|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Гідроакустичний сигналізатор Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електроніка у побуті Незважаючи на широкорозгалужену мережу рятувальної служби на водоймах, все ж таки трапляються нещасні випадки, спричинені зазвичай порушенням правил поведінки на воді. Одним із основних завдань, які стоять перед рятувальниками, є своєчасне надання допомоги постраждалим. Від того, як швидко буде знайдена людина, яка зазнає лиха, або щойно потонула, залежить врятують її чи ні. У статті наводиться опис комплекту приладів, призначених для сигналізації про плавець, що тоне. Такий комплект необхідний під час проведення робіт, пов'язаних із короткочасним зануренням на невелику глибину без аквалангу. Гідроакустичний сигналізатор незамінний під час змагань пірнальників на тривалість перебування під водою. Сама ідея сигналізації за допомогою радіотехнічних засобів про надмірно тривале, а отже небезпечне для життя, перебування під водою заслуговує на увагу радіоаматорів. Датчик, що реагує на тривале перебування на глибині 1-2 м під водою, не універсальний, оскільки нещасний випадок може статися на меншій глибині. Потрібно було б сконструювати датчик, що реагує на припинення дихання або серцебиття. Багато ще невирішених завдань у сфері застосування електроніки для підводного плавання, і, зокрема, створення надійного зв'язку під водою. Тут відкривається простір для творчості радіоаматорів, які мають допомогти рятувальникам у їхній шляхетній та важкій справі. Гідроакустична апаратура автоматичної сигналізації про людину, що тоне, складається з малогабаритних автоматичних передавачів і одного "чергового" приймача. Передавачі закріплюються на тілі плавців, а приймач знаходиться на рятувальному посту безпосередньо біля води. При прийомі сигналів лиха від будь-якого передавача на рятувальному посту автоматично включається світлова і звукова тривожна сигналізація. Дальність дії апаратури близько 200 м-коду. Передавач Передавач, блок-схема якого вміщена на рис. 1, а важлива схема - на рис. 2 складається з датчика занурення, реле часу і генератора ультразвукових коливань з п'єзокерамічним випромінювачем. Робоча частота передавача 53 кГц.
З метою підвищення надійності та економічності передавача включення живлення здійснюється контактами датчика занурення, який відрегульований так, що замикання відбувається при зануренні на глибину понад 0,2-0,5 м.
Реле часу виключає можливість подачі хибних сигналів при пірнанні купаються і включає передавач тільки через 55-60 с після спрацьовування датчика занурення. Такий час витримки вибрано виходячи з того, що тренований плавець здатний затримати подих під водою на час близько однієї хвилини: Будь-який випадок перебування людини під водою довше однієї хвилини може розцінюватися як небезпечний для життя. Якщо ж у практиці і будуть траплятися випадки, коли нирець зможе перебувати під водою довше однієї хвилини, то, по-перше, після підйому плавця на глибину менше межі спрацьовування датчика занурення тривожна сигналізація вимкнеться, а по-друге, у приймачі є додатково реле часу, витримку якого можна регулювати залежно від потреби у межах. Для випромінювання та прийому ультразвукових коливань в передавачі та приймачі застосовані п'єзокерамічні перетворювачі з титанату барію чутливістю 3-10 мкв/бар, що мають форму порожнистого циліндра із зовнішнім діаметром 30 мм, внутрішнім діаметром 26 мм і висотою 28 мм. Електроакустичний коефіцієнт корисної дії таких перетворювачів близько 25%. Циліндрична форма перетворювачів дозволяє отримати кругову характеристику спрямованості приймача і передавача, досить мале відношення висоти перетворювача до довжини робочої хвилі наближає характеристику спрямованості до сферичної. І все-таки у перетворювачів циліндричної форми просторова характеристика випромінювання (прийому) має зони малої інтенсивності (чутливості) сигналів. Хоча ймовірність збігу зон малої інтенсивності передавачів із зоною малої чутливості приймача невелика, цих зон бажано мати зовсім. Для отримання в просторі повної сферичної та рівномірної характеристики випромінювання (прийому) ефективнішим буде застосування в апаратурі перетворювачів сферичної форми. Генератор ультразвукових коливань та реле часу виконані на двох транзисторах T1 та Т2 типу П-13А та П-401. У першому їх зібрано реле часу й у другому- власне генератор. Генератор зібраний за схемою з індуктивним зворотним зв'язком. Як джерело живлення в передавачі використовуються два акумулятори типу Д-0,06, з'єднані послідовно. При зануренні на глибину менше ніж 0,2-0,5 м передавач електричної енергії не споживає; при знаходженні більшої глибині, коли працює реле часу, споживання струму становить 4,0 ма. У режимі випромінювання передавач споживає струм 3,0 ма, тому можна вважати, що тривалість роботи джерел літання протягом одного циклу визначається часом їх саморозряду. Вихідна електрична потужність передавача становить 6,0 мВт, акустична потужність – близько 2 мВт. Розташування деталей передавача зображено на рис.
