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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE L'échosondeur d'un pêcheur amateur. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Maison, ménage, passe-temps Un schéma fonctionnel expliquant la conception et le fonctionnement de l'échosondeur est illustré à la fig. une. Le générateur d'horloge G1 contrôle l'interaction des nœuds du dispositif et assure son fonctionnement en mode automatique. Les impulsions rectangulaires courtes (0,1 s) de polarité positive générées par celui-ci sont répétées toutes les 10 s. Par leur front, ces impulsions mettent à zéro le compteur numérique PC1 et ferment le récepteur A2, le rendant insensible aux signaux pendant la durée de l'émetteur. L'impulsion d'horloge descendante déclenche l'émetteur A1, et l'émetteur-capteur BQ1 émet une courte impulsion de sondage ultrasonore (40 μs) vers le bas. En même temps, la clé électronique S1 est ouverte et les oscillations de la fréquence de référence de 7500 Hz du générateur G2 sont transmises au compteur numérique PC1.
A la fin de l'émetteur, le récepteur A2 s'ouvre et acquiert une sensibilité normale. Le signal d'écho réfléchi par le fond est reçu par le capteur BQ1 et, après amplification dans le récepteur, ferme la touche S1. La mesure est terminée et les indicateurs du compteur PC1 mettent en évidence la profondeur mesurée. L'impulsion d'horloge suivante traduit à nouveau le compteur PC1 à l'état zéro, et le processus se répète. Un diagramme schématique d'un échosondeur avec une limite de mesure de profondeur allant jusqu'à 59,9 m est illustré à la fig. 2. Son émetteur est un générateur push-pull basé sur des transistors VT8, VT9 avec un transformateur T1 accordé à la fréquence de fonctionnement. La rétroaction positive nécessaire à l'auto-excitation du générateur est créée par les circuits R19C9 et R20C11. Le générateur génère des impulsions d'une durée de 40 μs avec un remplissage RF. Le fonctionnement de l'émetteur est commandé par un modulateur constitué d'un seul vibreur à base de transistors VT11, VT12, qui forme une impulsion modulante d'une durée de 40 µs, et d'un amplificateur à base d'un transistor VT10. Le modulateur fonctionne en mode veille, les impulsions d'horloge de déclenchement passent par le condensateur C14.
Le récepteur de l'échosondeur est assemblé selon le schéma d'amplification directe. Les transistors VT1, VT2 amplifient le signal d'écho reçu par l'émetteur-capteur BQ1, le transistor VT3 est utilisé dans le détecteur d'amplitude, le transistor VT4 amplifie le signal détecté. Un seul vibreur est monté sur les transistors VT5, VT6, ce qui assure la constance des paramètres des impulsions de sortie et le seuil de sensibilité du récepteur. Le récepteur est protégé de l'impulsion de l'émetteur par un limiteur à diode (VD1, VD2) et une résistance R1. Le récepteur utilise un arrêt forcé du vibreur unique du récepteur à l'aide du transistor VT7. Une impulsion d'horloge positive entre dans sa base par la diode VD3 et charge le condensateur C8. En s'ouvrant, le transistor VT7 relie la base du transistor VT5 du récepteur monostable au fil d'alimentation positif, l'empêchant ainsi d'être déclenché par des impulsions entrantes. A la fin de l'impulsion d'horloge, le condensateur C8 est déchargé à travers la résistance R18, le transistor VT7 se ferme progressivement et le récepteur monocoup acquiert une sensibilité normale. La partie numérique du sondeur est montée sur des microcircuits DD1-DD4. Il comporte une clé sur l'élément DD1.1, commandée par une bascule RS sur les éléments DD1.3, DD1.4. L'impulsion de début de comptage est fournie au déclencheur depuis le modulateur de l'émetteur via le transistor VT16, l'impulsion de fin provient de la sortie du récepteur via le transistor VT15. Le générateur d'impulsions avec un taux de répétition exemplaire (7500 Hz) est monté sur l'élément DD1.2. Un circuit de rétroaction négative est composé de la résistance R33 et de la bobine L1, conduisant l'élément à une section linéaire de la caractéristique. Cela crée les conditions d'une auto-excitation à une fréquence déterminée par les paramètres du circuit L1C18. Le générateur