Структурна схема, що пояснює пристрій і роботу ехолота, показана на рис. 1.
Тактовий генератор G1 управляє взаємодією вузлів приладу і забезпечує його роботу в автоматичному режимі. Генеруються їм короткі (0,1 с) прямокутні імпульси позитивної полярності повторюються кожні 10 с. Своїм фронтом ці імпульси встановлюють цифровий лічильник РС1 в нульовий стан і закривають приймач А2, роблячи його нечутливим до сигналів на час роботи передавача. Спадом тактовий імпульс запускає передавач А1, і випромінювач-датчик BQ1 випромінює в напрямку дна короткий (40 мкс) ультразвукової зондуючий імпульс. Одночасно відкривається електронний ключ S1, і коливання зразкової частоти 7500 Гц від генератора G2 надходять на цифровий лічильник РС1.
Puc.1
По закінченні роботи передавача приймач А2 відкривається і набуває нормальну чутливість. Луно-сигнал, відбитий від дна, приймається датчиком BQ1 і після підсилення в приймачі закриває ключ S1. Вимірювання закінчено, і індикатори лічильника РС1 висвічують виміряну глибину. Черговий тактовий імпульс знову переводить лічильник РС1 у нульовий стан, і процес повторюється.
Принципова схема ехолота з межею вимірювання глибини до 59,9 м зображена на рис. 2. Його передавач являє собою двотактний генератор на транзисторах VT8, VT9 з налаштованим на робочу частоту трансформатором Т1. Необхідну для самозбудження генератора позитивну зворотний зв'язок створюють ланцюга R19C9 і R20C11. Генератор формує імпульси тривалістю 40 мкс з радіочастотним заповненням. Роботою передавача управляє модулятор, що складається з одновібратора на транзисторах VT11, VT12, формує модулюючий імпульс тривалістю 40 мкс, і підсилювача на транзисторі VT10. Модулятор працює у режимі очікування, запускають тактові імпульси надходять через конденсатор С14.
Puc.2
Приймач ехолота зібраний по схемі прямого підсилення. Транзистори VT1, VT2 підсилюють прийнятий випромінювачем-датчиком BQ1 луно-сигнал, транзистор VT3 використаний а амплитудном детекторі, транзистор VT4 посилює продетектированный сигнал. На транзисторах VT5, VT6 зібраний одновібратор, що забезпечує сталість параметрів вихідних імпульсів та порогу чутливості приймача. Від імпульсу передавача приймач захищають діодний обмежувач (VD1, VD2) і резистор R1.
У приймачі застосоване примусове вимикання одновібратора приймача за допомогою транзистора VT7. На його базу через діод VD3 надходить позитивний тактовий імпульс і заряджає конденсатор С8. Відкриваючись, транзистор VT7 з'єднує базу транзистора VT5 одновібратора приймача з позитивним проводом живлення, запобігаючи тим самим можливість його спрацьовування від приходять імпульсів. По закінченні тактового імпульсу конденсатор С8 розряджається через резистор R18, транзистор VT7 поступово закривається, і одновібратор приймача знаходить нормальну чутливість. Цифрова частина ехолота зібрано на мікросхемах DD1-DD4. До її складу входить ключ елемента DD1.1, керований RS-тригером на елементах DD1.3, DD1.4. Імпульс початку рахунки надходить на тригер від модулятора передавача через транзистор VT16, закінчення - з виходу приймача через транзистор VT15.
Генератор імпульсів з зразковою частотою повторення (7500 Гц) зібраний на елементі DD1.2. З резистора R33 і котушки L1 складена ланцюг негативного зворотного зв'язку, що виводить елемент на лінійний ділянку характеристики. Це створює умови для самозбудження на частоті, яка визначається параметрами контуру L1C18. Точно на задану частоту генератор налаштовують подстроечником котушки.
Сигнал зразкової частоти через ключ надходить на трирозрядний лічильник DD2-DD4. В нульовий стан його встановлює фронт тактового імпульсу, що надходить через діод VD4 на входи R мікросхем.
Тактовий генератор, керуючий роботою ехолота, зібраний на транзисторах різної структури VT13, VT14. Частота проходження імпульсів визначена постійної часу ланцюга R28C15.
Катоди індикаторів HG1-HG3 живить генератор на транзисторах VT17, VT18 [2].
Кнопка SB1 ("Контроль") служить для перевірки працездатності пристрою. При натисканні на неї на ключ VT15 надходить закриває імпульс і індикатори ехолота висвічують випадкове число. Через деякий час тактовий імпульс перемикає лічильник, та індикатори повинні відобразити число 888, що свідчить про справність ехолота.
Ехолот змонтований в коробці, склеєної з ударостійкого полістиролу. Більшість деталей розміщено на трьох друкованих платах з фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм На одній з них (рис. 3) змонтований передавач, на інший (рис. 4) - приймач, на третій (рис. 5 - цифрова частина ехолота. Плати закріплені на дюралюмінієвою пластини розмірами 172Х72 мм, вкладеної в кришку коробки. В пластині і кришці просвердлені отвори під вимикач живлення Q1 (МТ-1), кнопку SB1 (КМ1-1) і гніздо ВР-74-Ф коаксіального роз'єму XI, а також вирізане вікно для цифрових індикаторів.
У эхолоте застосовані резистори МЛТ, конденсатори КОР, КТК та К53-1. Транзистори КТ312В і ГТ402И можна замінити на будь-які інші транзистори цих серій, МП42Б - на МП25, КТ315Г-на КТ315В. Мікросхеми серії К176 замінні відповідними аналогами серії К561, замість мікросхеми К176ИЕЗ (DD4) можна застосувати К176ИЕ4. Якщо ехолот буде використаний на глибині не більше 10 м, лічильник DD4 і індикатор HG3 можна не встановлювати.
