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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 수중 음향 신호 장치. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 일상 속의 전자제품 해상 구조 서비스의 광범위한 네트워크에도 불구하고 일반적으로 해상 행동 규칙 위반으로 인해 발생하는 사고가 여전히 있습니다. 구조대가 직면한 주요 임무 중 하나는 피해자에게 적시에 지원을 제공하는 것입니다. 그것은 곤경에 처한 사람이나 방금 익사한 사람이 얼마나 빨리 구조되는지 여부에 달려 있습니다. 이 기사에서는 물에 빠진 수영선수에게 신호를 보내도록 설계된 장치 세트에 대해 설명합니다. 이 키트는 스쿠버 장비 없이 얕은 수심에서 단기 다이빙과 관련된 작업을 수행할 때 필요합니다. 수중 음향 경보는 수중에서 머무는 동안 다이빙 경기 중에 없어서는 안 될 요소입니다. 지나치게 길어서 생명을 위협하는 무선 장비를 사용하여 물속에 머무르는 신호를 보내는 아이디어는 무선 아마추어의 관심을 끌만합니다. 수심 1~2m에서 장시간 체류에 반응하는 센서는 얕은 수심에서도 사고가 발생할 수 있어 보편적이지 않다. 호흡 정지나 심장 박동 정지에 반응하는 센서를 설계해야 합니다. 수중 다이빙, 특히 수중에서 안정적인 통신을 위해 전자 장치를 사용하는 분야에는 아직 해결되지 않은 문제가 많이 있습니다. 이는 구조 대원의 고상하고 어려운 임무를 도와야 하는 무선 아마추어의 창의력을 발휘할 수 있는 여지를 열어줍니다. 익사자의 자동 신호를 위한 수중 음향 장비는 소형 자동 송신기와 하나의 "의무" 수신기로 구성됩니다. 송신기는 수영하는 사람의 몸에 부착되어 있고 수신기는 물 바로 옆에 있는 구조대에 있습니다. 구조대에 있는 송신기에서 조난 신호가 수신되면 조명 및 음향 경보가 자동으로 켜집니다. 장비의 범위는 약 200m입니다. 송신기 송신기의 블록 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 2, 회로도는 그림 53과 같다. XNUMX는 침수 센서, 시간 릴레이 및 압전세라믹 방출기를 갖춘 초음파 진동 발생기로 구성됩니다. 송신기의 작동 주파수는 XNUMXkHz입니다.
송신기의 신뢰성과 효율성을 높이기 위해 0,2-0,5m 이상의 깊이에 잠겼을 때 회로가 발생하도록 조정된 침수 센서의 접점에 의해 전원이 켜집니다.
시간 릴레이는 수영자가 다이빙할 때 잘못된 신호를 보낼 가능성을 제거하고 다이빙 센서가 작동된 후 55~60초 후에 송신기를 켭니다. 이 유지 시간은 훈련받은 수영선수가 약 XNUMX분 동안 물 속에서 숨을 참을 수 있다는 사실을 토대로 선택되었습니다. 사람이 물 속에 XNUMX분 이상 머무르는 경우는 생명을 위협하는 것으로 간주될 수 있습니다. 실제로 다이버가 XNUMX분 이상 물 속에 머물 수 있는 경우가 있는 경우, 먼저 수영자가 침수 센서의 한계보다 낮은 수심까지 상승한 후 알람이 꺼지고 두 번째로 수신기에는 추가 릴레이 시간이 있으며, 그 기간은 넓은 범위 내에서 필요에 따라 조정될 수 있습니다. 송신기와 수신기에서 초음파 진동을 송수신하기 위해 3-10μV/bar의 감도를 갖는 티탄산바륨으로 만든 압전 세라믹 변환기는 외경이 30mm이고 내경이 26mm인 중공 실린더 모양입니다. 및 28mm의 높이가 사용됩니다. 이러한 변환기의 전기음향 효율은 약 25%입니다. 변환기의 원통형 모양은 수신기와 송신기의 원형 방향 특성을 얻을 수 있도록 하는 반면 변환기 높이 대 작동 파장의 비율이 충분히 작으면 방향 특성이 구형에 가깝습니다. 그러나 원통형 변환기의 경우 방사(수신)의 공간적 특성은 신호의 강도(민감도)가 낮은 영역이 있습니다. 낮은 강도의 송신기 영역과 수신기의 낮은 감도 영역이 일치할 확률은 작지만 이러한 영역이 전혀 없는 것이 바람직합니다. 공간에서 완전한 구형 및 균일한 방사(수신) 특성을 얻으려면 장비에 구형 변환기를 사용하는 것이 더 효과적입니다. 초음파 진동 발생기 및 시간 릴레이는 P-1A 및 P-2 유형의 두 트랜지스터 T13 및 T401에서 만들어집니다. 첫 번째에는 시간 계전기가 조립되고 두 번째에는 발전기 자체가 조립됩니다. 발전기는 유도 피드백을 사용하여 구성표에 따라 조립됩니다. 송신기는 직렬로 연결된 두 개의 D-0,06 배터리를 전원으로 사용합니다. 0,2-0,5m 미만의 깊이에 잠기면 송신기는 전기 에너지를 소비하지 않습니다. 더 깊은 곳에서 시간 계전기가 작동할 때 전류 소비는 4,0mA입니다. 방사 모드에서 송신기는 3,0mA의 전류를 소비하므로 실제로 한 사이클 동안 리튬 소스의 작동 지속 시간은 자체 방전 시간에 의해 결정되는 것으로 간주할 수 있습니다. 송신기의 출력 전력은 6,0mW이고 음향 전력은 약 2mW입니다. 트랜스미터 부품의 위치는 그림 4에 나와 있습니다.
