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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Hydroakustisches Signalgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Elektronik im Alltag Trotz des flächendeckenden Netzes von Rettungsdiensten auf den Gewässern kommt es immer wieder zu Unfällen, meist verursacht durch einen Verstoß gegen die Verhaltensregeln auf dem Wasser. Eine der Hauptaufgaben der Retter ist die rechtzeitige Hilfeleistung für die Opfer. Es hängt davon ab, wie schnell eine Person in Not oder gerade ertrunken ist, gerettet wird oder nicht. Der Artikel beschreibt eine Reihe von Geräten, die einen ertrinkenden Schwimmer signalisieren sollen. Dieses Kit ist für Arbeiten im Zusammenhang mit kurzfristigen Tauchgängen in geringer Tiefe ohne Tauchausrüstung erforderlich. Der hydroakustische Alarm ist bei Tauchwettbewerben für die Dauer des Aufenthalts unter Wasser unverzichtbar. Allein die Idee, mit Funkgeräten einen zu langen und damit lebensgefährlichen Aufenthalt unter Wasser zu signalisieren, verdient die Aufmerksamkeit von Funkamateuren. Ein Sensor, der auf einen längeren Aufenthalt in einer Tiefe von 1-2 m unter Wasser reagiert, ist nicht universell, da es in geringerer Tiefe zu einem Unfall kommen kann. Es wäre notwendig, einen Sensor zu entwickeln, der auf Atemstillstand oder Herzschlag reagiert. Beim Einsatz von Elektronik beim Unterwassertauchen und insbesondere bei der Herstellung zuverlässiger Kommunikation unter Wasser gibt es noch viele ungelöste Probleme. Dies eröffnet Raum für die Kreativität von Funkamateuren, die den Rettern bei ihrer hehren und schwierigen Aufgabe helfen müssen. Eine hydroakustische Ausrüstung zur automatischen Signalisierung eines Ertrinkenden besteht aus kleinen automatischen Sendern und einem "Dienstleistungs" -Empfänger. Die Sender werden am Körper der Schwimmer befestigt, der Empfänger befindet sich am Rettungsposten direkt neben dem Wasser. Wenn Notsignale von einem der Sender am Rettungsposten empfangen werden, werden die Licht- und Tonalarme automatisch eingeschaltet. Die Reichweite des Gerätes beträgt ca. 200 m. Sender Der Sender, dessen Blockschaltbild in Abb. 1 und der Schaltplan ist in Abb. 2, besteht aus einem Tauchsensor, einem Zeitrelais und einem Ultraschall-Schwingungsgenerator mit piezokeramischem Sender. Die Betriebsfrequenz des Senders beträgt 53 kHz.
Um die Zuverlässigkeit und Effizienz des Senders zu erhöhen, wird seine Stromversorgung über die Kontakte des Eintauchsensors eingeschaltet, der so eingestellt ist, dass der Stromkreis beim Eintauchen in eine Tiefe von mehr als 0,2 bis 0,5 m auftritt.