est réglé exactement sur la fréquence spécifiée avec un potentiomètre à bobine. Le signal de fréquence de référence est envoyé via la clé à un compteur à trois chiffres DD2-DD4. Il est mis à l'état zéro par le front de l'impulsion d'horloge parvenant par la diode VD4 aux entrées R des microcircuits. Le générateur d'horloge qui contrôle le fonctionnement de l'échosondeur est monté sur des transistors de structures différentes VT13, VT14. Le taux de répétition des impulsions est déterminé par la constante de temps du circuit R28C15. Les cathodes indicatrices HG1-HG3 sont alimentées par un générateur à base de transistors VT17, VT18 [2]. Le bouton SB1 ("Contrôle") sert à tester l'appareil. Lorsque vous appuyez dessus, la touche VT15 reçoit une impulsion de fermeture et les indicateurs de l'échosondeur mettent en évidence un nombre aléatoire. Après un certain temps, l'impulsion d'horloge fait basculer le compteur et les indicateurs doivent afficher le numéro 888, ce qui indique que l'échosondeur fonctionne. L'échosondeur est monté dans une boîte collée à partir de polystyrène à fort impact. La plupart des pièces sont placées sur trois circuits imprimés en fibre de verre feuille d'une épaisseur de 1,5 mm. Sur l'un d'eux (Fig. 3) un émetteur est monté, de l'autre (Fig. 4) - le récepteur, sur le troisième (Fig. 5 - partie numérique de l'échosondeur. Les planches sont fixées sur une plaque en duralumin de dimensions 172x72 mm, insérée dans le couvercle du boîtier. Des trous pour l'interrupteur d'alimentation Q1 (MT-1), le bouton SB1 (KM1-1) et la prise VR-74-F du connecteur coaxial XI sont percés dans la plaque et le couvercle, et une fenêtre pour les indicateurs numériques est également découpée. Le sondeur utilise des résistances MLT, des condensateurs KLS, KTK et K53-1. Les transistors KT312V et GT402I peuvent être remplacés par n'importe quel autre transistor de ces séries, MP42B - avec MP25, KT315G-avec KT315V. Les puces de la série K176 sont interchangeables avec les analogues correspondants de la série K561; au lieu de la puce K176IEZ (DD4), vous pouvez utiliser K176IE4. Si l'échosondeur est utilisé à une profondeur maximale de 10 m, le compteur DD4 et l'indicateur HG3 peuvent être omis. Les enroulements du transformateur T1 sont enroulés avec du fil PELSHO 0,15 sur un cadre de diamètre 8 mm avec un trimmer en ferrite (600NN) de diamètre 6 mm. Longueur d'enroulement - 20 mm. L'enroulement I contient 80 tours avec un robinet du milieu, l'enroulement II - 160 tours. Le transformateur T2 est réalisé sur un anneau de ferrite (3000NM) de taille K16X10X4,5. L'enroulement I contient 2X 180 tours de fil PEV-2, 0,12, l'enroulement 11-16 tours de fil PEV-2, 0,39. La bobine L1 (1500 spires de fil PEV-2 0,07) est enroulée entre les joues sur un cadre de 6 mm de diamètre en verre organique. Le diamètre des joues est de 15, la distance entre elles est de 9 mm. Trimmer - du circuit magnétique blindé SB-1a en fer carbonyle. L'émetteur-capteur à ultrasons de l'échosondeur est réalisé sur la base d'une plaque ronde d'un diamètre de 40 et d'une épaisseur de 10 mm en titanate de baryum. Des fils conducteurs fins (0,2 mm de diamètre) sont soudés à ses plans argentés avec l'alliage de Wood. Le capteur est assemblé dans une coupelle en aluminium à partir d'un condensateur à oxyde d'un diamètre de 45 ... 50 mm (la hauteur - 23 ... 25 mm - est spécifiée lors du montage). Au centre du fond du verre, un trou est percé pour un raccord, à travers lequel un câble coaxial (RK-75-4-16, longueur 1 ... 2,5 m) entrera, reliant le capteur à l'échosondeur . La plaque du capteur est collée avec de la colle 88-N sur un disque en caoutchouc microporeux souple de 10 mm d'épaisseur. Lors de l'installation, la tresse de câble est soudée au raccord, le conducteur central - à la sortie de la doublure du capteur collée au disque en caoutchouc, la sortie de l'autre doublure - à la tresse de câble. Après cela, le disque avec la plaque est poussé dans le verre, en passant le câble dans le trou de raccord, et le raccord est fixé avec un écrou. La surface de la plaque de titane-nat doit être enfoncée dans le verre 2 mm sous son bord. Le verre est fixé strictement