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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Ecobatímetro de pescador amador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Casa, casa, passatempo Na fig. 1. O gerador de relógio G1 controla a interação dos nós do dispositivo e garante sua operação no modo automático. Os pulsos retangulares curtos (0,1 s) de polaridade positiva gerados por ele são repetidos a cada 10 s. Com sua frente, esses pulsos zeram o contador digital PC1 e fecham o receptor A2, tornando-o insensível aos sinais durante a duração do transmissor. O pulso de clock descendente aciona o transmissor A1 e o sensor-emissor BQ1 emite um pulso de sonda ultrassônico curto (40 μs) em direção ao fundo. Ao mesmo tempo, a chave eletrônica S1 é aberta e as oscilações da frequência de referência de 7500 Hz do gerador G2 são alimentadas ao contador digital PC1.
No final do transmissor, o receptor A2 se abre e adquire sensibilidade normal. O sinal de eco refletido do fundo é recebido pelo sensor BQ1 e, após amplificação no receptor, fecha a chave S1. A medição é concluída e os indicadores do contador PC1 destacam a profundidade medida. O próximo pulso de clock novamente traduz o contador PC1 para o estado zero e o processo se repete. Um diagrama esquemático de uma sonda com um limite de medição de profundidade de até 59,9 m é mostrado na fig. 2. Seu transmissor é um gerador push-pull baseado nos transistores VT8, VT9 com um transformador T1 sintonizado na freqüência de operação. A realimentação positiva necessária para a auto-excitação do gerador é criada pelos circuitos R19C9 e R20C11. O gerador gera pulsos com duração de 40 μs com preenchimento de RF. O funcionamento do transmissor é controlado por um modulador composto por um único vibrador baseado nos transistores VT11, VT12, que forma um pulso modulador com duração de 40 μs, e um amplificador baseado em um transistor VT10. O modulador opera em modo de espera, os pulsos de clock de disparo vêm através do capacitor C14.
O receptor da sonda de eco é montado de acordo com o esquema de amplificação direta. Os transistores VT1, VT2 amplificam o sinal de eco recebido pelo emissor-sensor BQ1, o transistor VT3 é usado no detector de amplitude, o transistor VT4 amplifica o sinal detectado. Um único vibrador é montado nos transistores VT5, VT6, o que garante a constância dos parâmetros dos pulsos de saída e o limite de sensibilidade do receptor. O receptor é protegido do pulso do transmissor por um limitador de diodo (VD1, VD2) e resistor R1. O receptor usa um desligamento forçado do único vibrador do receptor usando o transistor VT7. Um pulso de clock positivo entra em sua base através do diodo VD3 e carrega o capacitor C8. Abrindo, o transistor VT7 conecta a base do transistor VT5 do receptor one-shot com o fio de alimentação positivo, evitando assim que seja acionado por pulsos de entrada. No final do pulso de clock, o capacitor C8 é descarregado através do resistor R18, o transistor VT7 fecha gradualmente e o receptor de disparo único adquire sensibilidade normal. A parte digital da sonda de eco é montada em microcircuitos DD1-DD4. Inclui uma chave no elemento DD1.1, controlada por um flip-flop RS nos elementos DD1.3, DD1.4. O pulso de início de contagem é fornecido ao gatilho do modulador do transmissor através do transistor VT16, o pulso final é da saída do receptor através do transistor VT15. O gerador de pulsos com uma taxa de repetição exemplar (7500 Hz) é montado no elemento DD1.2. Um circuito de realimentação negativa é composto pelo resistor R33 e pela bobina L1, levando o elemento a uma seção linear da característica. Isso cria as condições para auto-excitação em uma frequência determinada pelos parâmetros do circuito L1C18. O gerador é sintonizado exatamente na frequência especificada com um