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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Localizador acústico para o carro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Automóvel. Dispositivos eletrônicos Dirigindo em ré, o motorista do carro não consegue ver uma determinada área do espaço da estrada. Esta zona tem um comprimento de até dois metros, e nela podem estar pessoas ou animais, bem como objetos que interferem no movimento. As conquistas da tecnologia moderna possibilitam a criação de dispositivos especiais para visualizar o espaço especificado e informar o motorista se algum objeto for encontrado no caminho do carro. Este problema é resolvido de forma ideal com a ajuda da localização acústica pulsada. São conhecidas tentativas bem-sucedidas de construir tais dispositivos (ver, por exemplo, o livro Siga X., Mizutani S. "Introdução à eletrônica automotiva". - M.: Mir, 1989). No entanto, devido à complexidade e alto custo, esses localizadores ainda não foram amplamente utilizados. O localizador acústico oferecido aos leitores é baseado no microcontrolador Z8. É simples, conveniente para repetição por radioamadores. Com o refinamento apropriado do programa e design, pode ser usado como um assistente indispensável para cegos, dispositivos de segurança, ecobatímetro portátil para um pescador amador, indicador de nível de líquido sem contato, etc. O diagrama esquemático do localizador é mostrado na fig. 1. Sua base é um microcontrolador (MK) Z86E0208PSC (DD1).
O circuito de temporização externo do MK consiste em um ressonador de quartzo ZQ1 na frequência de 8 MHz e capacitores C3. C4. O emissor ultrassônico BQ3 é conectado diretamente aos pinos da porta P2 do MK. A amplitude da tensão de excitação na entrada do emissor é de 10 V. A duração do trem de pulso é de 1 ms. O sinal refletido recebido pelo receptor ultrassônico BQ1 é alimentado na entrada de um amplificador ressonante de três estágios feito nos transistores VT1-VT3. De sua saída, um sinal com componente constante de 2.5 V é alimentado à entrada não inversora (P32) do comparador integrado MK. Uma tensão exemplar de 2.7 V é fornecida à entrada inversora do comparador (RZZ) do divisor R1R3. o que garante a seleção de um sinal refletido útil no nível de interferência recebida. O circuito de tensão de referência é adicionalmente protegido contra interferências por um diodo limitador VD1 e um capacitor C1. Os diodos VD2 e VD3 limitam o valor instantâneo do sinal refletido aos níveis de 0 e 5 V. Um sinal sonoro que avisa o motorista sobre a presença de um obstáculo na zona invisível é gerado pelo emissor piezoelétrico BQ2. conectado através de um resistor R16 diretamente aos pinos da porta P2 do MK. O localizador é alimentado por uma tensão de 12 ± 2.5 V das luzes de sinal de ré do carro. O chip DA1 estabiliza a tensão de alimentação em um nível de 5 V, necessário para o funcionamento normal do MK. Um filtro é instalado no circuito de alimentação do dispositivo, composto pelos capacitores C2, C8, C13 e o resistor R6. O princípio de funcionamento do localizador baseia-se na emissão de uma rajada de pulsos de frequência ultrassônica e na posterior recepção de um sinal refletido por um obstáculo. O tempo desde o momento da emissão até o momento da recepção do sinal refletido é diretamente proporcional à distância ao objeto. Dependendo da distância, o localizador gera um dos dois sons de alerta: se for menor que 1 m, são gerados estouros de tom frequentes, se de 1 a 2 m - raro. A uma distância de mais de 2 m, não há sinal sonoro. O tempo de espera do sinal refletido é de 60 ms, após o qual a próxima rajada de pulsos é emitida e o processo é repetido. O funcionamento do dispositivo é explicado com mais detalhes pelo gráfico [1], mostrado na Fig. 2 Inclui quatro vértices - estados: SEND (TRANSFER) - a formação de uma explosão ultrassônica de pulsos; PRESS (SUPPRESSION) - supressão do emissor de som posterior; WAIT (WAITING) - esperando o sinal refletido e COUNT (CALCULATION) - calculando a distância até o objeto.
As transições entre estados, mostradas pelos arcos do gráfico, são causadas pelos seguintes eventos diretos (indicados por uma letra) e indiretos (duas letras de acordo com a transição): t (timer - timer) - operação do timer MC, c (comparador - comparador) - operação do comparador MC, ws (aguardar - enviar) - fim da espera pelo sinal refletido, cs (contar - enviar) - fim do cálculo da distância ao objeto e pw (pressionar - esperar ) - fim da contagem regressiva do tempo de supressão. Quando a alimentação é ligada, o dispositivo reinicializa automaticamente e o estado SEND é inicializado. A principal função deste estado é permitir a formação de uma rajada ultrassônica de pulsos com duração de 1 ms. Quando acionado, o temporizador MK coloca o dispositivo no estado PRESS, no qual não responde ao sinal refletido recebido. O tempo de permanência neste estado é determinado pelo número de operações do timer, que pode ser alterado dependendo do tipo de transdutor ultrassônico utilizado. No final da contagem regressiva do tempo de supressão, a próxima operação do temporizador coloca o dispositivo no estado WAIT. No estado WAIT, o localizador aguarda a chegada de um sinal refletido útil, que aciona o comparador MC. memorização do tempo desde o envio até o recebimento de um sinal útil e transição para o estado COUNT. O processo de contagem de tempo no estado WAIT é sincronizado pela operação do timer MK a cada milissegundo. Se após 60 ms neste estado o comparador MK não funcionar, o dispositivo muda novamente para o estado SEND. Quando o comparador é acionado, ele entra no estado COUNT. No estado COUNT, o localizador continua a contar o intervalo de tempo de 60 ms. Então, com base no tempo previamente registrado desde o momento do envio até o momento da recepção do sinal, é calculada a distância até o objeto. De acordo com o resultado do cálculo, o dispositivo controla a emissão de um sinal sonoro com o intervalo de "pausa de sinal" necessário. Após a conclusão dos cálculos, ele entra no estado SEND. Além disso, o ciclo de operação é repetido.Qualquer capacitor de cerâmica e óxido de tamanho pequeno pode ser usado no localizador. A bobina L1 é enrolada em uma estrutura unificada de seção única com um diâmetro de 8 e um comprimento de seção de enrolamento de 7 mm. Trimmer - ferrite (100НН) com diâmetro de 2,8 e comprimento de 12 mm. A bobina contém 860 voltas, enroladas volta a volta com fio PEL 0,15 (indutância 4.4 mH). Resistor R2 - SP5-2 ou qualquer outro aparador multivoltas de tamanho pequeno. Emissor de som piezocerâmico BQ2 - ЗП-22 ou similar. Transistores VT1. VT3 - qualquer um da série KT3102. VT2 - qualquer um da série KT3107. O transmissor ultrassônico BQ3 e o receptor BQ1 são idênticos. Na versão do autor, são utilizados transdutores ultrassônicos do dispositivo de segurança Echo-2 produzidos pela indústria, sendo possível utilizar quaisquer transdutores piezocerâmicos adequados, inclusive os de fabricação própria, com as mesmas frequências de operação na faixa de 36...38 kHz [2]. Para conectá-los, são usados conectores DJK importados (seus soquetes DJK-2MR são instalados na placa e os cabos de conexão são fornecidos com plugues DJK-2F). Os códigos "firmware" ROM MK são mostrados na tabela. A quantidade de código do programa é de 242 bytes.