Передавач змонтований усередині корпусу п'єзокерамічного перетворювача на прямокутній гетинаксовій платі, що має розміри 15х22 мм. Транзистор Т2 взятий з коефіцієнтом посилення не менше 60. Трансформатор Tp1 виконаний на феритовому кільці (Ф-600) із зовнішнім діаметром 8 мм. Обмотки I і II містять відповідно 70 і 9 витків дроту ПЕЛШО 0,17. З метою отримання найменших габаритів, конденсатор C1 зібраний з 12 паралельно з'єднаних конденсаторів типу ЕМІ 10 мкф 3B. Нижній торець перетворювача (ПКП) клеєм 88 закріплений в пазу фігурної гетинаксової кришки. У корпусі кришки є герметизоване відділення акумуляторів. Заміна акумуляторів провадиться через дно кришки, укріплене на шести гвинтах. Герметизація дна здійснюється за допомогою круглого гумового прокладання перетином 2х2 мм діаметром 20 мм. Схематичний креслення датчика занурення дано на рис. 5. Контактна група (К) датчика занурення укріплена з внутрішньої сторони верхньої кришки (ВК) перетворювача. Сприймаючим елементом датчика занурення є опорний штифт (1), виконаний у формі грибка.
Діаметр верхнього майданчика дорівнює 10 мм. Зверху на кришку та опорний штифт клеєм 88 приклеєна еластична гума (2) товщиною 0,2-0,3 мм. При зануренні передавача на глибину 0,2-0,5 м опорний штифт під тиском води, переміщаючись до упору в обмежувач, перемикає контакти. Регулювання датчика глибини проводиться за допомогою вантажу, що дорівнює силі тиску стовпа води заввишки 0,2-0,5 м (близько 40 г). Частота генерації визначається індуктивністю первинної обмотки трансформатора Тр1 та ємністю п'єзокерамічного перетворювача. Налаштування передавача проводиться за частотоміром на резонансну частоту перетворювача зміною числа витків первинної обмотки трансформатора. Налаштування передавача за допомогою приєднання паралельно перетворювачу додаткового конденсатора небажана, так як це призводить до марної втрати вихідної потужності передавача. Витримка реле часу регулюється зміною величини ємності конденсатора C1. Питання найбільш раціонального розміщення передавача на людині, що купається, має важливе значення як з точки зору небажаного екранування сигналів передавача тілом людини, так і з точки зору забезпечення свободи рухів плавця у воді. Як показав досвід, найбільш зручним варіантом розміщення передавача на людині, що купається, слід вважати кріплення на плавальній шапочці, -в спеціально передбаченому гумовому "кишені". У зв'язку з невеликою вагою (50 г на повітрі та 22 г у воді) такий спосіб кріплення не викликає незручностей. Приймач Ультразвукові коливання, що розповсюджуються від передавача по воді, сприймаються п'єзокерамічним перетворювачем, посилюються приймально-підсилювальним трактом і здійснюють включення тривожної сигналізації. Принципова схема приймача наведено на рис. 3. Він зібраний на восьми транзисторах за своєрідною супергетеродинної схемою із заземленим емітером і призначений для роботи на фіксованій частоті 53 кГц. Номінальна напруга живлення - 15 (чотири батареї КБС-Л-0,5); при зниженні напруги живлення до 11 В працездатність приймача повністю зберігається.