aparador de bobina. O sinal de frequência de referência é alimentado através da chave para um contador de três dígitos DD2-DD4. Ele é ajustado para o estado zero pela borda do pulso de clock que vem através do diodo VD4 para as entradas R dos microcircuitos. O gerador de clock que controla a operação do ecobatímetro é montado em transistores de diferentes estruturas VT13, VT14. A taxa de repetição de pulso é determinada pela constante de tempo do circuito R28C15. Os cátodos indicadores HG1-HG3 são alimentados por um gerador baseado nos transistores VT17, VT18 [2]. O botão SB1 ("Control") é usado para testar o dispositivo. Ao pressioná-la, a tecla VT15 recebe um pulso de fechamento e os indicadores da sonda de eco realçam um número aleatório. Depois de algum tempo, o pulso do relógio muda o contador e os indicadores devem mostrar o número 888, que indica que a sonda está funcionando. A sonda eco é montada em uma caixa colada em poliestireno de alto impacto. A maioria das peças são colocadas em três placas de circuito impresso feitas de folha de fibra de vidro com espessura de 1,5 mm. Em um deles (Fig. 3) é montado um transmissor, por outro (Fig. 4) - o receptor, no terceiro (Fig. 5 - parte digital da sonda de eco. As placas são fixadas em uma placa de duralumínio com dimensões de 172x72 mm, inserida na tampa da caixa. Furos para o interruptor Q1 (MT-1), botão SB1 (KM1-1) e soquete VR-74-F do conector coaxial XI são perfurados na placa e tampa, e uma janela para indicadores digitais também é cortada. A sonda de eco usa resistores MLT, capacitores KLS, KTK e K53-1. Os transistores KT312V e GT402I podem ser substituídos por quaisquer outros transistores desta série, MP42B - com MP25, KT315G - com KT315V. Os chips da série K176 são intercambiáveis com os análogos correspondentes da série K561; em vez do chip K176IEZ (DD4), você pode usar o K176IE4. Se a sonda de eco for usada a uma profundidade não superior a 10 m, o contador DD4 e o indicador HG3 podem ser omitidos. Os enrolamentos do transformador T1 são enrolados com fio PELSHO 0,15 em uma carcaça de 8 mm de diâmetro com um trimmer de ferrite (600NN) de 6 mm de diâmetro. Comprimento do enrolamento - 20 mm. O enrolamento I contém 80 voltas com um toque do meio, enrolamento II - 160 voltas. O transformador T2 é feito em um anel de ferrite (3000NM) de tamanho K16X10X4,5. O enrolamento I contém 2X 180 voltas de fio PEV-2, 0,12, enrolando 11-16 voltas de fio PEV-2, 0,39. A bobina L1 (1500 voltas de fio PEV-2 0,07) é enrolada entre as bochechas em uma moldura de 6 mm de diâmetro feita de vidro orgânico. O diâmetro das bochechas é de 15, a distância entre elas é de 9 mm. Trimmer - do circuito magnético blindado SB-1a feito de ferro carbonílico. O sensor-emissor ultrassônico da sonda eco é feito com base em uma placa redonda com diâmetro de 40 e espessura de 10 mm de titanato de bário. Fios finos (0,2 mm de diâmetro) são soldados em seus planos prateados com liga de Wood. O sensor é montado em um copo de alumínio a partir de um capacitor de óxido com um diâmetro de 45 ... 50 mm (altura - 23 ... 25 mm - é especificada durante a montagem). No centro da parte inferior do vidro, é feito um furo para um encaixe, através do qual entrará um cabo coaxial (RK-75-4-16, comprimento 1 ... 