sonar.pdf

(485 KB) Pobierz
132966823 UNPDF
Projekty AVT
Sonar
dalmierz ultradźwiękowy
2 6 4 3
Opisane urządzenie umożliwia wska−
zanie odległości od 10cm do 10m oraz
przybliża zjawisko związane z rozcho−
dzeniem się fal ultradźwiękowych.
lub ich stopów − wykonanych w postaci rdze−
ni. Materiały te pobudzane są do kurczenia się
pod wpływem zewnętrznego pola magnetycz−
nego wytwarzanego przez cewkę nawiniętą
wokół rdzenia. Maksymalną sprawność prze−
twornika uzyskuje się przy pracy na częstotli−
wości rezonansowej, która zależy od wymia−
rów rdzenia.
Przetworniki elektrostrykcyjne (piezoelek−
tryczne), którymi są najczęściej kryształy
kwarcu, mocuje się między elektrodami kon−
densatora płaskiego. Przyłożenie do elektrod
tak zbudowanego przetwornika, zmiennego
pola elektrycznego powoduje fizyczne zmiany
wymiarów kwarcu w takt zmian tego pola oraz
drgania membrany przymocowanej mecha−
nicznie do kryształu. Amplituda drgań kwarcu
jest tym większa im większa jest amplituda na−
pięcia doprowadzonego do przetwornika.
Sprawność przetworników ultradźwięko−
wych jest niewielka i wynosi od 10 do 15%.
ultradźwięki od nadajnika do przeszkody i od
przeszkody do odbiornika ( rys. 2 ).
Ultradźwięki są to fale sprężyste, niewywołujące
wrażenia słuchowego, o częstotliwości od
16kHz do 1GHz (hiperdźwięki). Ultradźwię−
ki rozchodzą się w takich ośrodkach spręży−
stych jak: powietrze, woda, metal, beton itp.
W każdym z tych ośrodków ultradźwięki
rozchodzą się z inną prędkością, co ukazuje
tabela 1 . Prędkość ultradźwięków zależy
również od temperatury danego ośrodka.
Ultradźwięki wykorzystuje się w wielu dzie−
dzinach życia np.: przemyśle, hydroakustyce,
defektoskopii, medycynie.
Rys. 1 Zasada działania
Rys. 2 Zasada pomiaru
Stan
skupienia
Ośrodek
Prędkość
dźwięku (m/s)
Temperatura
ośrodka ( C)
0
Opis układu
Schemat ideowy przedstawiony został na ry−
sunku 3 .
Większość przetworników ultradźwięko−
wych przeznaczonych do pracy w powietrzu,
działa na częstotliwości 40kHz. Ma to zwią−
zek z oporem powietrza, który rośnie wraz ze
wzrostem częstotliwości. Dlatego też prak−
tyczne wykorzystanie ultradźwięków w po−
wietrzu ograniczone jest do ok. 60kHz. Ja
użyłem przetworników typu MA40A5 firmy
MURATA pracujących również na częstotli−
wości 40kHz.
332
0
Powietrze
343
20
Zasada działania
Aby zmierzyć odległość od przeszkody nale−
ży zmierzyć czas jaki upływa od wysłania sy−
gnału ultradźwiękowego przez nadajnik, aż
do odebrania powracającego echa przez
odbiornik ( rys. 1) . Echo powstaje w wyniku
odbicia dźwięku od przeszkody. Ponieważ
prędkość dźwięku w powietrzu jest stała (za−
leży w niewielkim stopniu od temperatury
oraz ciśnienia atmosferycznego), a czas potra−
fimy zmierzyć, to obliczenie odległości nie
stanowi problemu. Do tego celu można użyć
następującego wzoru:
Gaz
349
30
Dwutlenek
węgla
0
260
Wodór
1280
20
Ciecz Woda
1400
1460
4
15
Lód
3230
Ciało
stałe
Miedź
5100
Szkło 5100−5640
Stal
5790
Tabela 1
Do wytworzenia ultradźwięków człowiek
wykorzystuje zjawiska magnetostrykcji
i elektrostrykcji. W uproszczeniu zjawiska te
polegają na tym, że jeżeli w szybkozmiennym
polu magnetycznym lub elektrycznym umie−
ścimy pewne materiały, to wystąpią ich od−
kształcenia o częstotliwości równej zmianom
pola.