Рис. 3. Конденсатор С17 має бути з'єднаний із колектором транзистора Т8. Споживаний струм у черговому режимі близько 17-20 ма; у режимі включення попереднього індикатора близько 105 ма та в режимі роботи тривожної сигналізації - не більше 300 ма. Коефіцієнт посилення приймача за напругою дорівнює 6-9-105. Чутливість, яка визначається мінімальною величиною сигналу на базі першого транзистора, при якому спрацьовує реле P1, дорівнює 1 мкв. Підсилювач ВЧ складається із трьох каскадів, зібраних на транзисторах T1, T2, T3. Перетворювач ПКП разом із первинною обмоткою трансформатора Tp1 становить контур, налаштований резонанс на частоту 53 кГц. Міжкаскадні узгоджувальні трансформатори Тр2 та Тр3 також є резонансним навантаженням та підвищують вибірковість приймача. Для отримання максимального посилення та зменшення ймовірності самозбудження каскадів посилення ВЧ другої та третьої каскади, зібрані за каскодною схемою з паралельним харчуванням. Посилені ультразвукові коливання разом із частотою гетеродина з вторинної обмотки трансформатора Тр3 надходять змішувач, зібраний на транзисторі Т4. Гетеродин приймача зібраний на транзисторі T8 за тією ж схемою, що генератор передавача. Низькочастотні коливання, що є різницею частот основного сигналу і гетеродина, виділені в обмотці I трансформатора Tp4 посилюються каскадом підсилювача НЧ, виконаного на транзисторі T5. Після випрямлення (діод Д1) напруга сигналу подається на підсилювач струму (транзистор T6) з високочутливим поляризованим реле P1 в ланцюгу колектора. При надходженні сигналу спрацьовує реле P1. Через контакти цього реле подається живлення на попередній індикатор - лампочку Л1, один полюс дзвінка (ЗВ) тривожної сигналізації і одночасно знімається мінус напруги живлення з конденсатора С16 і з відкритого бази до цього транзистора Т7 реле часу. При цьому контакти реле Р2 розімкнені. Конденсатор C16 починає розряджатися на опір R24 і через деякий час струм транзистора T7 зменшиться настільки, що якір реле Р2 перекине контакти реле і плюс джерела живлення підключиться до другого виводу дзвінка, привівши в дію тривожну сигналізацію. Час витримки реле часу може змінюватися від 0 до 60 сек. за допомогою змінного опору R24, виведеного на передню панель приймача. У справному приймачі при легкому терті пальцем поверхнею перетворювача загоряється лампочка Л1 і спрацьовує звукова сигналізація. Приймач змонтований на двох гетинаксових платах, встановлених на шасі і передній панелі приладу, жорстко скріпленої з шасі. Шасі вставляється в металевий кожух, що має розміри 240х145х180 мм, на якому укріплена ручка для перенесення приладу та замки для закріплення шасі всередині кожуха. Монтаж та розташування деталей приймача добре видно на рис. 6.
На передню панель приймача виведено: перемикач П1 лампочка-індикатор Л1, ручка потенціометра R24 зі шкалою установки витримки часу та роз'єм для приєднання коаксіального кабелю з гідроакустичним перетворювачем. Реле P1 та P2 застосовані типу РП-5, двопозиційні з переважанням. Опір обмоток реле 6000 ом. Гідроакустичний перетворювач приймача закріплений між двома кришками латунними, які стягуються трьома шпильками. Герметизація внутрішньої порожнини перетворювача здійснюється гумовими прокладками у пазах. В одній із кришок є сальник з гумовим ущільненням, через який здійснюється введення кабелю типу РК-1 від приймача. Намотувальні дані трансформаторів наведено у табл. 1.
