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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 차량용 음향 탐지기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 자동차. 전자 기기 역방향으로 운전하면 자동차 운전자는 도로 공간의 특정 영역을 볼 수 없습니다. 이 구역의 길이는 최대 1989m이며 사람이나 동물은 물론 이동을 방해하는 물체가 들어갈 수 있습니다. 현대 기술의 발전으로 지정된 공간을 볼 수 있는 특수 장치를 만들고 차량 경로에 물체가 있으면 운전자에게 알릴 수 있습니다. 이 문제는 펄스 음향 위치의 도움으로 가장 최적으로 해결됩니다. 이러한 장치를 구축하려는 성공적인 시도는 알려져 있습니다(예를 들어 Siga X., Mizutani S. "Introduction to automotive electronics". - M.: Mir, XNUMX 책 참조). 그러나 복잡성과 높은 비용으로 인해 이러한 로케이터는 아직 널리 사용되지 않았습니다. 독자에게 제공되는 음향 탐지기는 Z8 마이크로컨트롤러를 기반으로 합니다. 라디오 아마추어가 반복하기에 간단하고 편리합니다. 프로그램과 디자인을 적절하게 개선하면 시각장애인의 필수 보조장비, 보안장비, 아마추어 낚시꾼을 위한 휴대용 음향측심기, 비접촉식 수위계 등으로 활용할 수 있다. 로케이터의 개략도는 Fig. 1. 기본은 마이크로컨트롤러(MK) Z86E0208PSC(DD1)입니다.
MK의 외부 타이밍 회로는 1MHz 주파수의 석영 공진기 ZQ8과 커패시터 C3로 구성됩니다. C4. 초음파 방출기 BQ3는 MK의 P2 포트 핀에 직접 연결됩니다. 이미 터 입력의 여기 전압 진폭은 10V입니다. 펄스 트레인의 지속 시간은 1ms입니다. 초음파 수신기 BQ1에 의해 수신된 반사 신호는 트랜지스터 VT1-VT3에서 만들어진 2.5단계 공진 증폭기의 입력으로 공급됩니다. 출력에서 32V의 일정한 구성 요소를 가진 신호가 내장 비교기 MK의 비반전 입력(P2.7)에 공급됩니다. 분배기 R1R3에서 비교기(RZZ)의 반전 입력에 1V의 예시적인 전압이 공급됩니다. 수신된 간섭 수준에서 유용한 반사 신호의 선택을 보장합니다. 기준 전압 회로는 제한 다이오드 VD1 및 커패시터 C2에 의한 간섭으로부터 추가로 보호됩니다. 다이오드 VD3 및 VD0은 반사 신호의 순간 값을 5 및 2V 레벨로 제한합니다. 보이지 않는 영역에 장애물이 있음을 운전자에게 경고하는 가청 신호는 BQ16 압전 이미 터에서 생성됩니다. 저항 R2을 통해 MK의 PXNUMX 포트 핀에 직접 연결됩니다. 로케이터는 자동차의 후진 신호등 목적에서 12 ± 2.5V의 전압으로 전원이 공급됩니다. 칩 DA1은 MK의 정상 작동에 필요한 5V 수준에서 공급 전압을 안정화합니다. 커패시터 C2, C8, C13 및 저항 R6으로 구성된 장치의 전원 공급 장치 회로에 필터가 설치됩니다. 로케이터의 작동 원리는 초음파 주파수의 버스트 펄스 방출과 장애물에 의해 반사된 신호의 후속 수신을 기반으로 합니다. 방출 순간부터 반사 신호 수신 순간까지의 시간은 물체까지의 거리에 정비례합니다. 거리에 따라 로케이터는 두 가지 경고음 중 하나를 생성합니다. 1m 미만인 경우 1~2m인 경우 자주 톤 버스트가 생성됩니다. 2m 이상의 거리에서는 소리 신호가 없습니다. 반사된 신호의 대기 시간은 60ms이며, 그 후 다음 펄스 버스트가 방출되고 프로세스가 반복됩니다. 장치의 작동은 그림 1에 표시된 그래프 [2]에서 자세히 설명합니다. XNUMX 여기에는 XNUMX개의 정점이 포함됩니다. 상태: SEND(전송) - 초음파 펄스 버스트 형성; PRESS (SUPPRESSION) - 잔음 이미터 억제; WAIT(WAITING) - 반사 신호를 기다리고 COUNT(CALCULATION) - 물체까지의 거리를 계산합니다.
