无线电电子与电气工程百科全书 超声波换能器MUP-1。 无线电电子电气工程百科全书 超声波频率下的回声定位和远程控制需要高效的超声波换能器发射器和接收器。 图 1 显示了其中一种转换器 - MUP-1 的外观和尺寸,目前正在量产。 转换器规格: 辐射最大频率 fmi(激励电压 3 V 时) 38±5 kHz
换能器的基础是沿着外圆周连接到弹性支撑件的双压电晶片压电陶瓷盘。 锥形铝箔谐振器粘在圆盘的中心,以提高功率转换效率。“接地”金属外壳可保护转换器免受电噪声的影响。 图上。 图 2 显示了输入电阻 |Zp| 对模块频率的依赖性和负载电阻 R->oo 的传感器的灵敏度 uxx。 输入阻抗模块有两个极值:频率 fmi - 输入阻抗的最小值,频率 fa(反谐振频率) - 输入阻抗的最大值。 灵敏度在接近反共振频率 fa 的频率处具有一个最大值。
频率 fmi 和 fv 之间的间隔平均约为 2 kHz。 当负载电阻 Rn 减小时,转换器灵敏度最大的频率降低,在 Rn -> 0 时趋于 fmi 极限。 由于压电陶瓷的非线性特性,谐振频率fmi随着输入电压的增加而有所降低,同时输入电阻也随之增加。 图 3 根据谐振频率 fmi 和输入电阻模量的谐振值 |Zp| 显示了转换器的幅度特性。
如果提供给转换器的电压在谐振频率下超过 5 V,则可能会发生不可逆的变化。 换能器的方向性图案是单瓣的,宽度约为 30°(距最大值 0,7 的水平) 当其中一个传感器是发射器而另一个是接收器时,选择这一对传感器时应使 fmi 发射器和 fmp 接收器彼此靠近。 这些频率的单独值在转换器的护照中标明。 通过足够仔细地选择一对发射器-接收器和接收器的高负载电阻(例如,100 kOhm 或更高),可以通过消除电容的分流效应来显着提高接收路径的灵敏度的 Cin 转换器。 为此,将线圈并联到转换器,其电感 LK 由下式计算
其中 Co=0,8 St。 电容 Cm 在低频下测量,例如 1000 Hz。 通常为 1140±40 pF 的电感 LK 的值,取决于 fa 和 Co 的具体值,位于 15-20 mH 的范围内。 在回声测深仪中,当同一个传感器在发射和接收模式下交替工作时,建议使用具有低阻抗输入(不超过 1 kOhm)的直接放大器路径。 在这种情况下,谐振频率 fmn 和 fmp 将彼此接近。 使用MUP-1转换器遥控家用设备(接收器、录音机、电视、照明设备)的接收器和发射器示意图如图4所示。 5和图。 4 发射器可以用数字集成电路(图 4,a)或晶体管(图 XNUMX,b)制成。
在发射机的第一个版本中,主振荡器是元件 D1.1 和 D1.2,缓冲级是在元件 D1.3 上制作的。 在晶体管版本的发射器中,发生器是根据多谐振荡器电路(晶体管V1、V2)组装而成的,输出级是基于晶体管V3的。 发射器所需的工作频率通过调谐电阻器 R1(图 4,a)或通过选择电阻器 R2 和 R3(图 4,b)来设置。为了能够在运行期间调整发生器,它是建议将这些电阻器中的一个替换为两个串联的电阻器,其电阻为 3 5 kOhm,可变电阻为 22 kOhm。护照 在没有频率计的情况下,可以根据转换器的最大输出进行设置。 为此,在距离传感器发射器 15 ... 20 cm 处,安装了一个传感器接收器,它将用于远程控制系统,一个交流电压表连接到它,发射器是调整后,在接收换能器的输出端实现最大信号 接收电路如图5所示。它由A1芯片上的放大器,二极管检波器V1、V2,D1芯片上的单振子和触发器,以及带有执行继电器的晶体管开关(V5)组成。 K1在负载电路中。 元件 R7、C5 用于延迟包含单个振动器,以防止由于网络中的脉冲噪声或发射器电源按钮的触点的模糊闭合而导致执行器的错误触发。 接收装置的换能器B1接收到的超声波信号被转换成电振动,由微电路A1放大。 在 40 kHz 频率下的增益约为 5000。检测到的信号通过延迟电路 C5R7,开始单脉冲(元件 D1.1)。 单振子响应延迟时间为1 s。 来自单个振动器的信号切换触发器 D1.2,结果晶体管开关 V5 打开并且继电器 K1 被激活。 执行器示意图如图 6 所示。 1.1. 当接收器中的触点 K5 闭合时(图 2),三极管 V3、VXNUMX 断开并将负载 R- 连接到网络。 允许的负载功率由三极管的直流电流决定。
遥控系统的发射器由原电池供电,接收器由稳压整流器供电,输出电压为 20 V。D1 芯片的电源由组装在元素 V3 和 R6。 在实验室条件下,当测试遥控单元时,不需要换能器的相互定向。 但是,在吸音率高的房间(很多软垫家具、地毯、窗帘等),超声波信号明显衰减,这可能需要发射器和接收器的方向。 超声波换能器也可用于多通道遥控系统。 在这种情况下,应使用脉冲代码、时间或脉冲相位调制系统以离散形式传输命令。 作者:N. Borodulin、V. Morozov、E. Koptev,莫斯科; 出版物:N. Bolshakov,rf.atnn.ru 查看其他文章 部分 参考资料. 读和写 有帮助 对这篇文章的评论. 科技、新电子最新动态: 交通噪音会延迟雏鸡的生长
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