verticalement et coulé sur le bord avec de l'époxy. Une fois la résine durcie, la surface du capteur est meulée avec du papier de verre à grain fin jusqu'à l'obtention d'un plan lisse. Soudez la contrepartie du connecteur XI à l'extrémité libre du câble. Pour configurer un échosondeur, vous avez besoin d'un oscilloscope, d'un fréquencemètre numérique et d'une alimentation 9 V. Lors de la mise sous tension, vérifiez le fonctionnement du dispositif de comptage: s'il fonctionne, les indicateurs doivent afficher le numéro 88,8. Lorsque vous appuyez sur le bouton SB1, un nombre aléatoire devrait apparaître, qui, avec l'arrivée de la prochaine impulsion d'horloge, devrait à nouveau être remplacé par le nombre 88,8. Ensuite, configurez l'émetteur. Pour ce faire, un capteur est relié à l'écho-sondeur, et un oscilloscope fonctionnant en veille balayage est relié à l'enroulement 11 du transformateur T1. Sur l'écran de l'oscilloscope à l'arrivée de chaque impulsion d'horloge, une impulsion avec remplissage RF doit apparaître. Le potentiomètre du transformateur T1 (si nécessaire, sélectionnez le condensateur C10) atteint l'amplitude maximale de l'impulsion, qui doit être d'au moins 70 V. L'étape suivante est la mise en place d'un exemple de générateur d'impulsions de fréquence. Pour ce faire, le fréquencemètre à travers une résistance d'une résistance de 5,1 kOhm est connecté à la broche 4 de la puce DD1. À une fréquence de 7500 Hz, le générateur est accordé avec un trimmer de bobine L1. Si en même temps le potentiomètre prend une position éloignée de la moyenne, le condensateur C18 est sélectionné. Le récepteur (ainsi que le modulateur) est mieux réglé en utilisant des signaux d'écho, comme décrit dans [I]. Pour ce faire, le capteur est fixé avec un élastique sur la paroi d'extrémité d'un boîtier en plastique mesurant 300x100x100 mm (afin d'éliminer l'entrefer entre le capteur et la paroi, il est lubrifié avec de la vaseline technique). Ensuite, le boîtier est rempli d'eau, la diode VD3 est retirée du récepteur et un oscilloscope est connecté à la sortie du récepteur. Le critère de configuration correcte du récepteur, du modulateur de l'émetteur, ainsi que de la qualité du capteur ultrasonore est le nombre de signaux d'écho observés sur l'écran, résultant de réflexions multiples de l'impulsion ultrasonore depuis les parois d'extrémité du caisson. Pour augmenter le nombre d'impulsions visibles, sélectionnez les résistances R2 et R7 dans le récepteur, le condensateur C13 dans le modulateur de l'émetteur et changez la position du trimmer du transformateur T1. Pour régler le dispositif de retard d'activation du récepteur, la diode VD3 est soudée en place, la résistance R18 est remplacée par une variable (résistance 10 kOhm) et avec son aide les deux premiers signaux d'écho disparaissent sur l'écran de l'oscilloscope. Après avoir mesuré la résistance de la partie introduite de la résistance variable, elle est remplacée par une constante de même résistance. Après le réglage, le nombre de signaux d'écho sur l'écran de l'oscilloscope doit être d'au moins 20. Pour mesurer la profondeur d'un réservoir, il est préférable de fixer le capteur sur un flotteur de manière à ce que sa partie inférieure soit immergée dans l'eau de 10 ... 20 mm. Vous pouvez fixer le capteur à une perche, avec laquelle il est immergé dans l'eau pendant une courte période, tout en mesurant la profondeur. Lors de l'utilisation de l'échosondeur dans un bateau en aluminium à fond plat pour mesurer de faibles profondeurs (jusqu'à 2 m), le transducteur peut être collé au fond à l'intérieur du bateau. En conclusion, il convient de noter que les jours ensoleillés, la luminosité des indicateurs numériques peut être insuffisante. Il peut être augmenté en remplaçant la batterie Korund (Krona) par une source d'alimentation avec une tension légèrement supérieure, par exemple une batterie composée de huit piles D-0,25 (cela ne nécessitera aucune modification du circuit et de la conception de l'appareil ). littérature
Auteurs : V. Voitsekhovich, V. Fedorov ; Publication : N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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