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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE L'utilisation des ultrasons. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / L'électronique au quotidien L'utilisation des ultrasons est une autre direction dans le développement des détecteurs de proximité. La figure 1 montre le fonctionnement d'un tel dispositif. La partie supérieure de la figure montre une configuration possible lorsque l'émetteur et le récepteur des ultrasons se font face. Tant que rien n'empêche les ultrasons d'atteindre complètement le récepteur, le circuit est en attente. Et seul l'intrus, situé entre l'émetteur et le récepteur, peut empêcher cela.
Un tel dispositif peut offrir un très haut niveau de fiabilité. Après tout, toute diminution du niveau du signal de l'émetteur ou même l'arrêt de son fonctionnement en général sera considéré par les circuits récepteurs comme un danger. Les exemples ci-dessus peuvent se produire simplement lorsque l'émetteur est désactivé. Le bas de la figure montre un autre agencement efficace de récepteur et d'émetteur. Dans ce cas, l'ultrason est réfléchi par un objet solide à distance et arrive au récepteur. Le signal émis par l'émetteur doit être suffisamment puissant. Naturellement, tout objet qui gêne le son déclenchera une alarme. Une autre manière de faire fonctionner l'appareil est possible. Dans ce cas, le son n'atteint le récepteur qu'en rebondissant sur le cambrioleur à proximité de l'émetteur et du récepteur. Toutes les méthodes décrites sont bonnes, alors choisissez celle qui convient le mieux à vos conditions. Chien de garde à ultrasons avec récepteur et émetteur séparés La figure 1 montre un diagramme schématique d'un émetteur d'ultrasons. Il est basé sur une minuterie de type 555, et la fréquence de fonctionnement est déterminée par les valeurs des résistances R1 et R4 et du condensateur C1.
L'émetteur d'ultrasons TR1 fournit le plus grand rendement à sa propre fréquence de résonance, ce qui signifie qu'il doit être alimenté exactement à cette fréquence. Si la fréquence de l'oscillateur de l'émetteur « flotte » pendant le fonctionnement de l'appareil, cela entraînera à un moment donné une diminution du niveau du signal émis par l'émetteur, c'est-à-dire provoquera une fausse alarme. Pour augmenter la stabilité de fréquence du générateur, un retour est créé via le condensateur C3. L'émetteur lui-même devient semblable à un circuit résonant dont le signal est maximum à la fréquence de résonance. Ainsi, la rétroaction positive induite maintient le générateur à la fréquence propre de l'émetteur et rétrécit la plage de son accord par la résistance R4. Pour augmenter encore la stabilité de la fréquence, le circuit doit être alimenté par une alimentation stabilisée. Mais il faut dire que les surtensions d'alimentation jusqu'à 1 V ne provoquent ni un décalage de fréquence ni une diminution du niveau du signal de sortie. L'émetteur est monté sur une plaquette en matériau isolant et placé dans un boîtier métallique ou plastique. Lors de l'installation, soyez prudent, mais en général, le schéma n'est pas critique pour la disposition des pièces et sélectionnez la conception à votre discrétion. Comme il y a peu de pièces dans l'émetteur, il serait bien de placer à la fois la carte et l'émetteur dans un même boîtier. De plus, de longs fils de connexion menant à l'émetteur nuisent au fonctionnement du circuit. Mais si vous ne pouvez toujours pas vous passer de fils, ne les faites pas dépasser 15 cm de long. Une fois tous les travaux préparatoires terminés, procédez à la configuration de l'émetteur. La tâche consiste à l'accorder à la fréquence naturelle de l'émetteur. Si vous possédez un oscilloscope, connectez son fil de signal au point de connexion des condensateurs C2 et C3, et la masse au fil commun du circuit. Réglez le commutateur de plage de gain sur 1 V/div. Utilisez la résistance R4 pour obtenir une augmentation significative de l'amplitude du signal sur l'écran de l'oscilloscope. Le signal maximum indique que nous nous sommes accordés sur la fréquence de résonance. Cette unique opération de mise en place de l'émetteur peut être reportée jusqu'à ce que le récepteur soit prêt. Le circuit récepteur est illustré à la Fig.2.