그래프의 호로 표시되는 상태 간 전환은 다음과 같은 직접(한 글자로 표시) 및 간접(전환에 따른 두 글자) 이벤트로 인해 발생합니다. t(타이머 - 타이머) - MK 타이머 작동 , c (비교기 - 비교기) - MK 비교기의 작동, ws (대기 - 보내기) - 반사 신호 대기 종료, cs (카운트 - 보내기) - 물체까지의 거리 계산 종료 및 pw (누르기 - wait) - 억제 시간 카운트다운 종료. 전원을 켜면 장치가 자동으로 재설정되고 SEND 상태가 초기화됩니다. 이 상태의 주요 기능은 지속 시간이 1ms인 초음파 펄스 버스트를 형성하는 것입니다. 트리거되면 MK 타이머는 수신된 반사 신호에 응답하지 않는 PRESS 상태로 장치를 전환합니다. 이 상태를 유지하는 시간은 타이머 작동 횟수에 따라 결정되며 사용된 초음파 변환기의 유형에 따라 변경될 수 있습니다. 억제 시간 카운트다운이 끝나면 다음 타이머 작동으로 장치가 WAIT 상태가 됩니다. WAIT 상태에서 로케이터는 MC 비교기를 트리거하는 유용한 반사 신호의 도착을 기다립니다. 유용한 신호를 보내고 COUNT 상태로 전환하기까지의 시간을 기억합니다. WAIT 상태에서 시간을 세는 과정은 밀리초마다 MK 타이머의 작동에 의해 동기화됩니다. 이 상태에서 60ms 후에 MK 비교기가 작동하지 않으면 장치가 다시 SEND 상태로 전환됩니다. 비교기가 실행되면 COUNT 상태가 됩니다. COUNT 상태에서 로케이터는 60ms 시간 간격을 계속 계산합니다. 그런 다음 신호를 보내는 순간부터 신호를 받는 순간까지의 미리 기록된 시간을 기준으로 물체까지의 거리를 계산합니다. 계산 결과에 따라 장치는 필요한 "신호 일시 중지" 간격으로 소리 신호의 발행을 제어합니다. 계산이 완료되면 SEND 상태가 됩니다. 또한 작동주기가 반복되며 모든 소형 세라믹 및 산화물 커패시터를 로케이터에 사용할 수 있습니다. 코일 L1은 직경이 8이고 권선 길이가 7mm인 단일 섹션 통합 프레임에 감겨 있습니다. 트리머 - 직경 100, 길이 2,8mm의 페라이트(12НН). 코일은 860회 권선을 포함하며 PEL 와이어 0,15(인덕턴스 4.4mH)를 사용하여 권선합니다. 저항 R2 - SP5-2 또는 기타 소형 멀티 턴 트리머. Piezoceramic 소리 방출기 BQ2 - ЗП-22 또는 유사품. 트랜지스터 VT1. VT3 - KT3102 시리즈 중 하나. VT2 - KT3107 시리즈 중 하나. BQ3 초음파 송신기와 BQ1 수신기는 동일합니다. 저자의 버전에서는 업계에서 생산하는 Echo-2 보안 장치의 초음파 트랜스듀서를 사용하며, 자체 제작한 것을 포함하여 36... 38kHz [2]. 이를 연결하기 위해 가져온 DJK 커넥터가 사용됩니다(DJK-2MR 소켓이 보드에 설치되고 연결 케이블에는 DJK-2F 플러그가 제공됨). 코드 "펌웨어"ROM MK가 표에 나와 있습니다. 프로그램 코드의 양은 242바이트입니다.
구조적으로 로케이터는 전자 장치와 동일한 디자인의 송신기 및 수신기로 구성됩니다. 삼.
보드는 JSC "Novgorod Machine-Building Plant"에서 제조한 무선 설계자 "Communication Device"의 플라스틱 케이스에 넣습니다. 조립된 로케이터의 모습은 Fig. 4.