Das Zeitrelais eliminiert die Möglichkeit, beim Tauchen falsche Signale zu senden, und schaltet den Sender nur 55–60 Sekunden nach Auslösung des Tauchsensors ein. Diese Haltezeit wurde aufgrund der Tatsache gewählt, dass ein geübter Schwimmer in der Lage ist, die Luft unter Wasser für die Dauer von etwa einer Minute anzuhalten: Als lebensgefährlich kann jeder Fall angesehen werden, wenn eine Person länger als eine Minute unter Wasser bleibt. Wenn es in der Praxis Fälle gibt, in denen ein Taucher länger als eine Minute unter Wasser bleiben kann, dann wird erstens der Alarm ausgeschaltet, nachdem der Schwimmer eine Tiefe erreicht hat, die unter der Grenze des Eintauchsensors liegt, und zweitens die Der Empfänger verfügt über eine zusätzliche Relaiszeit, deren Dauer je nach Bedarf in weiten Grenzen angepasst werden kann. Zur Abstrahlung von und werden piezokeramische Wandler aus Bariumtitanat mit einer Empfindlichkeit von 3–10 μV/bar in Form eines Hohlzylinders mit einem Außendurchmesser von 30 mm, einem Innendurchmesser von 26 mm und einer Höhe von 28 mm verwendet empfangen Ultraschallschwingungen im Sender und Empfänger. Der elektroakustische Wirkungsgrad solcher Wandler beträgt etwa 25 %. Die zylindrische Form der Wandler ermöglicht eine kreisförmige Richtcharakteristik von Empfänger und Sender, während ein ausreichend kleines Verhältnis der Höhe des Wandlers zur Betriebswellenlänge die Richtcharakteristik nahezu sphärisch bringt. Bei zylindrischen Wandlern weist die räumliche Charakteristik der Strahlung (Empfang) jedoch Bereiche mit geringer Intensität (Empfindlichkeit) von Signalen auf. Obwohl die Wahrscheinlichkeit des Zusammenfallens von Zonen geringer Intensität von Sendern mit einer Zone geringer Empfindlichkeit des Empfängers gering ist, ist es wünschenswert, diese Zonen überhaupt nicht zu haben. Um eine vollständige sphärische und gleichmäßige Strahlungscharakteristik (Empfang) im Weltraum zu erhalten, ist es effektiver, sphärische Konverter in Geräten zu verwenden. Der Generator von Ultraschallschwingungen und das Zeitrelais bestehen aus zwei Transistoren T1 und T2 vom Typ P-13A und P-401. Auf dem ersten ist ein Zeitrelais montiert und auf dem zweiten der Generator selbst. Der Generator wird nach dem Schema mit induktiver Rückkopplung zusammengebaut. Der Sender verwendet zwei in Reihe geschaltete D-0,06-Batterien als Stromquelle. Beim Eintauchen in eine Tiefe von weniger als 0,2-0,5 m verbraucht der Sender keine elektrische Energie; bei größerer Tiefe, wenn das Zeitrelais arbeitet, beträgt die Stromaufnahme 4,0 mA. Im Strahlungsmodus verbraucht der Sender einen Strom von 3,0 mA, daher kann in der Praxis davon ausgegangen werden, dass die Betriebsdauer von Lithiumquellen während eines Zyklus von der Zeit ihrer Selbstentladung bestimmt wird. Die elektrische Ausgangsleistung des Senders beträgt 6,0 mW, die Schallleistung etwa 2 mW. Die Position der Senderteile ist in Abbildung 4 dargestellt.
Der Sender ist im Gehäuse des piezokeramischen Wandlers auf einer rechteckigen Getinax-Platte mit den Abmessungen 15 x 22 mm montiert. Der Transistor T2 wird mit einer Verstärkung von mindestens 60 aufgenommen. Der Transformator Tp1 wird auf einem Ferritring (F-600) mit einem Außendurchmesser von 8 mm hergestellt. Die Wicklungen I und II enthalten 70 bzw. 9 Windungen PELSHO 0,17-Draht. Um die kleinsten Abmessungen zu erhalten, ist der Kondensator C1 aus 12 parallel geschalteten EMI 10 Mikrofarad 3B-Kondensatoren zusammengesetzt. Das untere Ende des Wandlers (PKP) wird mit Klebstoff 88 in der Rille der getinaksförmigen Abdeckung befestigt. Der Deckel hat ein abgedichtetes Batteriefach. Die Batterien werden durch die Unterseite der Abdeckung ausgetauscht, die mit sechs Schrauben befestigt ist. Die Abdichtung des Bodens erfolgt durch eine runde Gummidichtung mit einem Querschnitt von 2 x 2 mm und einem Durchmesser von 20 mm. Eine schematische Zeichnung des Eintauchsensors ist in Abb. 5 dargestellt. 1. Die Kontaktgruppe (K) des Tauchfühlers ist auf der Innenseite der oberen Abdeckung (VC) des Messumformers befestigt. Das Aufnahmeelement des Tauchsensors ist ein als Pilz ausgebildeter Trägerstift (XNUMX).