Przetworniki magnetostrykcyjne (piezo−
magnetyczne) wykonuje się z materiałów fer−
romagnetycznych − takich jak: nikiel, żelazo
S=
Vt
2
Nadajnik
Nadajnik zbudowany został w oparciu
o układ scalony 556, który zawiera w swoim
wnętrzu dwa popularne przerzutniki typu
555. Pierwszy z przerzutników pełni rolę ge−
neratora impulsów sterujących. Impulsy gene−
rowane są co ok. 70ms. Wartość tę można
zmieniać dobierając rezystor R3. Długość
trwania impulsów sterujących zależy od rezy−
stancji włączonej miedzy nóżkę 8 US2, a +9V.
S − odległość mierzona w [m]
V − prędkość rozchodzenia się dźwięku w po−
wietrzu (343m/s)
t − czas od wysłania do odebrania ultradźwię−
ków w [s]
Iloczyn prędkości i czasu należy podzielić
przez dwa, ponieważ odległość mierzona jest
dwa razy krótsza niż droga jaką pokonują
Elektronika dla Wszystkich
Lipiec 2002
13
132966823.084.png 132966823.095.png 132966823.106.png 132966823.117.png 132966823.001.png 132966823.012.png
Projekty AVT
Rys. 3 Schemat ideowy
Drugi przerzutnik jest generato−
rem fali nośnej. Generuje prze−
bieg prostokątny o częstotliwości
40kHz i wypełnieniu 50%. Do−
kładne dostrojenie częstotliwości
umożliwia rezystor R5. Często−
tliwość nośna kluczowana jest
impulsami sterującymi wytwa−
rzanymi przez pierwszy przerzut−
nik. W ten sposób zmodulowany
przebieg skierowany jest do ste−
rownika nadajnika zbudowanego
z tranzystorów T4 i T5. Prze−
twornik piezoelektryczny zasila−
ny jest z autotransformatora. Au−
totransformator umożliwia: po
pierwsze − optymalne dopasowa−
nie przetwornika do sterownika
nadajnika, a po drugie − zwięk−
szenie napięcia zasilającego
przetwornik do ok. 100V, co
oczywiście zwiększa zasięg dzia−
łania urządzenia.
Odbiornik
Napięcie wytworzone na zaci−
skach przetwornika odbiorczego,
jakie pojawia się po odbiorze
echa, zostaje wzmocnione we
wzmacniaczu operacyjnym
CA3080. Maksymalne wzmoc−
nienie tego układu dla częstotli−
wości 40kHz wynosi ok. 150 ra−
zy. Kondensator C10 wraz z re−
zystorem R20 tworzą filtr górno−
przepustowy, który tłumi prze−
biegi o częstotliwościach niż−
szych niż 40kHz. Przebiegi po−
wyżej 40kHz są tłumione przez
ograniczone pasmo przenoszenia
samego wzmacniacza. Wejście
nieodwracające wzmacniacza
polaryzowane jest połową napię−
cia zasilania poprzez rezystor
R19. Wzmocniony sygnał poda−
wany jest następnie na wzmac−
niacz logarytmujący zbudowany
w oparciu o jeden z dwóch
wzmacniaczy operacyjnych ukła−
du scalonego TL082. Dzięki za−
stosowaniu tego rozwiązania
o wiele łatwiej jest „wyłuskać”
interesujące nas echo spośród
odbitych sygnałów umeblowane−
go pokoju. Tak wyselekcjonowa−
ny sygnał podawany jest na drugi
wzmacniacz układu US4. Wzmac−
niacz ten ma za zadanie wzmoc−
nić nawet mały sygnał dostarcza−
ny na wejście, najlepiej aż do
przesterowania. Dzięki temu na
wyjściu otrzymujemy sygnał o sta−
łej amplitudzie. Ponieważ wzmac−
niacz pracuje w układzie odwra−
cającym, amplituda przebiegu
14
Lipiec 2002
Elektronika dla Wszystkich