2,5 m), conectando o sensor com a sonda . A placa do sensor é colada com cola 88-N a um disco de borracha microporosa macia de 10 mm de espessura. Durante a instalação, o trançado do cabo é soldado ao encaixe, o condutor central - à saída do revestimento do sensor colado ao disco de borracha, a saída do outro revestimento - ao trançado do cabo. Depois disso, o disco com a placa é empurrado para dentro do vidro, passando o cabo no orifício do encaixe, e o encaixe é fixado com uma porca. A superfície da placa de titânio-nat deve ser aprofundada no vidro 2 mm abaixo de sua borda. O vidro é fixado estritamente verticalmente e derramado até a borda com epóxi. Após o endurecimento da resina, a superfície do sensor é lixada com lixa de grão fino até obter um plano liso. Solde a contraparte do conector XI na extremidade livre do cabo. Para configurar uma sonda de eco, você precisa de um osciloscópio, um frequencímetro digital e uma fonte de alimentação de 9 V. Ligando a energia, verifique a operabilidade do dispositivo de contagem: se estiver funcionando, os indicadores devem exibir o número 88,8. Ao pressionar o botão SB1, deverá aparecer um número aleatório, que, com a chegada do próximo pulso de clock, deverá ser novamente substituído pelo número 88,8. Em seguida, configure o transmissor. Para fazer isso, um sensor é conectado à sonda de eco e um osciloscópio operando em modo de varredura de espera é conectado ao enrolamento 11 do transformador T1. Na tela do osciloscópio com a chegada de cada pulso de clock, deverá aparecer um pulso com preenchimento de RF. O trimmer do transformador T1 (se necessário, selecione o capacitor C10) atinge a amplitude máxima do pulso, que deve ser de pelo menos 70 V. A próxima etapa é o estabelecimento de um gerador de pulso de frequência exemplar. Para fazer isso, o medidor de frequência através de um resistor com resistência de 5,1 kOhm é conectado ao pino 4 do chip DD1. A uma frequência de 7500 Hz, o gerador é sintonizado com um aparador de bobina L1. Se ao mesmo tempo o trimmer se posicionar longe da média, o capacitor C18 é selecionado. O receptor (assim como o modulador) é melhor sintonizado usando sinais de eco, conforme descrito em [I]. Para isso, o sensor é fixado com um elástico na parede final de uma caixa plástica medindo 300x100x100 mm (para eliminar o entreferro entre o sensor e a parede, é lubrificado com vaselina técnica). Em seguida, a caixa é preenchida com água, o diodo VD3 é removido do receptor e um osciloscópio é conectado à saída do receptor. O critério para a correta configuração do receptor, modulador do transmissor, bem como a qualidade do sensor ultrassônico é a quantidade de sinais de eco observados na tela, resultantes de múltiplas reflexões do pulso ultrassônico das paredes finais da caixa. Para aumentar o número visível de pulsos, selecione os resistores R2 e R7 no receptor, o capacitor C13 no modulador do transmissor e altere a posição do trimmer do transformador T1. Para ajustar o dispositivo de atraso de ativação do receptor, o diodo VD3 é soldado no lugar, o resistor R18 é substituído por um variável (resistência 10 kOhm) e com sua ajuda os dois primeiros sinais de eco desaparecem na tela do osciloscópio. Tendo medido a resistência da parte introduzida do resistor variável, ela é substituída por uma constante da mesma resistência. Após o ajuste, o número de sinais de eco na tela do osciloscópio deve ser de pelo menos 20. Para medir a profundidade de um reservatório, é melhor fixar o sensor em uma bóia de modo que sua parte inferior fique imersa na água em 10 ... 20 mm. Você pode conectar o sensor a um poste, com o qual fica imerso na água por um curto período de tempo, enquanto mede a profundidade. Ao usar o ecobatímetro em um barco de alumínio de fundo chato para medir profundidades rasas (até 2 m), o transdutor pode ser colado no fundo dentro do barco. Em conclusão, deve-se notar que em dias ensolarados o brilho dos indicadores digitais pode ser insuficiente. Pode ser aumentado substituindo a bateria Korund (Krona) por uma fonte de alimentação com uma tensão um pouco mais alta, por exemplo, uma bateria composta por oito baterias D-0,25 (isso não exigirá alterações no circuito e no design do dispositivo ). Literatura
Autores: V. Voitsekhovich, V. Fedorov; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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