Der Durchmesser der oberen Plattform beträgt 10 mm. Elastischer Gummi (88) mit einer Dicke von 2-0,2 mm wird mit Klebstoff 0,3 auf die Abdeckung und den Stützstift geklebt. Wenn der Sender bis zu einer Tiefe von 0,2-0,5 m eingetaucht ist, schaltet der unter Wasserdruck stehende Stützstift, der sich bis zum Anschlag in den Begrenzer bewegt, die Kontakte. Der Tiefensensor wird mit einer Last justiert, die der Druckkraft einer 0,2–0,5 m hohen Wassersäule entspricht (etwa 40 g). Die Erzeugungsfrequenz wird durch die Induktivität der Primärwicklung des Transformators Tr1 und die Kapazität des piezokeramischen Wandlers bestimmt. Der Sender wird mit einem Frequenzmesser auf die Resonanzfrequenz des Wandlers abgestimmt, indem die Windungszahl der Primärwicklung des Transformators verändert wird. Das Abstimmen des Senders durch Anschließen eines zusätzlichen Kondensators parallel zum Wandler ist unerwünscht, da dies zu einem nutzlosen Verlust an Senderausgangsleistung führt. Die Belichtung des Zeitrelais wird durch Ändern des Werts der Kapazität des Kondensators C1 geregelt. Sowohl unter dem Gesichtspunkt einer ungewollten Abschirmung der Sendersignale durch den menschlichen Körper als auch unter dem Gesichtspunkt der Gewährleistung der Bewegungsfreiheit ist die Frage nach der rationellsten Platzierung des Senders an einer badenden Person von nicht geringer Bedeutung der Schwimmer im Wasser. Wie die Erfahrung gezeigt hat, ist die bequemste Möglichkeit, den Sender an einer badenden Person zu platzieren, eine Halterung an einer Badekappe in einer speziell dafür vorgesehenen Gummi-„Tasche“. Aufgrund des geringen Gewichts (50 g in Luft und 22 g in Wasser) verursacht diese Befestigungsmethode keine Unannehmlichkeiten. Empfänger Die sich vom Sender durch das Wasser ausbreitenden Ultraschallschwingungen werden vom piezokeramischen Wandler wahrgenommen, vom Empfangs-Verstärkungspfad verstärkt und lösen einen Alarm aus. Das Schaltbild des Empfängers ist in Abb. 3. Es besteht aus acht Transistoren in einer Art Überlagerungsschaltung mit geerdetem Emitter und ist für den Betrieb mit einer festen Frequenz von 53 kHz ausgelegt. Nennversorgungsspannung - 15 V (vier Batterien KBS-L-0,5); bei einem Absinken der Versorgungsspannung auf 11 V bleibt die Leistungsfähigkeit des Empfängers voll erhalten.
Reis. 3. Der Kondensator C17 muss mit dem Kollektor des Transistors T8 verbunden werden. Der Stromverbrauch im Standby-Modus beträgt ca. 17-20 mA; im Modus des Einschaltens der vorläufigen Anzeige etwa 105 mA und im Alarmmodus - nicht mehr als 300 mA. Die Spannungsverstärkung des Empfängers beträgt 6-9-105. Die Empfindlichkeit, bestimmt durch den minimalen Signalwert an der Basis des ersten Transistors, bei dem das Relais P1 aktiviert wird, beträgt 1 µV. Der HF-Verstärker besteht aus drei Stufen, die auf den Transistoren T1, T2, T3 aufgebaut sind. Der PKP-Konverter bildet zusammen mit der Primärwicklung des Transformators Tp1 einen auf Resonanz bei einer Frequenz von 53 kHz abgestimmten Kreis. Die Zwischenstufen-Anpassungstransformatoren Tr2 und Tr3 sind ebenfalls eine Resonanzlast und erhöhen die Selektivität des Empfängers. Um eine maximale Verstärkung zu erzielen und die Wahrscheinlichkeit einer Selbsterregung der HF-Verstärkungsstufen zu verringern, sind die zweite und dritte Stufe gemäß einer Kaskodenschaltung mit paralleler Stromversorgung aufgebaut. Verstärkte Ultraschallschwingungen werden zusammen mit der Frequenz des lokalen Oszillators von der