132966823.023.png 132966823.033.png 132966823.038.png 132966823.039.png 132966823.040.png 132966823.041.png 132966823.042.png 132966823.043.png 132966823.044.png 132966823.045.png 132966823.046.png 132966823.047.png 132966823.048.png 132966823.049.png 132966823.050.png 132966823.051.png 132966823.052.png 132966823.053.png 132966823.054.png 132966823.055.png 132966823.056.png 132966823.057.png 132966823.058.png 132966823.059.png 132966823.060.png 132966823.061.png 132966823.062.png 132966823.063.png 132966823.064.png 132966823.065.png 132966823.066.png 132966823.067.png 132966823.068.png 132966823.069.png 132966823.070.png 132966823.071.png 132966823.072.png 132966823.073.png 132966823.074.png 132966823.075.png 132966823.076.png 132966823.077.png 132966823.078.png 132966823.079.png 132966823.080.png 132966823.081.png 132966823.082.png 132966823.083.png 132966823.085.png 132966823.086.png 132966823.087.png
Projekty AVT
wyjściowego jest dodatnia. Tranzystor T8
jest wtórnikiem emiterowym separującym
obciążenie, a obciążenie to prosty filtr RC
oraz przerzutnik RS zbudowany na układzie
scalonym 555 (US5). Przerzutnik ustawiany
jest zboczem opadającym impulsu sterujące−
go, pochodzącym z pierwszego generatora
US2. Ustawienie przerzutnika powoduje po−
jawienie się stanu wysokiego na wyjściu
(nóżka 3 US5). Zerowanie następuje po poja−
wieniu się zbocza narastającego na nóżce 6
US5. W wyniku takiej konfiguracji na wyj−
ściu przerzutnika otrzymujemy impulsy pro−
stokątne o zmiennym wypełnieniu, zależnym
tylko od mierzonej aktualnie odległości. Sy−
gnalizuje to dioda D7 oraz prosty wskaźnik
zbudowany na układzie linijki diodowej
LM3916. Napięcie sterujące linijką diodową
uzyskiwane jest poprzez uśrednienie wyżej
wspomnianego przebiegu prostokątnego
o zmiennym wypełnieniu w prostym filtrze
R44, C19. Przebieg prostokątny skierowany
jest również do generatora sterującego
(US2). Tam po odwróceniu fazy i wyfiltro−
waniu steruje bazą tranzystora T11, a tranzy−
stor steruje szerokością generowanych im−
pulsów. Takie rozwiązanie sprowadza pobór
energii do minimum oraz, a może przede
wszystkim, poprawia dokładność pomiaru.
Im krótszy jest impuls sterujący, tym mniej−
szy jest błąd pomiarowy.
Urządzenie posiada jeszcze jedno ciekawe
rozwiązanie. Aby móc mierzyć odległość rzę−
du kilkunastu metrów, potrzebne jest duże
wzmocnienie toru odbiorczego. Jednak tak du−
że wzmocnienie uniemożliwia pomiary ma−
łych odległości (następuje przesterowanie).
W celu rozwiązania tego problemu zastosowa−
łem automatyczną, a raczej wymu−
szoną regulację wzmocnienia
w zależności od mierzonego dy−
stansu. Aby osiągnąć to założenie
użyłem wzmacniacza CA3080. Je−
go wzmocnienie, a właściwie tłu−
mienie zależy od prądu płynącego
przez wyprowadzenie 5. Na nóżkę
tę podawany jest przebieg piło−
kształtny synchronizowany im−
pulsami sterującymi nadajnika.
Napięcie piłokształtne wytwarza−
ne jest w układzie źródła prądowe−
go (T1), które stałym prądem ładu−
je kondensator C6. Tranzystor T3
rozładowuje pojemność (C6) pod
wpływem impulsu sterującego. Po
jego zaniku napięcie w sposób li−
niowy zaczyna rosnąc i zmniejsza
tłumienie wzmacniacza.
Przerzutnik US5 połączony
jest ze wzmacniaczem CA3080
poprzez diodę D8 i zworę Z1.
Takie połączenia umożliwia blo−
kowanie odbiornika poza mo−
mentem pomiaru. Połączenie to
nie jest konieczne przy obserwo−
waniu echa, jednak w czasie pomiarów odle−
głości znacznie poprawia stabilną pracę
urządzenia.
Układ, oprócz wzmacniacza nadajnika,
zasilany jest napięciem 9V stabilizowanym
przez układ US1.
ta na rdzeniu kubkowym ze szczeliną o śred−
nicy 18mm. Rdzeń jest wykonany z materia−
łu F2001. Liczbę zwojów należy dobrać do
AL posiadanego rdzenia według wzoru:
z = L/AL
L − indukcyjność cewki w [nH]
AL − stała rdzenia
z − ilość zwojów
W moim przypadku było to:
z = 9000000/630 = 120 zw.