트랜스미터는 15x22mm 크기의 직사각형 getinax 보드에 있는 압전 세라믹 변환기 하우징 내부에 장착됩니다. 트랜지스터 T2는 이득이 60 이상인 상태에서 취합니다. 변압기 Tp1은 외경이 600mm인 페라이트 링(F-8)으로 만들어집니다. 권선 I 및 II에는 각각 PELSHO 70 와이어의 9 및 0,17턴이 포함되어 있습니다. 가장 작은 치수를 얻기 위해 커패시터 C1은 12개의 병렬 연결된 EMI 10 마이크로패럿 3B 커패시터로 조립됩니다. 변환기(PKP)의 하단은 getinaks 모양 덮개의 홈에 접착제 88로 고정됩니다. 뚜껑에는 밀폐된 배터리 수납 공간이 있습니다. 배터리는 덮개 하단을 통해 교체되며 2개의 나사로 고정됩니다. 바닥의 밀봉은 단면이 2x20mm이고 직경이 XNUMXmm인 둥근 고무 개스킷을 사용하여 수행됩니다. 침수 센서의 개략도는 그림 5에 나와 있습니다. 1. 침수 센서의 접점 그룹(K)은 트랜스듀서의 상단 커버(VC) 내부에 고정됩니다. 침수 센서의 수신 요소는 곰팡이 형태로 만들어진 지지 핀(XNUMX)입니다.
상단 플랫폼의 직경은 10mm입니다. 88-2mm 두께의 탄성 고무(0,2)가 접착제 0,3로 덮개와 지지 핀 위에 접착됩니다. 송신기가 0,2-0,5m 깊이에 잠기면 수압 하에서 지지 핀이 리미터로 완전히 이동하여 접점을 전환합니다. 깊이 센서는 높이 0,2~0,5m(약 40g)의 수주 압력과 동일한 하중을 사용하여 조정됩니다. 생성 주파수는 변압기 Tr1의 1차 권선의 인덕턴스와 압전 세라믹 변환기의 커패시턴스에 의해 결정됩니다. 트랜스미터는 변압기의 XNUMX차 권선의 권수를 변경하여 변환기의 공진 주파수에 주파수 미터를 사용하여 조정됩니다. 변환기와 병렬로 추가 커패시터를 연결하여 송신기를 조정하는 것은 바람직하지 않은데, 이는 송신기 출력 전력의 쓸모없는 손실로 이어지기 때문입니다. 시간 계전기의 노출은 커패시터 CXNUMX의 커패시턴스 값을 변경하여 조절됩니다. 목욕하는 사람에게 송신기를 가장 합리적으로 배치하는 문제는 인체에 의한 송신기 신호의 원치 않는 차폐의 관점과 이동의 자유를 보장하는 관점 모두에서 그다지 중요하지 않습니다. 물에서 수영입니다. 경험에서 알 수 있듯이 목욕하는 사람에게 송신기를 배치하는 가장 편리한 옵션은 특별히 제공된 고무 "포켓"에 있는 수영모에 장착하는 것으로 간주해야 합니다. 가벼운 무게(공기 50g, 물 22g)로 인해 이 고정 방법은 불편하지 않습니다. 수화기 송신기에서 물을 통해 전파되는 초음파 진동은 압전 세라믹 변환기에 의해 감지되고 수신-증폭 경로에 의해 증폭되어 경보를 트리거합니다. 수신기의 회로도는 그림 3에 나와 있습니다. 53. 에미터가 접지된 일종의 슈퍼헤테로다인 회로로 15개의 트랜지스터에 조립되어 0,5kHz의 고정 주파수에서 작동하도록 설계되었습니다. 정격 공급 전압 - 11V(KBS-L-XNUMX 배터리 XNUMX개); 공급 전압이 XNUMXV로 떨어지면 수신기의 성능이 완전히 보존됩니다.