Sekundärwicklung des Transformators Tr3 dem Mischer zugeführt, der auf dem Transistor T4 montiert ist. Der lokale Oszillator des Empfängers ist auf die gleiche Weise wie der Generator des Senders auf einem T8-Transistor aufgebaut. Niederfrequente Schwingungen, die die Differenz zwischen den Frequenzen des Hauptsignals und des Lokaloszillators sind, die in der I-Wicklung des Transformators Tp4 isoliert sind, werden durch die am Transistor T5 erzeugte Niederfrequenzverstärkerstufe verstärkt. Nach Gleichrichtung (Diode D1) wird die Signalspannung an den Gleichstromverstärker (Transistor T6) mit einem hochempfindlichen gepolten Relais P1 im Kollektorkreis angelegt. Wenn ein Signal empfangen wird, wird Relais P1 aktiviert. Über die Kontakte dieses Relais wird die Voranzeige - die Glühlampe L1 - mit einem Pol der Alarmglocke (ZV) mit Strom versorgt und gleichzeitig die Minus-Versorgungsspannung vom Kondensator C16 und von der Basis entfernt der Zeitrelaistransistor T7 öffnet vorher. In diesem Fall sind die Kontakte von Relais P2 geöffnet. Der Kondensator C16 beginnt sich zum Widerstand R24 zu entladen, und nach einer Weile nimmt der Strom des Transistors T7 so stark ab, dass der Anker des Relais P2 die Relaiskontakte umlegt und das Plus der Stromquelle mit dem zweiten Ausgang der Klingel verbunden wird. Auslösen des Alarms. Die Belichtungszeit des Zeitrelais kann von 0 bis 60 Sekunden variieren. unter Verwendung eines variablen Widerstands R24, der auf der Vorderseite des Empfängers angezeigt wird. Wenn bei einem funktionierenden Empfänger ein Finger leicht über die Oberfläche des Wandlers reibt, leuchtet die Glühbirne L1 auf und ein akustischer Alarm wird ausgelöst. Der Empfänger ist auf zwei Getinax-Platinen montiert, die auf dem Chassis und auf der Frontplatte des Geräts montiert sind und starr am Chassis befestigt sind. Das Chassis wird in ein Metallgehäuse mit den Abmessungen 240 x 145 x 180 mm eingesetzt, an dem ein Griff zum Tragen des Geräts und Schlösser zum Befestigen des Chassis im Inneren des Gehäuses befestigt sind. Die Montage und Position der Empfängerteile sind in Abb. 6.
Auf der Vorderseite des Empfängers werden angezeigt: Schalter P1, Anzeigelampe L1, Potentiometerknopf R24 mit einer Zeitverzögerungseinstellskala und ein Stecker zum Anschließen eines Koaxialkabels mit einem hydroakustischen Wandler. Relais P1 und P2 werden vom Typ RP-5 verwendet, Ein-Aus mit Vorrang. Der Widerstand der Relaiswicklungen beträgt 6000 Ohm. Der hydroakustische Wandler des Empfängers ist zwischen zwei Messingdeckeln befestigt, die durch drei Stifte zusammengezogen werden. Die Abdichtung des inneren Hohlraums des Wandlers erfolgt durch Gummidichtungen in den Nuten. In einer der Abdeckungen befindet sich eine Verschraubung mit Gummidichtung, durch die das RK-1-Kabel vom Empfänger eingeführt wird. Wicklungsdaten von Transformatoren sind in der Tabelle angegeben. eines.
Bei der Montage des Empfängers sollte besonders auf die Platzierung der HF-Verstärkungsstufen und des lokalen Oszillators geachtet werden. Transformatoren müssen in einem Abstand von mindestens 30 mm voneinander platziert werden und so, dass ihre Symmetrieachsen in einem Winkel von 90 ° liegen; Es ist wünschenswert, den lokalen Oszillator zusammen mit dem ausführenden Teil des Empfängers auf einer separaten Platine zu montieren. Nach Überprüfung der korrekten Installation des Empfängers wird der Strom eingeschaltet und die Modi der Transistoren auf Gleichstrom überprüft (siehe Tabelle 2).