초음파 수신기에서 이미 터의 음향 효과를 줄이기 위해 음향 경로가 혼 형태로 만들어집니다. 또한 혼은 비교적 낮은 부하 임피던스, 즉 공기(3)를 가진 트랜스듀서의 상대적으로 높은 임피던스와 일치합니다. 가장 효과적인 지수 경적, 법 S \u0d S0em에 따라 달라지는 단면적, 여기서 S는 변환기에서 x 거리에 있는 경적의 단면적입니다. , S0은 혼 입구의 면적 (x \u35d 0,17), 즉 변환기의 표면적, m은 혼의 팽창 계수이며 작동 주파수에 따라 다릅니다 ( 1kHz의 경우 m = XNUMXmm-XNUMX). 집에서 가장 쉬운 방법은 단면이 원 모양인 뿔을 만드는 것입니다. 원의 면적이 πD2/4라는 것을 알면 위의 공식을 사용하여 트랜스듀서에서 다른 거리 x에서 혼의 직경을 계산합니다(x는 15...20mm로 제한될 수 있음). 그런 다음 얻은 값에 따라 경적의 세로 프로필을 종이에 그리고 두꺼운 판지 또는 주석으로 템플릿을 만듭니다. 뿔 자체는 이 단단한 폼 템플릿을 사용하여 만들어집니다. 완성된 혼의 표면은 더 나은 음향 특성을 제공하기 위해 페인트로 코팅됩니다. 대기 작용으로부터 보호하기 위해 경적은 차량의 후면 범퍼에 설치하기 위한 브래킷이 장착된 보호 커버에 배치됩니다. 플라스틱 배선 상자를 케이싱으로 사용하는 것이 편리합니다. 브래킷은 강판으로 만들어집니다. 케이싱과 혼 사이의 틈은 에폭시 수지로 채워져 있으며 전체 구조는 여러 겹의 내후성 합성 에나멜로 덮여 있습니다. 장치 설정은 안정적인 연결과 단락이 없는지 설치를 확인하는 것으로 시작됩니다. MK를 설치하기 전에 전압 안정기와 초음파 신호 증폭기의 작동을 확인하는 것이 좋습니다. 이렇게하려면 전원을 연결하고 MK 패널의 핀 5에서 전압을 측정하십시오. 5 ± 0.3 V 이내여야 합니다. 그런 다음 MK 패널의 9번 단자에서 정전압(2.5 V ± 10%)을 측정합니다. 전압계를 출력 10에 연결하여 트리밍 저항 R2를 사용하여 첫 번째 전압보다 0.2 ~ 0.3V 더 전압을 설정합니다. 또한 오실로스코프의 입력을 MK 패널의 9번 단자에 연결하고 증폭기의 입력에 주파수 37kHz, 진폭 3mV의 정현파 신호를 인가하면 진폭 4.5V의 신호가 관측된다. 오실로스코프 화면에서 L1 코일의 인덕턴스를 조정하면 표시된 주파수에서 최대 게인을 얻을 수 있습니다. 그런 다음 전원이 꺼진 상태에서 사전 프로그래밍된 MC가 패널에 설치되고 장치가 송신기와 수신기에 연결됩니다. 전원을 켰을 때 장치가 작동하지 않으면 오실로스코프 입력(입력 저항이 10MΩ 이상)을 DD2 마이크로 회로의 XTAL6 단자(핀 1)에 연결하고 MK 클럭 생성기가 여기되었는지 확인하십시오. 주파수가 8MHz인 정현파의 진동이 없다는 것은 생성기가 자체 여기되지 않았음을 나타냅니다. 이 경우 석영 공진기 ZQ1과 커패시터 C3 및 C4를 확인해야 합니다. 차량에 설치하면 로케이터는 객실 내부에, 초음파 변환기는 서로 최소 0.6m 떨어진 후면 범퍼에 배치됩니다. 이 거리는 2m에 해당하는 로케이터의 작업 영역 너비를 변경함으로써 제공됩니다. 이 영역의 너비를 조정할 수도 있습니다. 문학
저자: M.Gladstein, M.Sharov
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