쌀. 3. 커패시터 C17은 트랜지스터 T8의 컬렉터에 연결되어야 합니다. 대기 모드의 전류 소비는 약 17-20mA입니다. 예비 표시등을 켜는 모드에서 약 105mA 및 경보 모드에서 - 300mA 이하. 수신기의 전압 이득은 6-9-105입니다. 릴레이 P1이 활성화되는 첫 번째 트랜지스터의 베이스에서 최소 신호 값에 의해 결정되는 감도는 1μV입니다. RF 증폭기는 트랜지스터 T1, T2, T3에 조립된 1단으로 구성됩니다. PKP 변환기는 변압기 Tp53의 2차 권선과 함께 3kHz의 주파수에서 공진에 맞춰진 회로를 형성합니다. 단간 정합 변압기 TrXNUMX 및 TrXNUMX도 공진 부하이며 수신기의 선택성을 높입니다. 최대 이득을 얻고 RF 증폭 단계의 자체 여기 가능성을 줄이기 위해 두 번째 및 세 번째 단계는 병렬 전원 공급 장치가 있는 캐스코드 회로에 따라 조립됩니다. 증폭된 초음파 진동은 변압기 Tr3의 4차 권선에서 발생하는 국부 발진기의 주파수와 함께 트랜지스터 T8에 조립된 믹서로 공급됩니다. 수신기 로컬 발진기는 송신기 생성기와 동일한 방식으로 T4 트랜지스터에 조립됩니다. 변압기 Tp5의 I 권선에서 절연된 주 신호와 국부 발진기의 주파수 차이인 저주파 발진은 트랜지스터 T1에서 만들어진 저주파 증폭기 단계에 의해 증폭됩니다. 정류(다이오드 D6) 후 신호 전압은 컬렉터 회로의 고감도 극성 릴레이 P1을 사용하여 DC 전류 증폭기(트랜지스터 TXNUMX)에 적용됩니다. 신호가 수신되면 릴레이 P1이 활성화됩니다. 이 릴레이의 접점을 통해 예비 표시기 - 전구 L1, 알람 벨 (ZV)의 한 극에 전원이 공급되고 동시에 커패시터 C16과베이스에서 마이너스 공급 전압이 제거됩니다. 그 시간 릴레이 전에 트랜지스터 T7이 열립니다. 이 경우 릴레이 P2의 접점이 열려 있습니다. 커패시터 C16이 저항 R24로 방전되기 시작하고 잠시 후 트랜지스터 T7의 전류가 너무 많이 감소하여 릴레이 P2의 전기자가 릴레이 접점을 뒤집고 전원의 플러스가 벨의 두 번째 출력에 연결됩니다. 알람을 트리거합니다. 시간 릴레이의 노출 시간은 0초에서 60초까지 다양합니다. 가변 저항 R24를 사용하여 수신기의 전면 패널에 표시됩니다. 작동 중인 수신기에서 변환기 표면을 손가락으로 가볍게 문지르면 전구 L1이 켜지고 경보음이 울립니다. 수신기는 섀시에 장착된 240개의 getinax 보드와 장치의 전면 패널에 장착되어 섀시에 단단히 고정되어 있습니다. 섀시는 145x180x6mm 크기의 금속 케이스에 삽입되며, 여기에는 장치를 운반하기 위한 핸들이 고정되고 케이스 내부에 섀시를 고정하기 위한 잠금 장치가 고정됩니다. 수신기 부품의 장착 및 위치는 그림 XNUMX에서 명확하게 볼 수 있습니다. XNUMX.
