В моделировании инфразвуковые, как и ультразвуковые, датчики используются для определения расстояний до очередного препятствия, чтобы модель автомобиля или того же робота не сталкивалась с препятствиями при движении по маршруту.
Датчик положения объекта в пространстве чаще всего представляет собой гироскоп.
Поскольку настоящие механические гироскопы стоят очень дорого (порядка 1500 долларов США), а кроме того, достаточно велики и массивны для моделей, вместо них в моделизме, робототехнике получили распространение МЭМС-гироскопы.
Такие микроэлектромеханические системы дешевы и миниатюрны, а потому встречаются сегодня практически в каждом смартфоне. Справедливости ради скажем, что это устройство правильнее назвать гиротахометром, то есть измерителем скорости угла поворота, но функции свои он все равно выполняет исправно.
В основе МЭМС-гироскопа лежит так называемый вибрационный гироскоп, в котором роль вращающегося ротора выполняет своеобразный вибрирующий маятник. При повороте гироскопа маятник пытается сопротивляться приложенной силе. Возникающее сопротивление маятника фиксируется и преобразуется в электрический сигнал.
МЭМС-гироскопы используются для стабилизации полета вертолетов, квадрокоптеров и прочих авиамоделей. Стоимость МЭМС-гироскопа — от 300 рублей и выше.
Емкостной датчик линейного перемещения с изменяющейся величиной зазора.
Емкостной датчик с цилиндрическим конденсатором.
Оптический датчик перемещения на основе дифракционных решеток.
Оптический датчик перемещения на основе оптической триангуляции.
Вихретоковый датчик перемещения.
Ультразвуковой датчик перемещения.
Схема МЭМС-гироскопа
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Чувствительные АМ-детекторы
При конструировании детекторных и транзисторных радиоприемников радиолюбители постоянно сталкиваются с проблемой недостатка чувствительности обычных диодных или транзисторных амплитудных детекторов. Их коэффициент передачи быстро уменьшается при уровнях радиочастотного (РЧ) сигнала ниже 100 мВ. Это связано с характером нелинейности вольт-амперной характеристики (ВАХ) полупроводниковых переходов, на которых происходит детектирование: если при больших сигналах для диода, например, на ВАХ наблюдаем резкий излом, то при малых сигналах кривая получается плавной.
Возьмем обычный диодный детектор простейшего приемника. Пусть, для примера, при РЧ-сигнале 1 В продетектированное напряжение ЗЧ будет также 1 В — при таких сигналах детектор можно считать «линейным». Тогда при входном РЧ-сигнале 0,1 В напряжение ЗЧ будет только 0,01 В (10 мВ), а при РЧ-сигнале 0,01 В — всего 100 мкВ; в наушниках такой сигнал услышать трудно.
Значительно большей чувствительностью и большим динамическим диапазоном входных сигналов обладают активные детекторы, имеющие в своем составе усилительный элемент. Активным элементом обычно служит операционный усилитель (ОУ). К сожалению, их так и не стали применять в радиоприемниках, вероятно, из-за сложности, дороговизны и ограниченного частотного диапазона. К тому же ОУ требует двуполярного питания.
Типовая схема амплитудного детектора на ОУ показана на рисунке 1. Если вместо диода VD1 был бы включен резистор, то получился бы обычный инвертирующий усилитель на ОУ.
С диодом картина резко меняется: когда на вход поступает отрицательная полуволна РЧ-напряжения, на выходе появляется положительный потенциал, диод открывается и замыкает цепь отрицательной обратной связи, резко снижая коэффициент усиления. Для положительных полуволн входного РЧ-напряжения ничего подобного не происходит — диод остается закрытым, и эти полуволны, усиленные ОУ, появляются на выходе в отрицательной полярности (рис. 2).