Автоматика всегда поможет
БЫТОВАЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
IIIH
АПРЕЛЬ
■nil
Фазовый детектор U2 преобразует
фазовую модуляцию сигнала в широт-
но-импульсную. Фильтр нижних частот
Z1 сглаживает импульсы с выхода фа-
зового детектора и преобразует их в ам-
плитудно-модулированные. Частота сре-
за фильтра Z1 равна реальной верхней
частоте доплеровского сдвига, в нашем
случае 1 кГ ц.
Фильтр верхних частот Z2 играет осо-
бую роль в устойчивости всей системы к
ложным срабатываниям.
Основной причиной возникновения
амплитудной модуляции на входе дат-
чика является изменение интерферен-
ционной картины в охраняемом про-
странстве, например, из-за колебаний
оконного стекла. Спектр этих колебаний
в основном сосредоточен в частотной
области ниже 1.
..3 кГц. Сложение отра-
женного от этого стекла и поэтому амп-
литудно-модулированного сигнала с не-
модулированным колебанием той же
частоты уже приводит к фазовому сдви-
гу. Теперь становится понятной и та осо-
бая роль, которая отведена фильтру Z2.
Детектор-формирователь U3 преоб-
разует огибающую принимаемого сигна-
ла в пропорциональное ей постоянное
напряжение. Усилитель А2 усиливает его
до уровня, необходимого для работы ус-
тройства индикации HL1, обеспечивая
при этом определенную задержку, до-
полнительно снижающую вероятность
ложных срабатываний.
Принципиальная схема ультразвуко-
вого датчика приведена на рис. 2. Излу-
чателем BF1 и приемником ВМ1 ультра-
звуковых колебаний служат пьезоэлект-
рические микрофоны УМ-1 с частотой
резонанса 36.
..46 кГц.
Генератор G1 собран на микросхе-
мах DD1 и DA4 по мостовой схеме. Уль-
тразвуковой излучатель BF1 включен
между выходами попарно параллельно
включенных инверторов001.1, DD1.2 и
DD1.3, DD1.4, образующих мостовой
выходной усилитель. Параллельное
включение инверторов повышает нагру-
зочную способность усилителя. При не-
обходимости их количество в каждом
плече может быть увеличено.
Поскольку рабочую частоту генера-
тора определяет собственная частота
резонанса тока излучателя BF1, в его
цепь включены датчики тока - резисто-
ры R17 и R18. Для выделения сигнала
с датчиков тока на фоне высокоампли-
тудного выходного напряжения мосто-
вого усилителя служат прецизионные
резисторные делители R19, R20 и R21,
R22. Сопротивление резисторов опреде-
ляются из выражений:
R20 = R19 + R17w
R21 = R22 + R18.
Если исключить нагруз-
ку, то и постоянное напряжение, и пере-
менное между точками А и Б будут про-
порциональны току через нагрузку.
Напряжение
UAE
подано на вход диф-
ференциального усилителя переменно-
го напряжения, собранного на микросхе-
ме DA4. Уровень выходного напряжения
усилителя соответствует уровню сраба-
тывания инверторов КМОП-микросхемы
DD1. Емкость конденсаторов СЮ и С11
имеет оптимум для каждой конкретной
частоты.
Первая ступень усиления сигнала с
микрофона ВМ1 выполнена на операци-
онном усилителе DA1, вторая - на DA2,
в цепь обратной связи которого включен
2Т-мост, настроенный на резонансную
частоту микрофона.
Компаратор DA3 преобразует уси-
ленный сигнал в импульсы прямоуголь-
ной формы, перепады которых соответ-
ствуют моментам перехода сигнала че-
рез нулевой уровень. Эти импульсы по-
ступают на фазовый детектор, выпол-
ненный на элементе DD2.1. На второй
вход фазового детектора поступают им-
пульсы с образцового генератора.
Сигнал с выхода фазового детекто-
ра, равный разности фаз принятого и об-
разцового сигналов, представляет собой
последовательность прямоугольных им-
пульсов с широтно-импульсной модуля-
цией и поступает на вход цифрового по-
лосового фильтра. По сравнению с ана-
логовыми цифровые фильтры более
просты, надежны и не нуждаются в на-
стройке. К тому же они имеют практичес-
ки прямоугольную амплитудно-частот-
ную характеристику, что приближает их
к идеальному фильтру.