수신기의 전면 패널에는 스위치 P1, 표시등 L1, 시간 지연 설정 눈금이 있는 전위차계 손잡이 R24 및 수중 음향 변환기와 동축 케이블을 연결하기 위한 커넥터가 표시됩니다. 릴레이 P1 및 P2는 RP-5 유형으로 사용되며 온-오프가 우세합니다. 릴레이 권선의 저항은 6000옴입니다. 수신기의 수중 음향 변환기는 1개의 핀으로 함께 당겨지는 XNUMX개의 황동 덮개 사이에 고정됩니다. 변환기의 내부 공동의 밀봉은 홈의 고무 개스킷에 의해 수행됩니다. 덮개 중 하나에는 RK-XNUMX 케이블이 수신기에서 삽입되는 고무 씰이 있는 글랜드가 있습니다. 변압기의 권선 데이터는 표에 나와 있습니다. 하나.
수신기를 장착할 때 RF 증폭 단계와 국부 발진기의 배치에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 변압기는 대칭 축이 30 ° 각도에 위치하도록 최소 90mm의 거리에 서로 배치해야합니다. 수신기의 실행 부분과 함께 별도의 보드에 로컬 발진기를 장착하는 것이 바람직합니다. 수신기의 올바른 설치를 확인한 후 전원을 켜고 트랜지스터의 모드에서 직류를 확인합니다(표 2 참조).
참고 사항: 1. 트랜지스터 모드는 Uin = 1-2μV에서 제공됩니다. 그런 다음 RF 증폭기를 설정합니다. 로컬 발진기를 끄고 0,05kHz 주파수의 변조되지 않은 발진이 0,1-53 마이크로 패럿 용량의 커패시터를 통해 표준 신호 발생기의 수신기 입력에 공급되는 이유는 무엇입니까? 증폭된 고주파 전압은 트랜지스터 T3의 컬렉터에서 튜브 전압계로 측정됩니다. 수신기 입력의 신호가 꺼지면 전압계는 수신기 고유 노이즈의 전압을 표시해야 합니다. 입력에 주어진 이러한 잡음 값은 튜닝된 수신기(입력이 단락된 상태)에 대해 0,01μV를 초과해서는 안 됩니다. 신호가 꺼져 있을 때 전압계에 노이즈 레벨보다 훨씬 높은 전압이 표시되면 이는 RF 증폭 단계에서 여기를 나타냅니다. 이를 제거하려면 변압기 Tr2와 Tr3을 서로 어느 정도 분리해야 하며 경우에 따라 이러한 변압기의 XNUMX차 권선 끝을 변경하는 데 도움이 됩니다. 그런 다음 커패시터 C1 및 C2의 값을 변경하거나 3차 권선의 권수를 선택하여 변압기 Tp3, Tp8 및 TrXNUMX의 회로를 공진해야 합니다. 마지막으로, 수중 음향 변환기와 변압기 Tp1의 10차 권선에 의해 형성된 회로가 조정됩니다. 이 경우 수신기 입력의 신호는 GSS 출력에 연결되고 제어판에서 15-1cm 떨어진 곳에 설치된 인덕턴스 코일에서 제어판 변환기에 의해 직접 감지됩니다. 약 1,5V의 전압을 갖는 신호가 GSS가 있는 인덕터에 인가됩니다. 입력 회로를 공진으로 설정하려면 권선 I의 회전 수를 변경하거나 회로와 병렬로 커패시터를 연결합니다. 공진은 전압계의 최대 판독값에 의해 결정됩니다. 입력 회로를 튜닝한 후 수신기의 감도는 2-XNUMX배 증가해야 합니다. 회로에 연결된 국부 발진기는 Tp51 변압기의 권선 I 및 튜닝 코어의 권수를 변경하여 주파수 미터로 51,5-5kHz의 주파수로 튜닝됩니다. 믹서와 베이스 앰프의 동작은 GSS로부터 53kHz의 주파수가 수신기의 입력에 인가될 때 확인된다. 저항 R4 및 R10를 사용하여 T12 트랜지스터를 기반으로 바이어스를 선택하면 저주파 신호의 최대 증폭과 최상의 전송이 달성됩니다. 수신기 실행 부분의 릴레이 P1은 트랜지스터 T6의 베이스에서 0,1-0,2V를 뺀 전압에서 작동해야 하며, 이 경우 콜렉터 전류는 0,15-0,2mA입니다. 저항 권선이 낮은 전자기 계전기를 설치하면 컬렉터 전류가 8-10mA까지 증가할 수 있습니다. 송신기와 수신기를 별도로 설정한 후 수중에서 모든 장비의 동작을 확인합니다. 저자: A. Davydov, B. Davydov; 출판물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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