Średnicę drutu nawojowego należy wy−
brać jak największą, jednak taką, aby uzwo−
jenie zmieściło się na karkasie, a połówki
rdzenia dały się bez trudu złożyć. Przekładek
między uzwojeniami stosować nie trzeba.
W połowie uzwojenia należy wykonać od−
czep. Gotowe uzwojenie można zabezpie−
czyć przed rozwinięciem taśmą izolacyjną.
Końce uzwojeń można dowolnie podłączyć
do płytki, należy pamiętać tylko, aby odczep
był połączony z kolektorem tranzystora T5
(punkt TX3). Gotowy transformator należy
przykręcić do płytki śrubą M3 wykorzystując
przeznaczony do tego otwór. Do przykręce−
nia radzę użyć minimalnej siły. Ponieważ
rdzeń posiada szczelinę i wykonany jest
z kruchego materiału, łatwo pęka. Pod na−
krętkę najlepiej jest podłożyć podkładki: naj−
pierw gumową, a następnie metalową. Śre−
dnica podkładek powinna być jak najwięk−
sza, najlepiej równa średnicy rdzenia. Na−
krętkę można zabezpieczyć przed odkręca−
niem kroplą lakieru do paznokci.
Po włączeniu zasilania z przetwornika po−
winno wydobywać się charakterystyczne
„cykanie”. Następnie można zmierzyć oscy−
loskopem napięcie szczytowe na kolektorze
Montaż i uruchomienie
Sonar można zmontować na płytce drukowa−
nej pokazanej na rysunku 4 .
Montaż należy rozpocząć od zamontowa−
nia stabilizatora oraz kondensatorów filtrują−
cych (elementy US1, C1, C2, C3, C7, C8).
Następnie:
− do złącza ZL1 podłączyć 12V i sprawdzić
stabilizowane napięcie 9V.
− zamontować elementy generatora fali nośnej
(elementy US2, C5, R6, R5, R4), zewrzeć do
+9V nóżkę 4 US2, podłączyć zasilanie i wyre−
gulować rezystorem R5 częstotliwość 40kHz,
mierząc ją w punkcie pomiarowym PP2.
− usunąć zwarcie, zamontować elementy (R1,
R2, R3, C4, D1) generatora impulsów sterują−
cych. Włączyć zasilanie, podłączyć oscylo−
skop do punktu pomiarowego PP1, ustawić
rezystorem nastawnym R2 szerokość impulsu
sterującego na 0,5ms. Zmierzyć czas między
impulsami. Powinien wynosić mniej więcej
70ms. W moim przypadku było to 65ms.
− zamontować elementy generatora piły (T1,
T2, T3, R7, R8, R9, R10, R11, R16, C6, D2,
D3, D4), podłączyć zasilanie i obejrzeć prze−
bieg na oscyloskopie. Sondę podłączyć do
emitera T2. Oscyloskop należy synchronizo−
wać impulsami z punktu pomiarowego PP1.
− zamontować elementy nadajnika (T4, T5,
L1, D5, R12, R13, R14, R15, PIEZ1). Cew−
ka L1 o indukcyjności 9mH została nawinię−
Rys. 4 Schemat montażowy
Elektronika dla Wszystkich
Lipiec 2002
15
132966823.088.png 132966823.089.png 132966823.090.png 132966823.091.png 132966823.092.png 132966823.093.png 132966823.094.png 132966823.096.png 132966823.097.png 132966823.098.png 132966823.099.png 132966823.100.png 132966823.101.png 132966823.102.png 132966823.103.png 132966823.104.png 132966823.105.png 132966823.107.png 132966823.108.png 132966823.109.png 132966823.110.png 132966823.111.png 132966823.112.png 132966823.113.png 132966823.114.png 132966823.115.png 132966823.116.png 132966823.118.png 132966823.119.png 132966823.120.png 132966823.121.png 132966823.122.png 132966823.123.png 132966823.124.png 132966823.125.png 132966823.126.png 132966823.127.png 132966823.002.png 132966823.003.png 132966823.004.png 132966823.005.png 132966823.006.png 132966823.007.png 132966823.008.png 132966823.009.png 132966823.010.png 132966823.011.png 132966823.013.png 132966823.014.png 132966823.015.png 132966823.016.png 132966823.017.png 132966823.018.png 132966823.019.png 132966823.020.png 132966823.021.png 132966823.022.png 132966823.024.png 132966823.025.png 132966823.026.png 132966823.027.png 132966823.028.png 132966823.029.png 132966823.030.png 132966823.031.png
 
Projekty AVT
tranzystora T5 oraz na przetworniku. Ampli−
tuda powinna być zbliżona do 50Vpp na ko−
lektorze T5 oraz dwa razy więcej czyli ok.
100Vpp na przetworniku ( rys. 5 ).
PP1, włączyć zasilanie, podstawę czasu
oscyloskopu ustawić na 0,1ms, przełącznik
PRZ1 ustawić w pozycji „AUTO”. Do urzą−
dzenia zbliżyć przedmiot, najlepiej płaski, na
odległość ok. 20cm od przetworników. Rezy−
storem nastawnym R46 wyregulować czas
trwania impulsu na 0,25ms. Następnie ze−
wrzeć wyprowadzenia przetwornika odbior−
czego, rezystorem R2 ustawić czas trwania
impulsu na 2,4ms. Dla pewności całą opera−
cję można powtórzyć. Usunąć zwarcie prze−
twornika. Teraz zmiana mierzonej odległości
powinna pociągać za sobą zmianę czasu
trwania impulsów sterujących (PP1, PP2).
− zamontować elementy linijki diodowej
(US6, D8−D17, R53, R54, R55). Rezystor
nastawny R55 wyregulować tak, aby na każ−
dy metr zapalała się jedna dioda.
− zdjąć zworę, zamontować elementy genera−
tora impulsów sterujących, lecz bez R46.
Mierząc woltomierzem napięcia stałego (naj−
lepiej wskazówkowym) ustawić rezystorem
R2 napięcie 280mV w punkcie PP1.
− zamontować resztę elementów (bez R46),
założyć zworę Z1. Układ ustawić w odległo−
ści 3 metrów od płaskiej przeszkody. Rezy−
stor R35 najpierw ustawić maksymalnie
w prawo (minimalne napięcie na bazie T7),
a następnie przestrajać w lewo aż do momen−
tu kiedy wynik przestanie się zmieniać (ro−
snąć). Sprawdzić czy sonar mierzy prawidło−
wo małe odległości − rzędu 10−15cm (najle−
piej wskazówkowym) i ewentualnie wyregu−
lować R35 obracając delikatnie z powrotem
w prawo, aż układ będzie mierzył prawidło−
wo zarówno małe jak i duże odległości.
− jeżeli D7 miga i zmienia
swoją intensywność świecenia
w zależności od mierzonego
dystansu, to można uznać, że
urządzenie działa prawidłowo.
− zamontować R46, przełącznik
PRZ1 ustawić w pozycji „AU−
TO”, od strony przetworników
zbliżyć płaski przedmiot na od−
ległość ok. 20cm, rezystorem
nastawnym R46 ustawić napię−
cie 42mV w punkcie PP1.
− zewrzeć wyprowadzenia
przetwornika PIEZ2, rezysto−
rem R2 ustawić napięcie
280mV w punkcie PP1.
Wskazówki
dodatkowe
Przetworniki ultradźwiękowe
należy zamontować wykorzy−
stując do tego celu krótkie od−
cinki srebrzanki o średnicy np.
0,8mm.
Wartość rezystora R3 wpływa
na czas powtarzania impul−
sów sterujących zgodnie ze
wzorem:
t = 0,7R3C4 [s, F].
− wartość rezystora R9 wpły−
wa na wartość prądu źródła
prądowego, a co za tym idzie,
na szybkość narastania napię−
cia przebiegu piłokształtnego.
− diody D2 i D3 wymuszają
minimalne napięcie piły, czyli minimalne
wzmocnienie US3. Napięcie na emiterze
tranzystora T3 w czasie jego nasycenia po−
winno wynosić 1,2...1,4V (mierzyć oscylo−
skopem).
− w czasie generowania impulsu sterującego
na wyjściu US3 pojawia się skok napięcia
stałego. Aby go wyeliminować, zastosowa−
łem kondensator C11 o małej pojemności,
który przepuszcza niemal bez strat częstotli−
wość 40kHz, natomiast silnie tłumi ów skok
napięcia. Rezystor R22 obciąża wejście
Rys. 5 Napięcie mierzone na przetworniku
− zamontować elementy odbiornika (US3,
C9, C10, C11, C12, R17, R18, R19, R20,
R21, R22, R23, R24, R25, R26, D6, D8, T6,
PIEZ2). Płytkę skierować przetwornikami
w stronę przeszkody oddalonej o ok. 3 m.