Les transistors Q1, Q2 et Q3 forment un amplificateur à trois étages bien connu, dont la tâche est d'augmenter le niveau du signal reçu à une valeur où il peut être détecté, et de transformer le transistor Q4 dans un état ouvert avec la constante résultante tension. Le gain global du circuit est contrôlé par une résistance variable R13 incluse dans le circuit d'émetteur du transistor Q3. Du collecteur de ce transistor, le signal va au redresseur avec un doublement de la tension. La tension continue générée aux bornes du condensateur C5 crée une polarisation à la base du transistor Q4 à travers la résistance R12. L'assemblage du récepteur n'est pratiquement pas différent de l'assemblage de l'émetteur. Comme là, les fils reliant le capteur à ultrasons au circuit doivent être aussi courts que possible. Placez la planche finie dans un boîtier en métal ou en plastique. Mise en service de l'appareil Si vous suivez l'image en haut de la Fig. 3.20, la première étape de la vérification du fonctionnement du circuit doit être de déterminer jusqu'où le récepteur et l'émetteur peuvent être séparés. Choisissez un endroit où il n'y a pas de courants d'air. Placez l'émetteur de l'émetteur à une hauteur de 1 m au-dessus du sol, en le dirigeant vers un espace dégagé. Alimentez temporairement le récepteur. Réglez la résistance R13 sur la position de la résistance la plus basse, qui correspondra au gain maximum. Connectez un voltmètre CC aux bornes Liv. Si l'amplitude des ondes ultrasonores est suffisamment élevée, le voltmètre affichera une tension presque égale à la tension d'alimentation. Éloignez-vous lentement avec le récepteur de l'émetteur de l'émetteur. À partir d'un certain endroit, les lectures du voltmètre commenceront à sauter, tombant parfois même à zéro. Après cela, réduisez la distance de 30 à 60 cm, en vous assurant à nouveau que l'appareil fonctionne de manière fiable. Lors de l'installation d'une alarme à ultrasons, il y a quelques directives claires à suivre. 1. Ne le remuez pas dans la zone où le climatiseur fonctionne en mode soufflage d'air. Sinon, l'alarme se déclenchera à chaque fois qu'elle est commutée. Comme mentionné ci-dessus, il est possible d'agencer l'émetteur et le récepteur de manière à ce que ce dernier perçoive le son réfléchi par n'importe quelle surface solide. Il peut s'agir d'une pile ou d'une porte. Les vêtements humains réfléchissent mal et, à l'inverse, absorbent bien les ultrasons. Lorsque quelqu'un croise l'un des faisceaux, l'alarme se déclenche. Si la porte était armée, le dispositif réagira à son ouverture. L'émetteur de l'émetteur et le capteur à ultrasons du récepteur sont situés à une distance maximale de 5 cm l'un de l'autre, tandis que l'appareil est capable de "remarquer" une personne ou tout objet à quelques centimètres de lui. Où que vous installiez votre création, n'oubliez pas ce qui suit : ne réglez pas la sensibilité maximale et utilisez l'appareil dans des conditions environnementales défavorables. Dispositif de signalisation avec récepteur et émetteur combinés Le schéma de la protection à ultrasons suivante est illustré à la Fig.1. Le schéma est inhabituel en ce que, sur la base d'un microcircuit, il contient un générateur d'émetteur et qu'il fonctionne également comme un récepteur sélectif du signal réfléchi. Pour cela, un microcircuit 567 est utilisé, qui contient une source de signal et son récepteur.
Examinons de plus près comment fonctionne un circuit qui effectue un double travail. Les ondes sont perçues par un capteur piézocéramique, après quoi elles sont amplifiées par une cascade sur le transistor Q2, elles vont à la broche 3 du microcircuit, et la fréquence du signal est exactement égale à celle générée par le microcircuit lui-même. Contrairement au dispositif décrit précédemment, dans cette situation, il n'est plus important de savoir dans quelle mesure la fréquence peut s'écarter de celle réglée à l'origine. La fréquence de fonctionnement est déterminée par les valeurs de la chaîne de résistances R3 et R6 et la capacité du condensateur C3. Il est régulé par la résistance variable R6. Pour des valeurs nominales données, elle peut varier de 8 à 25 kHz, et est finalement déterminée par les capteurs piézoélectriques utilisés. Depuis la broche 5 du microcircuit, un signal rectangulaire est fourni à la base du transistor Q1, connecté selon un circuit avec un collecteur commun. En tant que charge pour ce transistor, une chaîne de résistance R5 et un haut-parleur basse impédance sont connectés. Lorsqu'un signal d'amplitude suffisante est reçu à l'entrée du circuit, la LED s'allume et les bornes A et B sont des contacts normalement fermés. Dans le cas où l'amplitude du signal diminue ou est complètement absente, la sortie du circuit passe dans un état ouvert. Sinon, ce dispositif peut être utilisé dans n'importe quelle configuration suggérée sur la Fig. 3.20. Franchement, le circuit fonctionne mieux aux hautes fréquences audio qu'aux ultrasons. Le dernier mot sur la fréquence de fonctionnement est dit par l'émetteur et le capteur piézoélectrique utilisés dans l'appareil. Pour ceux répertoriés dans la liste des pièces applicables, la fréquence varie de 8 à 16 kHz. Si vous n'êtes pas satisfait de telles fréquences, il vous suffit de choisir une autre "paire", car le circuit lui-même peut fonctionner à des fréquences allant jusqu'à 25 kHz. La limite supérieure n'est limitée que par les capacités du microcircuit. Mais vous ne devriez pas être particulièrement zélé, car pour des fréquences supérieures à 43 kHz, il est déjà difficile de sélectionner un émetteur et un capteur piézoélectrique. Complet avec deux convertisseurs proposés, le circuit fonctionne très bien à une fréquence de 12 kHz. Et ce n'est pas effrayant qu'elle soit entendue. Après tout, presque personne n'ose discuter avec elle. Et les souris, apparemment, préféreraient un autre endroit que celui-ci. Assemblage de circuits Les parties du circuit sont montées sur une carte en matériau isolant, et comme elles ne sont pas si nombreuses, la densité de montage n'affecte pas son fonctionnement. Dans cette conception, il n'est pas nécessaire de placer le capteur piézoélectrique et l'émetteur à proximité du circuit lui-même. Mais alors, il est souhaitable d'utiliser des fils blindés pour chaque convertisseur. Cela évitera une connexion directe entre la sortie et l'entrée du circuit. Mise en service de l'appareil. Après avoir vérifié la bonne installation, connectez l'alimentation du circuit. Il peut s'agir d'une source de 6 à 9 V. Réglez le curseur de la résistance R6 sur la position médiane et vous devriez entendre un grincement aigu. Installez l'émetteur sur une table ou un autre support de manière à laisser un espace libre de 3 m devant celui-ci. En tenant le capteur piézoélectrique dans vos mains, dirigez-le vers l'émetteur. La LED doit s'allumer. S'éloigner de l'émetteur avec le capteur piézoélectrique, remarquez l'endroit où la LED s'éteint, cela signifie que vous avez trouvé le point de sensibilité maximale. Nous indiquons les endroits où il convient de placer une telle alarme : - à travers la pièce ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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