6 najboljših projektov ultrazvočnih vezij za ljubitelje ljubiteljev in inženirjev

Prispevek govori o 6 zelo uporabnih, a preprostih projektih ultrazvočnih oddajnikov in sprejemnikov, ki se lahko uporabljajo za številne ključne aplikacije, kot je ultrazvočni daljinski upravljalnik , protivlomni alarmi, elektronske ključavnice na vratih in za poslušanje frekvenc v ultrazvočnem območju, ki so običajno neslišne za človeška ušesa.

Uvod

Številni komercialni ultrazvočni pripomočki delujejo z vnaprej določeno frekvenco in uporabljajo pretvornike, ki so narejeni tako, da dosežejo največjo ali resonančno vrednost na določeni frekvenci. Zaradi omejene pasovne širine in cene večine takih pretvornikov postanejo neprimerni za hobi in DIY izvedbe.

Toda v resnici to ni problem, saj skorajda nobenega piezo zvočnik se lahko uporablja kot ultrazvočni pretvornik za oba v obliki izhodne naprave oddajnika in tudi kot sprejemni senzor.

Čeprav učinkovitosti piezo zvočnikov ni mogoče primerjati z učinkovitostjo specializiranega industrijskega pretvornika, lahko kot hobi in zabaven projekt delujejo popolnoma. Naprava, ki smo jo uporabili s spodaj razloženimi vezji, je bila 33/4-palčni piezo visokotonec, ki je na voljo v večini spletnih trgovin.

1) Najenostavnejši ultrazvočni generator

Slika.1 Ta preprost ultrazvok
generator je mogoče izdelati brez večjih težav
in zelo hitro.

Naše prvo vezje, prikazano na zgornji sliki, je ultrazvočni generator, ki uporablja dobro znano 555 IC časovnik v prilagodljivem frekvenčnem stabilnem multivibratorju. Zasnova oddaja signal kvadratnega vala, ki deluje skupaj z R2 za nastavitev okoli frekvenčnega območja od 12 kHz do več kot 50 kHz.

To frekvenčno območje je mogoče enostavno prilagoditi s spreminjanjem vrednosti kondenzatorja C1, ki uporablja nižjo vrednost, bo povečalo območje, medtem ko bo večja vrednost obseg toliko manjša.

2) Ultrazvočni generator s fiksnim 50% delovnim ciklom

Naslednji ultrazvočni generator, razkrit na zgornji sliki 2, uporablja 6 vmesnih vrat osamljenega 4049 CMOS invertirajočega vmesnega IC.

Nekaj ​​odbojnikov, U1a in U1b, je mogoče videti pritrjenih v spremenljivo frekvenco nestabilni oscilator vezje s 50% delovnim ciklom, izhod kvadratnega vala.

Preostali štirje odbojniki so vsi povezani vzporedno, da bi izboljšali izhod nad povezanim piezo elementom. Frekvenčno območje tega precej boljšega ultrazvočnega generatorja je približno podobno prejšnji različici IC 555. Vendar je glavna prednost te zasnove natančen 50% delovni cikel v celotnem frekvenčnem območju.

Kljub temu bi lahko frekvenčno območje povečali z znižanjem vrednosti kondenzatorja C1, frekvenco pa lahko zmanjšali z uporabo višjih vrednosti za C1. Potenciometer 100k skupaj z uporom R3 fiksira izhodno frekvenco.

3) PLL ultrazvočni generator

Natančno in močno ultrazvočno vezje generatorja s pomočjo PLL LM567 IC in push pull izhodnega piezo gonilnika

The LM567 IC s fazno zaklenjeno zanko (PLL) se uporablja za generiranje ultrazvočne frekvence v našem tretjem konceptu, kot je dokazano na zgornji sliki 3. To vezje ponuja številne funkcije, boljše od prejšnjih dveh ultrazvočnih konceptov.

Prvič, vgrajeni oscilator IC 567 je razvit tako, da deluje v neverjetno velikem frekvenčnem spektru, pod 1 Hz in do 500 kHz. Izhodna valovna oblika generatorja na zatiču 5 kaže izjemno simetrijo v celotnem območju delovanja.

Generator poleg tega daje večjo izhodno moč v primerjavi z ostalima dvema vezjema, ker se izhod zelo ujema z impedanco piezo visokotonca (SPKR1).

Izhod vezja bi se lahko prilagodil s približno 10 kHz na več kot 100 kHz delo s potenciometrom R5. Tranzistor Q1 je priključen kot običajno kolektorsko vezje, da zadrži izhod 567 odmaknjen in da poganja vezje izhodnega ojačevalnika, ki je ustvarjeno s tranzistorjema Q2 in Q3. Vezje je mogoče spremeniti v ultrazvočni oddajnik cw, tako da prekinete povezavo zatiča IC 7 in zaporedno vstavite stikalni ključ.

V tem primeru boste potrebovali neko obliko ultrazvočnega sprejemnika, da boste slišali signale, in to je točno tisto, o čemer bomo razpravljali v naslednjem krogu.

4) Ultrazvočna sprejemna vezja

Ta nastavljivi ultrazvočni sprejemnik IC 567 je mogoče seznaniti z
za najboljše rezultate razložil ultrazvočni oddajnik LM 567.