Цифровой фильтр состоит из филь-
тра нижних и верхних частот, схем фор-
мирования коротких импульсов, решаю-
щего устройства, устройства индикации
движения и образцового генератора.
Образцовый генератор выполнен на
специализированной цифровой микро-
схеме К176ИЕ12 (DD10) с кварцевым ре-
зонатором ZQ1 (32768 Гц).
С выхода S DD10 (вывод 6) снимает-
ся сигнал с частотой 2 Гц, а с выхода F
(вывод 11) - сигнал с частотой 1024 Гц.
Эти сигналы поступают на входы двух
формирователей коротких импульсов,
собранных на элементах DD2.4, DD5.1,
DD3.2 и DD4.1, DD4.2, DD4.3, DD3.3 со-
ответственно. Сигнал с выхода фазово-
го детектора (элемент DD2.1) поступает
на вход третьего формирователя (эле-
менты DD2.2, DD2.3, DD3.1). С выходов
формирователей короткие отрицатель-
ные импульсы поступают на входы триг-
геров на элементах DD7.1, DD7.2 и
DD7.3, DD7.4 соответственно.
Рассмотрим вариант, когда часто-
та входного сигнала равна, например,
200 Гц. В этом случае на выходе эле-
мента DD8.1 будут присутствовать ко-
роткие отрицательные импульсы, а на
выходе элемента DD8.2 - уровень ло-
гической 1 (при частоте менее 2 Гц сиг-
налы поменяются местами). При этом
триггер на элементах DD8.3, DD8.4 пе-
реключится в состояние, когда на его
выходе будет уровень логической 1.
Одновременно сигнал с частотой
200 Гц сравнивается с сигналом гене-
ратора частотой 1024 Гц. На выходе
элемента DD9.2 будут присутствовать
короткие отрицательные импульсы, а на
выходе элемента DD9.1 - уровень ло-
гической 1 (при входной частоте более
1024 Гц сигналы поменяются местами).
Эти импульсы переключат триггер на
элементах DD9.3, DD9.4 в состояние ло-
гической 1.
В результате на выходе устройства
принятия решений (элемент DD3.4) по-
явится уровень логического 0. Конден-
сатор С14 начнет разряжаться через ре-
зистор R30 до уровня переключения ин-
вертора DD6.5. В момент переключения
последнего и включится индикатор HL1.
Элементы VD1, R4, СЗ осуществляют
задержку сигнала, что способствует по-
вышению помехоустойчивости датчика.
Таким образом, индикатор HL1
включается только тогда, когда часто-
та входного сигнала более 2 Гц, но ме-
нее 1024 Гц. В иных случаях индикатор
выключен, и датчик не дает сигнала о
наличии движущегося объекта.
Налаживание датчика не вызывает
трудностей. Сначала настраивают 21-
мост на частоту образцового генерато-
ра путем одновременного подбора ре-
зисторов R4.
..R6 (или конденсаторов
СЗ.
..С5), соотношение номиналов их
при этом не должно измениться.
С опротивление
резисторов
R19.
..R22 могут отличаться от указан-
ных на схеме на 20%, однако соотно-
шение значений, указанное выше, дол-
жно быть выдержано с точностью не
хуже 0,25%.
Емкости конденсаторов СЮ, С11 и
сопротивления резисторов R23, R24
должны быть строго одинаковыми с точ-
ностью не хуже 5%.
Цифровой фильтр в настройке не
нуждается. Нижнюю границу фильтра
можно увеличить до 17 Гц, подав на
вход формирователя сигнал не с выхо-
да F микросхемы DD10, а с выхода М
(вывод 10).
Для предотвращения ложных сраба-
тываний излучатель нельзя располагать
перпендикулярно вибрирующим повер-
хностям (дверям, окнам) или направлять
на места с наибольшей циркуляцией воз-
духа (лестницы, батареи отопления).
РЛ
4/2002
предыдущая страница 9 Радиолюбитель 2002-04 читать онлайн следующая страница 11 Радиолюбитель 2002-04 читать онлайн Домой Выключить/включить текст