Aufzeichnungen: 1. Transistormodi sind bei Uin = 1-2 μV angegeben. Danach richten Sie den HF-Verstärker ein. Warum schalten Sie den lokalen Oszillator aus und unmodulierte Schwingungen mit einer Frequenz von 0,05 kHz werden vom Standardsignalgenerator über einen Kondensator mit einer Kapazität von 0,1 bis 53 Mikrofarad dem Empfängereingang zugeführt? die verstärkte Hochfrequenzspannung wird mit einem Röhrenvoltmeter am Kollektor des Transistors T3 gemessen. Wenn das Signal vom Eingang des Empfängers ausgeschaltet ist, sollte das Voltmeter die Spannung des Eigenrauschens des Empfängers anzeigen. Der Wert dieser Störungen, die dem Eingang zugeführt werden, sollte für den abgestimmten Empfänger (bei kurzgeschlossenem Eingang) 0,01 μV nicht überschreiten. Zeigt das Voltmeter bei abgeschaltetem Signal eine Spannung an, die deutlich über dem Rauschpegel liegt, deutet dies auf eine Anregung in den HF-Verstärkungsstufen hin. Um dies zu beseitigen, sollten die Transformatoren Tr2 und Tr3 etwas voneinander getrennt werden, in einigen Fällen hilft es, die Enden der Sekundärwicklungen dieser Transformatoren zu wechseln. Dann ist es notwendig, die Schaltkreise der Transformatoren Tp1, Tp2 und Tr3 in Resonanz zu bringen, indem die Werte der Kondensatoren C3 und C8 geändert oder die Anzahl der Windungen der Primärwicklungen ausgewählt werden. Schließlich wird die durch den hydroakustischen Wandler und die Primärwicklung des Transformators Tp1 gebildete Schaltung abgestimmt. In diesem Fall wird das Signal am Empfängereingang von der am GSS-Ausgang angeschlossenen Induktivität, die in einem Abstand von 10-15 cm von der Zentrale installiert ist, direkt vom Zentralenwandler wahrgenommen. An die Induktivität mit dem GSS wird ein Signal mit einer Spannung von ca. 1 V angelegt. Das Einstellen des Eingangskreises auf Resonanz wird erreicht, indem die Windungszahl der Wicklung I geändert oder Kondensatoren parallel zum Kreis geschaltet werden. Die Resonanz wird durch den maximalen Messwert des Voltmeters bestimmt. Die Empfindlichkeit des Empfängers nach dem Einstellen des Eingangskreises sollte um das 1,5- bis 2-fache zunehmen. Der an die Schaltung angeschlossene Lokaloszillator wird mit einem Frequenzmesser auf eine Frequenz von 51-51,5 kHz abgestimmt, indem die Anzahl der Windungen der Wicklung I des Tp5-Transformators und eines Abstimmkerns geändert wird. Der Betrieb des Mischers und des Bassverstärkers wird überprüft, wenn eine Frequenz von 53 kHz vom GSS an den Eingang des Empfängers angelegt wird. Die größte Verstärkung und die beste Übertragung von Niederfrequenzsignalen wird erreicht, indem eine Vorspannung basierend auf dem T4-Transistor unter Verwendung der Widerstände R10 und R12 ausgewählt wird. Das Relais P1 des ausführenden Teils des Empfängers sollte bei einer Spannung an der Basis des Transistors T6 minus 0,1–0,2 V arbeiten, der Kollektorstrom beträgt in diesem Fall 0,15–0,2 mA; Beim Einbau elektromagnetischer Relais mit Wicklungen mit geringerem Widerstand kann der Kollektorstrom auf 8-10 mA ansteigen. Nach dem getrennten Aufstellen von Sender und Empfänger wird die Funktion aller Geräte im Wasser überprüft. Autoren: A. Davydov, B. Davydov; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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