Podłączyć jeden z kanałów oscyloskopu do
punktu PP3, a wejście wyzwalania do PP1. Po
załączeniu zasilania na ekranie oscyloskopu
będzie można obserwować echo odbite od
przeszkody. Napięcie stałe zmierzone na nóż−
ce 3 US3 powinno być zbliżone do połowy
napięcia zasilania. Przy okazji, obserwując
amplitudę echa, można ustawić rezystorem
R5 dokładnie częstotliwość generatora fali
nośnej tak, aby uzyskać jak największy zasięg.
− zamontować elementy (US4, T7, T8, C13,
C14, C15, C16,C21, R27, R28, R29, R30,
R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38,
R39). Załączyć zasilanie i sprawdzić napięcie
stałe na kondensatorze C13. Powinno wyno−
sić ok.7,3V, a na C14 powinno się zmieniać
od 1,4 do ok. 2,4V w wyniku regulacji rezy−
storem nastawnym R35. Podłączyć oscylo−
skop do punktu pomiarowego PP5. Rezysto−
rem R35 wyregulować tak, aby impulsy echa
były wyraźnie widoczne i stabilne.
− zamontować elementy przerzutnika (US5,
C17, C19, T9, D7, C18, R40, R41, R42, R43,
R44). Oscyloskop podłączyć do PP6, włączyć
zasilanie. Na ekranie oscyloskopu powinien
pojawić się przebieg prostokątny, którego
wypełnienie zależeć będzie od mierzonej od−
ległości. Dioda D7 powinna błyskać, a inten−
sywność błysków będzie zależeć od mierzo−
nego dystansu (im dalej tym jaśniej).
Punkt pomiarowy PP6 służy do podłącze−
nia dowolnego miernika napięcia stałego,
z którego w sposób analogowy (po wyskalo−
waniu) można odczytać odległość od prze−
szkody. Elementy R44, C19 tworzą filtr,
który uśrednia napięcie przebiegu prostokąt−
nego o zmiennym wypełnieniu na napięcie
stałe o wartości zależnej od wypełnienia tego
przebiegu.
− zamontować zworę Z1. Przebieg w punkcie
pomiarowym PP5 powinien wyglądać tak,
jak na rysunku 6 .
− zamontować elementy automatycznej regu−
lacji wypełnienia impulsu sterującego (T10,
T11, C20, R52, R51, R50, R49, R48, R47,
R46, R45, P1). Oscyloskop podłączyć do
Rys. 6 Przebiegi
Bez oscyloskopu
Regulacja bez użycia oscyloskopu jest moż−
liwa, jednak precyzja i pewność ustawienia
będzie oczywiście znacznie mniejsza.
− zamontować elementy stabilizatora napię−
cia oraz generatora fali nośnej. 4 nóżkę US2
zewrzeć do +9V. Mierząc częstościomierzem
w punkcie PP2 ustawić rezystorem R5 czę−
stotliwość 40kHz.
16
Lipiec 2002
Elektronika dla Wszystkich
132966823.032.png 132966823.034.png 132966823.035.png 132966823.036.png
Projekty AVT
wzmacniacza logarytmującego i umożliwia
jego stabilną pracę.
− ponieważ wzmacniacz logarytmujący może
pracować tylko z sygnałami o polaryzacji do−
datniej zastosowałem diodę D6 oraz rezystor
R23. Dioda zabezpiecza również tranzystor
T7 przed ujemnymi przepięciami mogącymi
go uszkodzić.
− napięcie polaryzujące wejście nieodwraca−
jące (nóżka 3) drugiego wzmacniacza US4
zostało tak dobrane (stosunek R28 do R29),
aby uzyskać jak największą amplitudę na je−
go wyjściu (w moim przypadku było to
7,3V).
− przerzutnik US5 ustawiany jest opadającym
zboczem impulsu sterującego dzięki elemen−
tom R40, R41, C17. Rezystory R40 i R41 zo−
stały tak dobrane, aby na nóżce 2 US5 wy−
musić napięcie ok. 3,2V.
