электроника для авто

При ремонте различных движущихся механизмов, например, автомобильных двигателей, существенную информацию об их “поведении” может дать рабочий шум в отдельных узлах. Чтобы его точно локализовать, удобно использовать электронный автомобильный стетоскоп.

Необходимый для этого “диагностический” микрофон со специальным жестким корпусом, контактирующий с проверяемой системой, можно изготовить с использованием пьезокерамического излучателя звука, например, от будильника электронных часов.

Путем соответствующей доработки простого пьезокерамического излучателя согласно рис.1,его можно превратить в диагностический микрофон. Излучатель сам по себе мало чувствителен к низким частотам, но при его утяжелении дополнительной массой (свинцовым грузом), амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) такого излучателя расширяется в область НЧ. Подобный детектор способен преобразовывать в электрический сигнал колебания твердых предметов.

Рис. 1

Для утяжеления звукоизлучателя обычно достаточно свинцового диска того же диаметра толщиной около 1,5 мм. Поскольку для груза требуется совсем небольшая пластинка свинца, ровная лишь с одной стороны, ее можно получить из куска свинца, постучав по нему молотком. Вырезаем из полученной заготовки круг диаметром, равным покрытой металлом поверхности на керамической пластинке излучателя, и проделываем в нем отверстие над местом пайки соединительного провода. С более гладкой стороны свинцового диска удаляем возможные шероховатости, затем обезжириваем поверхность и приклеиваем ее к металлическому покрытию керамической пластинки (его тоже следует обезжирить) каким-нибудь “мощным” клеем. Клей наносится равномерно, чтобы контакт груза с пьезоизлучателем был надежным. При отсутствии свинца, подойдет латунный или стальной диск соответствующего диаметра толщиной 3...4 мм.

Изготовленный датчик нужно поместить в подходящий корпус. Закрепить его в нем лучше всего также с помощью клея. Наиболее целесообразен плоский корпус круглой формы, диаметр которого немного превосходит диаметр датчика. Соединительный провод (экранированный) выводится через боковое отверстие или прорезь. Провод необходимо надежно закрепить, поскольку пайка на керамической пластинке может очень легко отстать. Ту сторону корпуса, которая контактирует с “прослушиваемым” объектом, желательно сделать гладкой. Приклеив к ней гайку М2, можно закреплять различные насадки, в частности, “осязающую” палочку.

С точки зрения электроники, действие прибора напоминает емкостной микрофон. Датчик подключается через конденсатор емкостью несколько сотен нанофарад к усилителю звуковых частот с большим входным импедансом. Емкость стандартного излучателя диаметром около 27 мм составляет примерно 15... 16 нФ.

Схема апробированного усилителя приведена на рис.2. Выходной каскад строится на основе “операционника” известного типа LM386, но у него как усиление, так и входной импеданс слишком малы, поэтому они компенсируются транзисторным предусилителем. Напряжение питания предусилителя стабилизируется светодиодом D5. Различные зеленые и красные светодиоды выполняют функцию стабилитрона примерно одинаково, а диоды Зенера (стабилитроны) с напряжением стабилизации 3,3 В по причине их относительно большого динамического сопротивления не оправдали себя на практике.

Рис. 2 стетоскоп электронный автомобильный, схема

Входной каскад на транзисторе Т1 является эмиттерным повторителем, его входной импеданс достаточно большой. Присоединенный к нему усилительный каскад на Т2 при небольшом шуме дает приличное усиление. При избыточном входном сигнале (резкий всплеск шума, удар по датчику) время восстановления схемы составляет несколько секунд. В этом случае диоды D3 и D4 ограничивают сигнал на коллекторе Т2, уменьшая время восстановления. Вполне вероятно, что усиление предусилителя окажется слишком велико. В таком случае его можно снизить путем увеличения сопротивления резистора обратной связи R6 и уменьшения сопротивления R5. Этой же цели можно достичь путем включения последовательно с конденсатором С5 дополнительного резистора R10 в цепи регулировки усиления микросхемы (между выводами 1-8), он также способствует понижению шума в схеме.

Повторитель Т3 согласует большое выходное сопротивление каскада на Т2 и сравнительно малое входное сопротивление оконечного каскада. Диод D8 защищает схему от переполюсовки (при неправильном подключении питания). При использовании схемы с наушниками целесообразно дополнить схему диодами D9, D10. Они ограничивают возможный треск и грохот в наушниках до терпимых пределов. Если шум предусилителя все же велик и мешает измерениям, то встраиваем фильтр нижних частот R12-C11.

Рис. 3	Рис. 4

Устройство размещается на печатной плате сравнительно небольших размеров (рис.З). Расположение деталей на ней приведено на рис.4. При

Рис. 5

наладке схемы контролируют напряжение на коллекторе Т2. Оно должно быть в пределах 1...1.2 В, но если у Т2 чрезмерно большой коэффициент усиления (600...800), он может войти в насыщение. Этого можно избежать путем уменьшения R5, или, если это возможно (есть соответствующие резисторы), увеличения R4. Поскольку напряжение питания предусилителя мало и стабилизировано, схема работоспособна в диапазоне питающего напряжения 4 ... 12 В.

Электрическую схему проще всего встроить в корпус карманного радиоприемника с использованием его громкоговорителя, контактов батарейки и регулятора громкости с встроенным выключателем питания. Светодиод монтируется на передней панели и присоединяется двумя проводами к плате. В качестве входного разъема для подключения датчика подходит патрон “Jack”и обычная микрофонная розетка. “Холодные” концы входной розетки и потенциометра запаиваются к указанным на рис.4 местам платы, но не к точке подключения питания, поскольку при этом может образоваться паразитный контур заземления, и возникнет дополнительный шум. Если на предусилитель “пролазит” фон, вызванный источником питания, то стабилизатор R9-D5 целесообразно заменить генератором тока, приведенным на рис.5а. Расположение элементов генератора на печатной плате указано на рис.5б.

В принципе, при использовании “полуфабрикатов" от карманного приемника, можно попытаться задействовать и его оконечный усилитель, дополнив схему только предусилителем, подключив его выход к регулятору громкости.

Hobby Electronika, N5/02.

Перевод В.Стасюка.