Ультразвуковой датчик изменения расстояния (эхолокатор) с сигнализатором, схема


Это ультразвуковой эхолокатор, с звуковой сигнализацией приближения на пороговое расстояние. Его можно использовать как сигнализатор приближения к чему-либо.

В основе устройства лежит генератор ультразвука с акустической обратной связью. Элементами датчика являются ультразвуковой микрофон с резонансной частотой 40 кГц - U4012A1R и ультразвуковой излучатель с такой же резонансной частотой - U4012A1T.

Это пассивные пьезоэлектрические устройства. Они имеют бесконечное сопротивление постоянному току, поэтому к транзисторным каскадам их можно подключать без разделительных конденсаторов.

Принципиальная схема

На транзисторах VТ1 и VТ2 собран в общем-то обычный двухкаскадный усилитель. Коллекторный резистор R2 транзистора VТ1 сделан подстроечным, с его помощью можно регулировать коэффициент передачи данного усилителя, что позволяет регулировать дальность порога срабатывания датчика.

Схема ультразвукового датчика изменения расстояния, эхолокатор на транзисторах и микросхеме

Рис. 1. Схема ультразвукового датчика изменения расстояния, эхолокатор на транзисторах и микросхеме.

И так, ультразвуковой микрофон М1 подключен ко входу усилительного каскада на VТ1, а ультразвуковой излучатель - к коллектору транзистора VТ2. Геометрически они направлены в одну сторону, - на препятствие. Пока препятствие далеко уровень отраженного сигнала не достаточен.

Но при приближении на некоторое пороговое расстояние величина отраженного сигнала становится достаточной для возникновения акустической обратной связи в системе - усилитель на VТ1 и VТ2, плюс микрофон М1, излучатель F1.

Возникает акустическая обратная связь, приводящая к устойчивой генерации, и на коллекторе транзистора VТ2 возникает переменное напряжение с частотой резонанса акустических элементов М1 и F1, то есть, 40 кГц.

Это напряжение через конденсатор С2 поступает на детектор на двух диодах VD1 и VD2. И на конденсаторе C3 выделяется постоянное напряжение, достаточное для открывания транзистора VT3.

Как только транзистор VT3 открывается, напряжение на его коллекторе падает до уровня логического нуля. Это приводит к запуску двух мультивибраторов на микросхеме D1.

Один из них, на D1.1 и D1.2 работает на частоте около 2 Гц, а второй, на D1.3 и D1.4, - на частоте около 2 кГц. На выходе D1.4 включен звуковой пьезоэлектрический звукоизлучатель F2, который издает прерывистый звук, сообщающий что произошло приближение на пороговое расстояние.

Дальность порога зависит от коэффициента усиления усилителя на VТ1 и VТ2, и регулируется подстроечным резистором R2. При налаживании, этим резистором нужно установить не только порог расстояния, но коэффициент усиления, при котором не возникает паразитной АОС непосредственно от F1 к М1, что, кстати, зависит и от расстояния между ними и конструкции держателя, расположения. Ультразвуковые акустические элементы U4012A1R и U4012A1T можно заменить другими пассивными на частоту 40 кГц, -их есть очень много разных марок и моделей.

Применение датчика

Данный датчик можно использовать и в составе охранной сигнализации или системы автоматики. В этом случае, схему звуковой сигнализации на микросхеме D1 удаляем, а напряжение с коллектора VT3 подаем на вход той цифровой схемы, с которой он будет работать. При срабатывании транзистор VT3 открывается, то есть, на его коллекторе логический ноль.

Борисов В. РК-01-2019.


1 398 Детекторы и датчики
ультразвук датчик датчик движения
Оставить комментарий:

cashback