При монтажі приймача особливу увагу слід привернути до себе розміщення каскадів посилення ВЧ і гетеродина. Трансформатори необхідно розмістити один від одного на відстані не менше 30 мм і так, щоб їх осі симетрії були розташовані під кутом 90°; гетеродин бажано змонтувати на окремій платі разом із виконавчою частиною приймача. Після перевірки правильності монтажу приймача вмикається живлення та здійснюється перевірка режимів транзисторів по постійному струму (див. таблицю 2).
Примітки: 1. Режими транзисторів дано при Uвх = 1-2 мкв. Після цього налаштовують підсилювач ВЧ. Для чого відключають гетеродин і на вхід приймача від генератора стандартних сигналів через конденсатор ємністю 0,05-0,1 мкф подають немодульовані коливання частотою 53 кГц; посилена напруга високої частоти вимірюється ламповим вольтметром на колекторі транзистора Т3. При вимиканні сигналу з входу приймача вольтметр повинен показувати напругу власних шумів приймача. Величина цих шумів, наведена до входу, має перевищувати 0,01 мкв для налаштованого приймача (при закороченому вході). Якщо при вимкненні сигналу вольтметр показує напругу, що значно перевищує рівень шумів, це вказує на збудження в каскадах посилення ВЧ. Для усунення цього слід дещо рознести один від одного трансформатори Тр2 і Тр3, часом допомагає зміна кінців вторинних обмоток цих трансформаторів. Потім необхідно налаштувати резонанс контури трансформаторів Tp1, Tp2 і Тр3 зміною величин конденсаторів С3 і C8 або підбором чисел витків первинних обмоток. В останню чергу проводиться налаштування контуру, утвореного гідроакустичним перетворювачем та первинною обмоткою трансформатора Tp1. І тут сигнал на вході приймача сприймається безпосередньо перетворювачем ПКП від котушки індуктивності, включеної на виході ГСС і встановленої з відривом 10- 15 див від ПКП. На котушку індуктивності із ГСС подається сигнал напругою близько 1 ст. Налаштування вхідного контуру в резонанс досягається зміною числа витків обмотки I або підключенням паралельно контуру конденсаторів. Резонанс визначається за максимальним показанням вольтметра. Чутливість приймача після налаштування вхідного контуру повинна збільшитися в 1,5-2 рази. Підключений до схеми гетеродин налаштовується частотоміром на частоту 51-51,5 кГц зміною числа витків обмотки I трансформатора Tp5 і підстроювальним сердечником. Робота змішувача та підсилювача НЧ перевіряється при подачі на вхід приймача частоти 53 кГц від ГСС. Найбільше посилення та краща передача низькочастотних сигналів досягається підбором зміщення на базі транзистора Т4 за допомогою опорів R10 та R12. Реле P1 виконавчої частини приймача повинно спрацьовувати при напрузі на базі транзистора Т6 мінус 0,1-0,2 ст струм колектора в цьому випадку дорівнює 0,15-0,2 мА; при встановленні електромагнітних реле з більш низькоомними обмотками колекторний струм може збільшуватися до 8-10 мА. Після налаштування передавача та приймача окремо перевіряється робота всієї апаратури у воді. Автори: А.Давидов, Б.Давидов; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Пастка для комах
01.05.2024 Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі
01.05.2024 Застигання сипких речовин
30.04.2024
▪ Регулятори VIPER26K із вбудованим MOSFET 1050 В ▪ Око-протез із нічним баченням ▪ Бездротове заряджання електромобілів BMW ▪ Польща створює національне космічне агентство ▪ Кишенькові інфрачервоні термометри
▪ Розділ сайту Нормативна документація з охорони праці. Добірка статей ▪ стаття Розумне, добре, вічне. Крилатий вислів ▪ стаття Що таке Тадж-Махал? Детальна відповідь ▪ стаття Альтанковий вузол. Поради туристу ▪ стаття Дельта від 10 до 40 метрів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Простий токарний верстат. 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