V zgornjem diagramu je prikazano ultrazvočno vezje sprejemnika, ki uporablja 567 PLL IC, ki ima možnost nastavitve frekvence. Nastavljivo oscilatorjsko vezje IC je enako prejšnjemu vezju generatorja in ima popolnoma enako frekvenčno območje. Na zatiču 8 detektorskega vezja IC je nameščena LED, ki hitro prikaže zaznane signale.

Tranzistor Q1 je nameščen za ojačanje minutnih ultrazvočnih signalov, ki jih zazna piezo naprava, in jih posreduje na PLL.

Kako preizkusiti

Če želite preizkusiti delovanje ultrazvoka, vklopite vezje ultrazvočnega generatorja IC 567 in premikajte piezo oddajnika po celotnem območju. Začenši z minimalno nastavitvijo, natančno nastavite R5, tako da iz zvočnika ne boste mogli poslušati ničesar. To bi moralo določiti izhodno frekvenco vezja približno na 16 in 20 kHz, odvisno od občutljivosti ušesa na visokofrekvenčne.

Zdaj vklopite vezje ultrazvočnega sprejemnika in postavite njegov piezo pretvornik na približno 12 centimetrov stran od zvočnika generatorja, čeprav je usmerjen v popolnoma isto smer. Prilagodite sprejemnik skozi R5, začenši z minimalno frekvenčno točko (ki ustreza območju največjega upora lonca) in počasi maksimirajte frekvenco, dokler ne vidite, da LED sprejemnika ravno sveti.

Če opazite, da se sprejemnik ne odziva na izhodne signale oddajnika, poskusite natančno usmeriti piezo sprejemnika v zvočnik generatorja in to vztrajno delajte še naprej. Takoj, ko sprejemnik zazna signal in zasveti LED, odmaknite dva piezo Tx / Rx za najmanj deset čevljev in še enkrat začnite fino nastavljati.

Ko ugotovite, da vse deluje zadovoljivo, lahko izkoristite pritrjeni telegrafski ključ oddajnika (neobvezno na pin7) in preverite odziv LED na sprejemniku.

LED se mora na to odzvati z utripanjem v slogu pik in črte, kot ste ga tapnili s telegrafsko tipko. Dodatna aplikacija tega ultrazvočnega sklopa generatorja / sprejemnika je lahko v obliki enostavnega alarmnega senzorja.

Na vtič 8 sprejemnika LM567 in pozitivni pol akumulatorja pritrdite 5 V rele. Piezo naprave Tx in Rx razporedite približno en meter narazen in se osredotočite na isto pot, vendar brez bližnjih predmetov.

Če se oseba približa paru zvočnikov in spredaj, se ultrazvočna frekvenca odbije nazaj in sproži sprejemniški rele, da se vklopi. Izhodne kontakte releja je mogoče uporabiti za vklop alarma ali naprave sirene.

5) Visoko občutljivo vezje ultrazvočnega sprejemnika

Zadnja zasnova vezja ultrazvočnega sprejemnika je pravzaprav izjemno občutljiv ultrazvočni sprejemnik, ki lahko zlahka zajame skoraj vse znotraj ultrazvočnega frekvenčnega območja. Morda lahko poslušate žuželke, komunikacije netopirjev, motorje itd. Idejo bi lahko uporabili tudi v povezavi z zgoraj razloženimi ultrazvočnimi generatorji za razvoj visokokakovostnih ultrazvočnih sistemov.

Dizajn deluje po principu neposredne pretvorbe. Tranzistorja Q1 in Q2 povečata ultrazvočne signale, ki jih zazna piezo zvočnik. Izhod kolektorja Q2 se nato uporablja za pogon vhoda JFET (Q3), ki ga lahko vidimo priključenega kot vezje detektorja izdelka.

Stopnja PLL (U1) v tem konceptu je uporabljena kot nastavljiv heterodinski oscilator, ki dodatno napaja vhod detektorskega vezja JFET. Vhodni ultrazvočni signal se kombinira s frekvenco heterodin-oscilatorja, ki ustvarja vsoto in razliko frekvence.

Visokofrekvenčni element se filtrira skozi omrežje komponent C3, R8 in C6. Preostali nizkofrekvenčni izhod lahko vstopi skozi vhod ojačevalnika LM386. Na zvočni izhod vezja je mogoče pritrditi zvočnik ali slušalke.

6) Še eno ultrazvočno sprejemniško vezje za poslušanje zvokov nad 20 kHz

Razpon frekvenčnega zaznavanja našega ušesa je komaj do 13 kHz. Naloga ultrazvočnega detektorja je premagati to omejitev s preklapljanjem frekvence visokofrekvenčnih zvokov, na primer pasje piščalke, komaj slišno puščanje plina, izpiranje netopirjev in več umetnih ultrazvočnih zvokov, na primer z rahlim tapkanjem po časopisu.

'Ultrazvok', ki ga zazna vhodni pretvornik, se poveča in dovede v detektor izdelka. Vključen je nestabilen multivibrator, saj stabilnost BFO morda ni zelo pomembna. Poleg zahtevane razlike signala vezje dodatno generira signal BFO ​​samostojno, pa tudi seštevalno frekvenco, ki se nato zaključi znotraj nizkofrekvenčnega filtra, nastavljenega na 4 kHz.

Tu nastali signal je še enkrat ojačan za delovanje kompleta slušalk. Vezje deluje s približno 8 miliamperji, zato ga je mogoče enostavno napajati iz 9 V suhe baterije.