− po ustawieniu przełącznika PRZ1 w pozycji
„MANUAL” potencjometrem P1 można ręcz−
nie regulować szerokość impulsów sterują−
cych. W czasie pomiaru odległości, pokrętło
należy najpierw ustawić na minimum, a na−
stępnie powoli zwiększać szerokość impulsów,
aż do momentu, kiedy pojawi się stabilny wy−
nik (dioda D7 będzie równomiernie błyskać).
UWAGA! Nie należy przeciążać przetworni−
ków długo utrzymując impulsy o maksymal−
nym czasie trwania. Swoje urządzenie testo−
wałem z jednomilisekundowymi impulsami
przez dłuższy czas (kilka godzin) z pozytyw−
nym skutkiem. Przy dłuższych impulsach ist−
nieje ryzyko uszkodzenia przetwornika.
− przy zasilaniu urządzenia z baterii, można
ograniczyć pobór mocy wydłużając przerwy
miedzy impulsami sterującymi (należy
zwiększyć rezystor R3). Należy też pamiętać
o zwiększeniu stałej czasowej filtrów R44,
C19 i R49, C20 oraz wyregulować linijkę
diodową (R55).
− przy pomiarze odległości z wykorzystaniem
oscyloskopu należy korzystać z punktu pomia−
rowego PP6. Stałą czasu oscyloskopu należy
ustawić na 2ms. Dla ułatwienia wzór do obli−
czania odległości można uprościć do postaci:
S = 0,1715t
S − odległość mierzona w [m]
t − czas trwania impulsu w [ms]
− w celu obserwacji echa, oscyloskop należy
podłączyć do punktu PP3, zdjąć zworę Z1,
a przełącznik PRZ1 ustawić w pozycji regu−
lacji ręcznej „MANUAL”.
Wykaz elementów
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200µF/16V
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330nF
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180pF
C15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
C16,,C17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22nF
C19,,C20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V
C21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10pF
Półprzewodniki
D1−D3,,D18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED R 3 mm okrągłła
D5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BA159
D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4006
D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED Y 5 mm okrągłła
D8−D17 . . . . . . . . .LED G 3mm prosttokąttne 2x5 mm
T1,,T10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558
T2−T4,,T6−T8,,T9,,T11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
T5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD136
US1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7809
US2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE556
US3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CA3080
US4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TL082
US5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE555
US6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM3916
Pozostałe
L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .cewka 9mH (* pattrz tekstt)
PIIEZ1 (TX) . . . . . . . . . . . . . . .przettworniik (nadajjniik)
np.. MA40A5S ffiirmy MURATA
PIIEZ2 (RX) . . . . . . . . . . . . . . .przettworniik (odbiiorniik)
np.. MA40A5R ffiirmy MURATA
PRZ1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .przełłączniik 2−pozycyjjny
ZL1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2
PODSTAWKII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 piin x 3
14 piin x 1
20 piin x 1
KOŁKII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 sztt..
ΩΩ
R2 . . . . . .100k ΩΩ PR miiniiatturowy „helliipod” piionowy
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M
ΩΩ
R4,,R6,,R7,,R10,,R11,,R17,,R18,,R23,,R26,,R29,,R30,,R32,,R3
7,,R42,,R44,,R48,,R49,,R52 . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k
ΩΩ
R5,,R35,,R46,,R55 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k ΩΩ PR
miiniiatturowy „helliipod” piionowy
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,,2k ΩΩ
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220k
R12,,R41,,R51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,,7k ΩΩ
R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,,6k
R14,,R38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,,7k ΩΩ
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k
R16,,R47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33k ΩΩ
R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330k
R21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .510k ΩΩ
R22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10M
R24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M ΩΩ
R25,,R33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k
R27,,R31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,,8k ΩΩ
R28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47k
R34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68k ΩΩ
R36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15k
R39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k ΩΩ
R40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8,,2k
R43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330 ΩΩ
R45 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .390
R53 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k ΩΩ
R54 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .750
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k ΩΩ
/A pottencjjomettr
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiiczny
C2,,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/16V
C4,,C6,,C9,,C13,,C14,,C18 . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C5,,C12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF
Płytka drukowana jest dostępna w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT−2643A
Przetworniki: 40ST (nadajnik) oraz 40SR (odbiornik) dostępne są
w sieci handlowej AVT w cenie 6 zł za sztukę.
Olaf Janik
Elektronika dla Wszystkich
Lipiec 2002
17
Rezystory
R1,,R20,,R50 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,,3k
132966823.037.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin