рівнями 0 і 5 В. Звуковий сигнал, що попереджає водія про наявність перешкоди в невидимій зоні, формується п'єзовипромінювачем BQ2. підключеним через резистор R16 безпосередньо до висновків порту Р2 МК. Живиться локатор напругою 12 ± 2.5 від мети сигнальних ліхтарів заднього ходу автомобіля. Мікросхема DA1 стабілізує напругу живлення на рівні 5 В, необхідному для нормальної роботи МК. У ланцюзі живлення пристрою встановлений фільтр, що складається з конденсаторів С2, С8, С13 та резистора R6. Принцип дії локатора заснований на випромінюванні пачки імпульсів ультразвукової частоти та наступному прийомі відбитого перешкодою сигналу. Час від моменту випромінювання до прийому відбитого сигналу прямо пропорційно відстані до об'єкта. Залежно від відстані локатор формує один із двох попереджувальних звукових сигналів: якщо воно менше 1 м, генеруються часті тональні посилки, якщо від 1 до 2 м – рідкісні. На відстані більше 2 м звуковий сигнал відсутній. Час очікування відбитого сигналу – 60 мс, після чого випромінюється наступна пачка імпульсів та процес повторюється. Більш детально роботу пристрою пояснює граф [1], показаний на рис. 2 Він включає чотири вершини - стану: SEND (ПЕРЕДАЧА) - формування ультразвукової пачки імпульсів; PRESS (пригнічення) - придушення післязвучання випромінювача; WAIT (ОЧІКУВАННЯ) - очікування відбитого сигналу та COUNT (РАЗРАХУНОК) - обчислення відстані до об'єкта.
Переходи між станами, показані дугами графа, викликаються такими прямими (позначені однією літерою) та непрямими (двома літерами відповідно до переходу) подіями: t (timer - таймер) - спрацьовування таймера МК, з (comparator - компаратор) - спрацювання компаратора МК, ws (wait – send) – закінчення очікування відбитого сигналу, cs (count – send) – закінчення обчислення відстані до об'єкта та pw (press – wait) – закінчення відліку часу придушення. При включенні живлення відбувається автоматичне скидання пристрою та ініціалізується стан SEND. Основна функція цього стану – дозвіл формування ультразвукової пачки імпульсів тривалістю 1 мс. Спрацьовуючи, таймер МК переводить пристрій стан PRESS, у якому він не реагує на прийнятий відбитий сигнал. Тривалість перебування в цьому стані визначається числом спрацьовувань таймера, яке можна змінювати в залежності від типу ультразвукового перетворювача, що використовується. Після закінчення відліку часу придушення чергове спрацьовування таймера переводить пристрій у стан WAIT. У стані WAIT локатор очікує на прихід корисного відбитого сигналу, який викликає спрацювання компаратора МК. запам'ятовування часу від посилки до прийому корисного сигналу та перехід у стан COUNT. Процес відліку часу у стані WAIT синхронізується спрацьовуванням таймера МК кожну мілісекунду. Якщо через 60 мс у цьому стані компаратор МК не спрацює, пристрій знову перетворюється на стан SEND. При спрацюванні компаратора воно перетворюється на стан COUNT. У стані COUNT локатор продовжує дораховувати часовий інтервал 60 мс. Потім на основі раніше зафіксованого часу від моменту посилки до прийому сигналу розраховується відстань до об'єкта. Відповідно до результату розрахунку, пристрій керує видачею звукового сигналу з необхідним інтервалом "сигнал-пауза". Після завершення обчислень воно перетворюється на стан SEND. Далі цикл роботи повторюється У локаторі можна використовувати будь-які малогабаритні керамічні та оксидні конденсатори. Котушка L1 намотана на односекційному уніфікованому каркасі діаметром 8 та довжиною секції намотування 7 мм. Подстроечник - феритовий (100НН) діаметром 2,8 та довжиною 12 мм. Котушка містить 860 витків, намотаних виток до витка проводом ПЕЛ 0,15 (індуктивність 4.4 мГн). Резистор R2 - СП5-2 або будь-який інший малогабаритний підстроювальний багатооборотний. П'єзокерамічний звуковий випромінювач BQ2 – ЗП-22 або аналогічний. Транзистори VT1. VT3 – будь-які із серії КТ3102. VT2 – будь-який із серії КТ3107. Ультразвукові випромінювач BQ3 та приймач BQ1 ідентичні. В авторському варіанті використані ультразвукові перетворювачі від охоронного пристрою "Ехо-2", що випускається промисловістю, можливе застосування будь-яких відповідних п'єзокерамічних перетворювачів, у тому числі і саморобних, з однаковими робочими частотами в діапазоні 36...38 кГц [2]. Для їх підключення застосовані імпортні роз'єми DJK (на платі встановлюють розетки DJK-2MR, а з'єднувальні кабелі постачають вилками DJK-2F). Коди "прошивки" ПЗУ МК наведено у таблиці. Об'єм програмного коду – 242 байти.
Конструктивно локатор складається з електронного блоку та однакових за конструкцією випромінювача та приймача Деталі електронного блоку змонтовані на друкованій платі з фольгованого склотекстоліту відповідно до рис. 3.
Плата поміщена у пластмасовий корпус від радіоконструктора "Пристрій переговорний" виробництва АТ "Новгородський машинобудівний завод". Зовнішній вигляд локатора у зборі показано на рис. 4.
Для зменшення акустичного впливу випромінювача на ультразвуковий приймач їх акустичні тракти виконані як рупорів. Рупор, крім того, узгодить відносно високий повний акустичний опір перетворювача з досить низьким опором навантаження, тобто повітряного середовища (3). Найбільш ефективний експоненційний рупор, площа поперечного перерізу якого змінюється за законом S = S0em, де S - площа поперечного перерізу рупора на відстані х від перетворювача, S0 - площа вхідного отвору рупора (при х = 0), тобто площа поверхні перетворювача, m – коефіцієнт розширення рупора, який залежить від робочої частоти (для 35 кГц т = 0,17 мм-1). У домашніх умовах найпростіше виготовити рупор, поперечний переріз якого має форму кола. Знаючи, що площа кола дорівнює ? Потім за значеннями, що вийшло, креслять на папері поздовжній профіль рупора і по ньому виготовляють шаблон із щільного картону або жерсті. Самі рупори виконують за допомогою цього шаблону із твердого пінопласту. Поверхні готових рупорів покривають фарбою для надання їм найкращих акустичних властивостей. Для захисту від атмосферного впливу рупори поміщають у захисні кожухи, забезпечені кронштейнами для встановлення на задньому бампері автомобіля. Як кожухи зручно використовувати пластмасові кросувальні коробки від електропроводки. Кронштейни виготовляють із листової сталі. Щілини між кожухом і рупором заливають епоксидною смолою, а всю конструкцію покривають у кілька шарів атмосферостійкою синтетичною емаллю. Налагодження пристрою починають із перевірки монтажу на надійність з'єднань та відсутність коротких замикань. До встановлення МК доцільно перевірити роботу стабілізатора напруги та підсилювача ультразвукового сигналу. Для цього підключають живлення та вимірюють напругу на виведенні 5 панелі МК. Воно має знаходитися в межах 5 ± 0.3 В. Потім вимірюють постійну напругу на виведенні 9 панелі МК (2.5 ± 10%) і. під'єднавши вольтметр до її виведення 10. встановлюють підстроювальним резистором R2 напруга на 0.2...0.3 більше першого. Далі, підключивши вхід осцилографа до виведення 9 панелі МК і подавши на вхід підсилювача синусоїдальний сигнал частотою 37 кГц і амплітудою 3 мВ, спостерігають на екрані осцилографа сигнал з амплітудою 4.5 В. Підстроюванням індуктивності котушки L1 домагаються максимального посилення. Після цього при відключеному живленні встановлюють в заздалегідь запрограмований панель МК і з'єднують пристрій з випромінювачем і приймачем. Якщо при включенні живлення пристрій не запрацює, під'єднують вхід осцилографа (з вхідним опором не менше 10 МОм) до виведення XTAL2 (висновок 6) мікросхеми DD1 і перевіряють, чи збуджується тактовий генератор МК. Відсутність коливань синусоїдальної форми частотою 8 МГц свідчить про те, що генератор не збуджується. В цьому випадку потрібно перевірити кварцовий резонатор ZQ1 та конденсатори C3 та С4. При встановленні на автомобілі локатор розмішають усередині салону, а ультразвукові перетворювачі - на задньому бампері на відстані не менше 0.6 м один від одного. Ця відстань забезпечує ширину робочої зони локатора, що дорівнює 2 м. Змінюючи його. можна регулювати та ширину цієї зони. література
Автор: М.Гладштейн, М.Шаров
Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024 Приміальна клавіатура Seneca
05.05.2024 Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024
▪ Інопланетяни можуть вважати Землю безлюдною ▪ Нейрони оцінюють вигоду від звички ▪ Моніторинг сліпих зон у вантажівках Mercedes-Benz ▪ Ризик інфекції залежить від часу доби ▪ Кухонний планшет Sony Xperia Tablet Z Kitchen Edition
▪ Розділ сайту Альтернативні джерела енергії. Добірка статей ▪ стаття Немає царських шляхів до геометрії. Крилатий вислів ▪ статья Яким був насправді шведський король Карл XII? Детальна відповідь ▪ стаття Штиковий вузол. Поради туристу ▪ стаття Програма LPTtest. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Паяє... кухонна плита. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page