Обмотки трансформатора Т1 намотані проводом ПЕЛШО 0,15 на каркасі діаметром 8 мм з фер-ритовым (600НН) подстроечником діаметром 6 мм. Довжина намотки - 20 мм. Обмотка I містить 80 витків з відведенням від середини, обмотка II - 160 витків. Трансформатор Т2 виконаний на феритовому (3000НМ) кільці типорозміру К16Х10Х4,5. Обмотка I містить 2Х 180 витків дроту ПЕВ-2, 0,12, обмотка 11-16 витків дроту ПЕВ-2, 0,39. Котушка L1 (1500 витків дроту ПЕВ-2 0,07) намотана між щічками на каркасі діаметром 6 мм з органічного скла. Діаметр щічок - 15, відстань між ними - 9 мм. Підстроєчник - від броньового магнітопровода СБ-1а з карбонільного заліза.
Ультразвуковий випромінювач-датчик ехолота виготовляють на основі круглої пластини діаметром 40 і товщиною 10 мм з титанату барію. До її посрібленим площинах сплавом Вуда припаюють тонкі (діаметром 0,2 мм) провідники-висновки. Датчик збирають в алюмінієвому склянці від оксидного конденсатора діаметром 45...50 мм (висота - 23...25 мм - уточнюють при складанні). У центрі дна склянки свердлять отвір під штуцер, через який буде входити коаксіальний кабель (РК-75-4-16, довжина 1...2,5 м), що з'єднує датчик з ехолотом. Пластину датчика приклеюють клеєм 88-Н до диска з м'якої мікропористої гуми товщиною 10 мм
При монтажі оплетку кабелю припаюють до штуцера, центральний провідник - до висновку обкладки датчика, приклеєною до гумовому диску, висновок інший обкладки - до обплетенні кабелю. Після цього диск з пластиною всувають в склянку, пропускаючи кабель в отвір штуцера, і закріплюють штуцер гайкою. Поверхня тита-натовой пластини повинна бути заглиблена в склянку на 2 мм нижче його кромки. Стакан закріплюють строго вертикально і заливають до краю епоксидною смолою. Після затвердіння смоли поверхню датчика шліфують дрібнозернистим наждачним папером до отримання гладкої площини. До вільного кінця кабелю припаюють відповідну частину роз'єму XI.
Для налагодження ехолота необхідні осцилограф, цифровий частотомір і блок живлення напругою 9 Ст. Включивши харчування, перевіряють працездатність рахункового пристрою: якщо воно справно, то індикатори повинні висвітлювати число 88,8. При натисканні на кнопку SB1 повинно з'являтися випадкове число, яке з приходом чергового тактового імпульсу повинне знов змінюватися числом 88,8.
Далі налагоджують передавач. Для цього до эхолоту підключають датчик, а осцилограф, що працює в режимі чекає розгортки,- до обмотці 11 трансформатора Т1. На екрані осцилографа з приходом кожного тактового імпульсу повинен з'являтися імпульс з радіочастотним заповненням. Подстроечником трансформатора Т1 (якщо необхідно, підбирають конденсатор С10) домагаються максимальної амплітуди імпульсу, яка повинна бути не менше 70 Ст.
Наступний етап - налагодження генератора імпульсів зразкової частоти. Для цього частотомір через резистор опором 5,1 кОм приєднують до висновку 4 мікросхеми DD1. На частоту 7500 Гц генератор налаштовують подстроечником котушки L1. Якщо при цьому підстроєчник займає положення, далеке від середнього, підбирають конденсатор С18.
Приймач (а також модулятор) краще за все налаштовувати на ехо-сигналів, як це описано в [I]. Для цього датчик прикріплюють гумовим джгутом до торцевої стінки пластмасової коробки розмірами 300Х100Х100 мм (з метою усунення повітряного зазору між датчиком і стінкою її змащують технічним вазеліном). Потім коробку заповнюють водою, випоюють з приймача діод VD3 і приєднують до виходу приймача осцилограф. Критерієм правильного налаштування приймача, модулятора передавача, а також якості ультразвукового датчика є число спостережуваних на екрані ехосигналів, що виникають внаслідок багаторазових відбиттів ультразвукового імпульсу від торцевих стінок коробки. Для збільшення видимого числа імпульсів підбирають резистори R2 і R7 в приймачі, конденсатор С13 в модуляторі передавача і змінюють положення подстроечника трансформатора Т1.
Для регулювання пристрою затримки включення приймача впаюють на місце діод VD3, замінюють резистор R18 змінним (опором 10 кОм) і з його допомогою домагаються зникнення двох перших ехосигналів на екрані осцилографа. Вимірявши опір введеної частини змінного резистора, його замінюють постійним такого ж опору. Після налаштування число ехосигналів на екрані осцилографа повинно бути не менше 20.
Для вимірювання глибини водойми датчик краще всього закріпити на поплавці з таким розрахунком, щоб нижня його частина була занурена у воду на 10...20 мм. Можна прикріпити датчик до жердини, з допомогою якого його занурюють у воду короткочасно, на час вимірювання глибини. При використанні ехолота в плоскодонної алюмінієвому човні для вимірювання невеликих глибин (до 2 м) датчик можна приклеїти до днища всередині човна.
На закінчення слід зазначити, що в сонячні дні яскравість світіння цифрових індикаторів може виявитися недостатньою. Підвищити її можна заміною батареї "Корунд" ("Крона") джерелом живлення з великою напругою, наприклад, батареї, складеної з восьми акумуляторів Д-0,25 (ніяких змін схеми і конструкції приладу це не потребує).
Література
Автори: Ст. Войцехович, Ст. Федоров; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru