6 καλύτερα έργα υπερήχων κυκλώματος για χόμπι και μηχανικούς

Η ανάρτηση ασχολείται με 6 πολύ χρήσιμα αλλά απλά έργα υπερήχων πομπού και κυκλώματος δέκτη τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πολλές κρίσιμες εφαρμογές, όπως υπερηχητικό τηλεχειριστήριο , συναγερμοί διαρρήκτη, ηλεκτρονικές κλειδαριές πορτών και για ακρόαση συχνοτήτων στην περιοχή υπερήχων που συνήθως δεν ακούγονται στα ανθρώπινα αυτιά.

Εισαγωγή

Πολλά εμπορικά gadget υπερήχων λειτουργούν με μια προκαθορισμένη συχνότητα και κάνουν χρήση μετατροπέων που γίνονται στο μέγιστο ή αντηχούν, στη συγκεκριμένη συχνότητα. Το περιορισμένο εύρος ζώνης και η τιμή της πλειονότητας τέτοιων μετατροπέων τους προκαλούν να καταστούν ακατάλληλοι για εφαρμογές χόμπι και DIY.

Αλλά στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι ζήτημα, αφού σχεδόν κανένα ηχείο πιεζο θα μπορούσε να εφαρμοστεί σαν υπερηχητικός μετατροπέας και για τα δύο, με τη μορφή συσκευής εξόδου πομπού και επίσης ως αισθητήρα δέκτη.

Αν και η απόδοση των ηχείων piezo δεν μπορεί να συγκριθεί με την αποτελεσματικότητα ενός εξειδικευμένου, βιομηχανικού μετατροπέα, ως έργο χόμπι και διασκέδασης, αυτά μπορούν να λειτουργήσουν τέλεια. Η συσκευή που χρησιμοποιήσαμε με τα παρακάτω εξηγημένα κυκλώματα ήταν ένα tweeter piezo 33/4 ιντσών που διατίθεται από τα περισσότερα διαδικτυακά καταστήματα.

1) Απλούστερη γεννήτρια υπερήχων

Σχήμα.1 Αυτό το απλό υπερηχητικό
η γεννήτρια μπορεί να κατασκευαστεί χωρίς μεγάλη δυσκολία
και πολύ γρήγορα.

Το πρώτο μας κύκλωμα, φαίνεται στο παραπάνω Σχ., Είναι μια γεννήτρια υπερήχων που χρησιμοποιεί το γνωστό Χρονοδιακόπτης 555 IC σε ένα ρυθμιζόμενο κύκλωμα πολλαπλών δονητών ρυθμιζόμενης συχνότητας. Ο σχεδιασμός παράγει ένα σήμα τετραγωνικού κύματος το οποίο, λειτουργεί με το R2, για συντονισμό γύρω από ένα εύρος συχνοτήτων από 12 kHz έως πάνω από 50 kHz.

Αυτό το εύρος συχνοτήτων μπορεί εύκολα να ρυθμιστεί αλλάζοντας την τιμή του πυκνωτή C1 χρησιμοποιώντας χαμηλότερη τιμή θα προκαλέσει την αύξηση του εύρους, ενώ η μεγαλύτερη τιμή θα κάνει το εύρος που είναι πολύ μικρότερο.

2) Γεννήτρια υπερήχων με σταθερό κύκλο λειτουργίας 50%

Η επόμενη γεννήτρια υπερήχων, που αποκαλύπτεται στο παραπάνω Σχήμα 2, χρησιμοποιεί 6 θύρες ασφαλείας ενός μοναχικού IC 4049 CMOS αναστροφής ρυθμιστικού.

Μερικά από τα buffer, U1a και U1b, φαίνονται συνδεδεμένα σε μια μεταβλητή συχνότητα αστραφτερός ταλαντωτής κύκλωμα με κύκλο λειτουργίας 50%, παραγωγή τετραγωνικού κύματος.

Τα υπόλοιπα από τα 4 buffer συνδέονται όλα παράλληλα για να βελτιώσουν την έξοδο πάνω από το συνδεδεμένο piezo στοιχείο. Αυτό το πολύ καλύτερο εύρος συχνοτήτων της γεννήτριας υπερήχων είναι περίπου παρόμοιο με την προηγούμενη έκδοση IC 555. Ωστόσο, το κύριο πλεονέκτημα αυτού του σχεδιασμού είναι ο ακριβής κύκλος λειτουργίας του 50% γύρω από το πλήρες εύρος συχνοτήτων.

Τούτου λεχθέντος, το εύρος συχνοτήτων θα μπορούσε να γίνει υψηλότερο μειώνοντας την τιμή C1 του πυκνωτή και η συχνότητα μπορεί να μειωθεί χρησιμοποιώντας υψηλότερες τιμές για το C1. Το ποτενσιόμετρο 100k, μαζί με την αντίσταση R3, καθορίζει τη συχνότητα εξόδου.

3) Γεννήτρια υπερήχων PLL

Ακριβές και ισχυρό κύκλωμα γεννήτριας υπερήχων χρησιμοποιώντας PLL LM567 IC και πιεζοηλεκτρικό πρόγραμμα εξόδου ώθησης

ο LM567 IC-phase-lock-loop (PLL) IC χρησιμοποιείται για τη δημιουργία συχνότητας υπερήχων στην 3η ιδέα μας, όπως αποδεικνύεται στο παραπάνω σχήμα 3. Αυτό το κύκλωμα παρέχει μια σειρά χαρακτηριστικών καλύτερα από τις προηγούμενες δύο έννοιες υπερήχων.

Πρώτον, ο ενσωματωμένος ταλαντωτής IC 567 έχει αναπτυχθεί για να λειτουργεί σε ένα απίστευτα μεγάλο φάσμα συχνοτήτων, από κάτω από 1 Hz και έως και 500 kHz. Η κυματομορφή εξόδου της γεννήτριας, στον ακροδέκτη 5, παρουσιάζει εξαιρετική συμμετρία σε όλο το εύρος απόδοσης.

Η γεννήτρια δίνει επιπλέον αυξημένη απόδοση σε σύγκριση με άλλα δύο κυκλώματα για τον λόγο ότι η έξοδος ταιριάζει πολύ με την αντίσταση piezo tweeter (SPKR1).

Η έξοδος του κυκλώματος θα μπορούσε να τροποποιηθεί από περίπου 10 kHz σε περισσότερα από 100 kHz εργασία με ποτενσιόμετρο R5. Το τρανζίστορ Q1 συνδέεται σαν ένα κοινό κύκλωμα συλλέκτη προκειμένου να διατηρείται η έξοδος 567, καθώς και να κινείται το κύκλωμα ενισχυτή εξόδου που δημιουργείται χρησιμοποιώντας τα τρανζίστορ Q2 και Q3. Το κύκλωμα θα μπορούσε να μετατραπεί σε πομπό υπερήχων cw σπάζοντας τη σύνδεση του πείρου 7 του IC και εισάγοντας ένα πλήκτρο διακόπτη σε σειρά.

Σε αυτήν την περίπτωση, θα χρειαστείτε κάποια μορφή δέκτη υπερήχων για να ακούσετε τα σήματα και αυτό ακριβώς θα συζητήσουμε στο επόμενο κύκλωμα μας.

4) Κυκλώματα δέκτη υπερήχων

Αυτός ο συντονιζόμενος δέκτης υπερήχων IC 567 μπορεί να συνδεθεί με το
εξήγησε τον πομπό υπερήχων LM 567 για καλύτερα αποτελέσματα.

Ένα κύκλωμα δέκτη υπερήχων που χρησιμοποιεί 567 PLL IC που διαθέτει δυνατότητα συντονισμού συχνότητας φαίνεται στο παραπάνω διάγραμμα. Το κύκλωμα ταλαντωτή IC μπορεί να είναι πανομοιότυπο με το προηγούμενο κύκλωμα γεννήτριας και χειρίζεται το ίδιο εύρος συχνότητας. Ένα LED τοποθετείται στον ακροδέκτη 8 του πείρου του IC που υποδεικνύει γρήγορα τα ανιχνευόμενα σήματα.

Το τρανζίστορ Q1 είναι τοποθετημένο για να ενισχύει τα λεπτά υπερηχητικά σήματα που ανιχνεύονται από τη συσκευή piezo και τα προωθεί στο PLL.

Πώς να δοκιμάσετε

Για να ελέγξετε την υπερηχητική λειτουργία, ενεργοποιήστε το κύκλωμα γεννήτριας υπερήχων IC 567 και μετακινήστε τον πομπό piezo σε όλη την περιοχή. Ξεκινώντας με την ελάχιστη ρύθμιση, ρυθμίστε το R5 bit-bit έως ότου δεν μπορείτε να ακούσετε τίποτα από το ηχείο. Αυτό θα πρέπει να διορθώσει τη συχνότητα εξόδου του κυκλώματος περίπου στα 16 και 20 kHz, ανάλογα με την ευαισθησία του αυτιού σας σε υψηλή συχνότητα.

Τώρα, ενεργοποιήστε το κύκλωμα δέκτη υπερήχων και τοποθετήστε τον πιεζοτροπέα του σε απόσταση περίπου 12 ίντσες μακριά από το ηχείο της γεννήτριας, αν και έχει την ίδια ακριβώς κατεύθυνση. Ρυθμίστε το δέκτη μέσω R5, ξεκινώντας από το ελάχιστο σημείο συχνότητας (που αντιστοιχεί στο εύρος μέγιστης αντίστασης του δοχείου), και σιγά-σιγά μεγιστοποιήστε τη συχνότητα έως ότου δείτε το LED του δέκτη να ανάβει.

Αν δείτε ότι ο δέκτης δεν ανταποκρίνεται στα σήματα εξόδου του πομπού, δοκιμάστε να στοχεύσετε το piezo του δέκτη με ακρίβεια στο ηχείο της γεννήτριας και συνεχίστε να το κάνετε επίμονα. Μόλις ο δέκτης ανιχνεύσει το σήμα και ανάβει η λυχνία LED, μετακινήστε τις δύο πιέζες Tx / Rx μακριά τουλάχιστον δέκα πόδια και ξεκινήστε ξανά τη ρύθμιση.

Μόλις διαπιστώσετε ότι όλα λειτουργούν ικανοποιητικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το συνημμένο κλειδί τηλεγράφου του πομπού (προαιρετικό στο pin7) και να ελέγξετε την απόκριση LED στον δέκτη.

Η λυχνία LED πρέπει να ανταποκριθεί σε αυτό, αναβοσβήνοντας με το στυλ κουκκίδων και παύλας, όπως πατήσατε από εσάς χρησιμοποιώντας το πλήκτρο τηλεγράφου. Μια πρόσθετη εφαρμογή αυτού του σετ υπερήχων γεννήτριας / δέκτη μπορεί να έχει τη μορφή ενός απλού αισθητήρα συναγερμού.

Συνδέστε ένα ρελέ 5 V στον ακροδέκτη 8 του LM567 του δέκτη και στον θετικό πόλο της μπαταρίας. Τακτοποιήστε τις πιεζοηλεκτρικές συσκευές Tx και Rx σε απόσταση περίπου ενός ποδιού και εστιάστε στην ίδια διαδρομή, αλλά καθαρίστε από οποιοδήποτε κοντινό αντικείμενο.

Εάν ένα άτομο πηγαίνει πολύ κοντά και μπροστά από το ζεύγος των ηχείων, η συχνότητα υπερήχων θα αντανακλάται πίσω ενεργοποιώντας το ρελέ του δέκτη να ενεργοποιηθεί. Οι επαφές εξόδου του ρελέ θα μπορούσαν να εφαρμοστούν για ενεργοποίηση συναγερμού ή συσκευής σειρήνας.

5) Πολύ ευαίσθητο κύκλωμα δέκτη υπερήχων

Ο τελευταίος σχεδιασμός κυκλώματος δέκτη υπερήχων είναι στην πραγματικότητα ένας εξαιρετικά ευαίσθητος δέκτης υπερήχων που μπορεί εύκολα να παραλάβει σχεδόν οτιδήποτε εντός του εύρους συχνοτήτων υπερήχων. Μπορείτε πιθανώς να ακούσετε έντομα, επικοινωνίες νυχτερίδων, κινητήρες κ.λπ. η ιδέα θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με τις παραπάνω εξηγούμενες γεννήτριες υπερήχων για την ανάπτυξη συστημάτων υπερήχων υψηλής ποιότητας.

Ο σχεδιασμός, λειτουργεί χρησιμοποιώντας την αρχή της άμεσης μετατροπής. Τα τρανζίστορ Q1 και Q2 ενισχύουν τα υπερηχητικά σήματα που ανιχνεύονται από το ηχείο piezo. Στη συνέχεια, η έξοδος συλλέκτη του Q2 χρησιμοποιείται για την κίνηση της εισόδου JFET (Q3), η οποία μπορεί να φανεί συνδεδεμένη σαν κύκλωμα ανιχνευτή προϊόντος.

Το στάδιο PLL (U1) σε αυτήν την έννοια χρησιμοποιείται σαν ένας συντονιζόμενος ταλαντωτής ετεροδίνης που τροφοδοτεί επιπλέον την είσοδο του κυκλώματος ανιχνευτή JFET. Το εισερχόμενο υπερηχητικό σήμα συνδυάζεται με τη συχνότητα του ετεροδενίου-ταλαντωτή δημιουργώντας μια συχνότητα αθροίσματος και διαφοράς.

Το στοιχείο υψηλής συχνότητας φιλτράρεται μέσω του δικτύου συστατικών C3, R8 και C6. Η εναπομένουσα έξοδος χαμηλής συχνότητας επιτρέπεται να εισέλθει σε όλη την είσοδο ενισχυτή ήχου LM386. Ένα ηχείο ή ακουστικά θα μπορούσε να συνδεθεί στην έξοδο ήχου του κυκλώματος.

6) Ένα άλλο κύκλωμα δέκτη υπερήχων για ακρόαση ήχων άνω των 20 kHz

Το εύρος ανίχνευσης συχνότητας του αυτιού μας είναι μόλις 13 kHz. Η λειτουργία του ανιχνευτή υπερήχων είναι να ξεπεράσει αυτόν τον περιορισμό αλλάζοντας τη συχνότητα των θορύβων υψηλής συχνότητας, για παράδειγμα σφυρίχτρες σκύλου, ελάχιστες ακουστικές διαρροές αερίου, ύπνο νυχτερίδας και πολλούς τεχνητούς ήχους υπερήχων, για παράδειγμα ελαφρώς αγγίζοντας μια εφημερίδα.

Ο «υπέρηχος» που ανιχνεύεται από τον μετατροπέα εισόδου ενισχύεται και τροφοδοτείται σε έναν ανιχνευτή προϊόντος. Περιλαμβάνεται ένας ασήμαντος πολυ-δονητής καθώς η σταθερότητα του BFO μπορεί να μην έχει μεγάλη σημασία. Επιπρόσθετα για την απαιτούμενη διαφορά σήματος, το κύκλωμα παράγει επιπλέον το σήμα BFO από μόνο του, καθώς και τη συχνότητα αθροίσματος, η οποία στη συνέχεια τερματίζεται μέσα σε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης σταθερό στα 4 kHz.

Το σήμα που προκύπτει εδώ ενισχύεται και πάλι για τη λειτουργία ενός σετ ακουστικών. Το κύκλωμα λειτουργεί με περίπου 8 milliamp, επομένως μπορεί εύκολα να τροφοδοτηθεί από μια μπαταρία ξηρού 9 V.