Estruturalmente, o localizador consiste em uma unidade eletrônica e um emissor e receptor do mesmo design. 3.
A placa é colocada em uma caixa de plástico do designer de rádio "Dispositivo de comunicação" fabricado pela JSC "Novgorod Machine-Building Plant". A aparência do localizador montado é mostrada na fig. 4.
Para reduzir o efeito acústico do emissor no receptor ultrassônico, seus caminhos acústicos são feitos em forma de cornetas. A buzina, além disso, combina a impedância relativamente alta do transdutor com uma impedância de carga bastante baixa, ou seja, ar (3). A buzina exponencial mais eficaz, cuja área da seção transversal varia de acordo com a lei S \u0d S0em, onde S é a área da seção transversal da buzina a uma distância x do transdutor, S0 é a área da entrada da buzina (em x \u35d 0,17), ou seja, a área da superfície do transdutor, m é o coeficiente de expansão da buzina, que depende da frequência de operação (para 1 kHz m = XNUMX mm-XNUMX). Em casa, a maneira mais fácil é fazer um chifre, cuja seção transversal tem a forma de um círculo. Sabendo que a área do círculo é πD2/4, calcule o diâmetro do chifre usando a fórmula acima em diferentes distâncias x do transdutor (x pode ser limitado a 15...20 mm). Em seguida, de acordo com os valores obtidos, um perfil longitudinal do chifre é desenhado no papel e um gabarito é feito de papelão grosso ou lata. Os próprios chifres são feitos usando este modelo de espuma rígida. As superfícies das trompas acabadas são revestidas com tinta para dar-lhes melhores propriedades acústicas. Para proteger contra a ação atmosférica, as buzinas são colocadas em capas protetoras equipadas com suportes para instalação no para-choque traseiro do carro. É conveniente usar caixas de fiação de plástico como invólucros. Os suportes são feitos de chapa de aço. As lacunas entre o invólucro e a buzina são preenchidas com resina epóxi e toda a estrutura é coberta com várias camadas de esmalte sintético resistente às intempéries. O estabelecimento do dispositivo começa com a verificação da instalação quanto a conexões confiáveis e ausência de curtos-circuitos. Antes de instalar o MK, é aconselhável verificar o funcionamento do estabilizador de tensão e do amplificador de sinal ultrassônico. Para isso, conecte a alimentação e meça a tensão no pino 5 do painel MK. Deve estar dentro de 5 ± 0.3 V. Em seguida, meça a tensão constante no terminal 9 do painel MK (2.5 V ± 10%) e. conectando um voltímetro à sua saída 10. defina a tensão em 2 ... 0.2 V a mais que a primeira com um resistor de compensação R0.3. Além disso, conectando a entrada do osciloscópio ao terminal 9 do painel MK e aplicando um sinal senoidal com frequência de 37 kHz e amplitude de 3 mV à entrada do amplificador, um sinal com amplitude de 4.5 V é observado na tela do osciloscópio. Ao ajustar a indutância da bobina L1, o ganho máximo é alcançado na frequência indicada. Depois disso, com a energia desligada, um MC pré-programado é instalado no painel e o dispositivo é conectado ao emissor e ao receptor. Se o dispositivo não funcionar ao ligar a energia, conecte a entrada do osciloscópio (com uma resistência de entrada de pelo menos 10 MΩ) ao terminal XTAL2 (pino 6) do microcircuito DD1 e verifique se o gerador de clock MK está excitado. A ausência de oscilações de uma forma de onda senoidal com frequência de 8 MHz indica que o gerador não é autoexcitado. Nesse caso, você precisa verificar o ressonador de quartzo ZQ1 e os capacitores C3 e C4. Quando instalado em um carro, o localizador será colocado dentro do compartimento de passageiros e os transdutores ultrassônicos - no para-choque traseiro a uma distância de pelo menos 0.6 m um do outro. Esta distância fornece a largura da área de trabalho do localizador igual a 2 m. Ao alterá-lo. Você também pode ajustar a largura desta zona. Literatura
Autor: M. Gladstein, M. Sharov
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