6 parimat ultrahelilülituse projekti harrastajatele ja inseneridele

Postitus käsitleb 6 väga kasulikku, kuid lihtsat ultraheli saatja ja vastuvõtja vooluahela projekti, mida saab kasutada paljude oluliste rakenduste jaoks, näiteks ultraheli kaugjuhtimispult , sissemurdmishäired, elektroonilised ukselukud ja ultraheli vahemikus olevate sageduste kuulamiseks, mida tavaliselt inimese kõrvad ei kuule.

Sissejuhatus

Paljud kaubanduslikud ultraheli vidinad töötavad etteantud sagedusega ja kasutavad muundureid, mis on ette nähtud konkreetse sageduse tippude saavutamiseks või resoneerimiseks. Enamiku selliste muundurite piiratud ribalaius ja hind muudavad need hobide ja isetegemise jaoks sobimatuks.

Kuid tegelikult pole see probleem, sest praktiliselt kõik pieso kõlar saab mõlemale rakendada nagu ultraheliandurit, nii saatja väljundseadme kujul kui ka vastuvõtjaandurina.

Kuigi piesokõlarite tõhusust ei saa võrrelda spetsiaalse tööstusliku muunduri efektiivsusega, võivad need hobide ja lõbusa projektina suurepäraselt töötada. Seade, mida kasutasime allpool selgitatud vooluahelatega, oli 33/4-tolline pieso tweeter, mis on saadaval enamikus veebipoodides.

1) Lihtsaim ultraheligeneraator

Joonis.1 See lihtne ultraheli
generaatori võib valmistada ilma eriliste raskusteta
ja väga kiiresti.

Meie kõige esimene vooluring, mis on näidatud ülaltoodud joonisel, on ultraheli generaator, mis kasutab tuntud 555 IC taimer reguleeritava sagedusega astable multivibraatorahelas. Konstruktsioon väljastab ruutlaine signaali, mis töötab koos R2-ga sageduse vahemikus 12 kHz kuni 50 kHz häälestamiseks.

Seda sagedusvahemikku saab hõlpsasti reguleerida, muutes kondensaatori C1 väärtust, kasutades madalamat väärtust, muutub vahemik suuremaks, suurema väärtuse korral aga vahemik palju väiksemaks.

2) fikseeritud 50% töötsükliga ultraheligeneraator

Järgmine ultraheli generaator, mis on näidatud ülaltoodud joonisel 2, kasutab üksiku 4049 CMOS inverteeriva puhvri IC 6 puhverväravat.

Paar puhvrit, U1a ja U1b, võib näha muutuva sagedusega astable-ostsillaator vooluring, mille töötsükkel on 50%, ruutlaine väljund.

Ülejäänud 4 puhvrit on kõik ühendatud paralleelselt, et suurendada väljundit ühendatud piesoelemendi kohal. Selle palju parema ultraheligeneraatori sagedusvahemik on ligikaudu sarnane eelmise IC 555 versiooniga. Selle disaini peamine eelis on aga täpne 50% -line töötsükkel kogu sagedusalas.

See tähendab, et sagedusvahemikku saab suurendada kondensaatori C1 väärtuse alandamise abil ja sagedust saab vähendada, kasutades C1 suuremaid väärtusi. 100k potentsiomeeter koos takistiga R3 fikseerib väljundsageduse.

3) PLL ultraheligeneraator

Täpne ja võimas ultraheligeneraatori vooluring, kasutades PLL LM567 IC-d ja tõukejõu väljundiga pieso-draiverit

The LM567 faasilukustatud (PLL) IC kasutatakse ultraheli sageduse genereerimiseks meie 3. kontseptsioonis, nagu on tõestatud ülaltoodud joonisel 3. See vooluahel pakub mitmeid funktsioone, mis on paremad kui eelmised kaks ultraheli kontseptsiooni.

Esiteks on IC 567 sisseehitatud ostsillaator välja töötatud töötama uskumatult suure sagedusspektri piires, alla 1 Hz ja kuni 500 kHz. Generaatori väljundlainekuju kontaktil 5 näitab silmapaistvat sümmeetriat kogu selle jõudlusalas.

Generaator annab lisaks suurema võimsuse võrreldes kahe teise vooluahelaga põhjusel, et väljund sobib palju pieso tweeteri (SPKR1) impedantsiga.

Vooluahela väljundit saab muuta umbes 10 kHz-st kuni 100 kHz-ni töötamine potentsiomeetriga R5. Transistor Q1 on ühendatud tavalise kollektorahelaga, et hoida 567 väljundit eemal ja juhtida väljundvõimendi vooluahelat, mis on loodud transistoride Q2 ja Q3 abil. Vooluahela võiks muuta ultraheli cw-saatjaks, purustades IC-i tihvti 7 ühenduse ja sisestades järjestikku lülitusvõtme.

Sellisel juhul vajate signaalide kuulmiseks mingisugust ultraheli vastuvõtjat ja see on täpselt see, mida me oma järgmises vooluringis arutame.

4) Ultraheli vastuvõtja ahelad

Selle häälestatava ultrahelivastuvõtja IC 567 saab ühendada seadmega
Parimate tulemuste saavutamiseks selgitas ultraheli saatja LM 567.

Ultraheli vastuvõtja vooluring, mis kasutab 567 PLL IC-d ja millel on sageduse häälestamise võime, on näidatud ülaltoodud skeemil. IC-i häälestatav ostsillaatori vooluahel on identne varasema generaatorahelaga ja juhib täpselt sama sagedusvahemikku. Mikrolaineahela kontakti 8 detektori tihvti külge on paigutatud LED, mis näitab tuvastatud signaale kiiresti.

Transistor Q1 on paigutatud pieso-seadme poolt tuvastatud minutiliste ultrahelisignaalide võimendamiseks ja edastab need PLL-le.

Kuidas testida

Ultraheli töötamise testimiseks lülitage sisse ultraheligeneraatori vooluring IC 567 ja liigutage saatja pieso kogu piirkonnas. Alates minimaalsest seadistusest häälestage R5 järk-järgult, kuni te ei saa kõlarist midagi kuulata. See peaks fikseerima vooluahela väljundsageduse umbes 16 ja 20 kHz, sõltuvalt teie kõrva tundlikkusest kõrgsageduse suhtes.

Nüüd lülitage ultraheli vastuvõtja vooluring sisse ja asetage selle piesoandur generaatori kõlarist umbes 12 tolli kaugusele, kuigi see on täpselt samas suunas määratud. Reguleerige vastuvõtjat R5 kaudu, alustades minimaalsest sageduspunktist (mis vastab poti maksimaalsele takistuspiirkonnale) ja maksimeerige järk-järgult sagedust, kuni näete, et vastuvõtja LED lihtsalt süttib.

Kui näete, et vastuvõtja ei reageeri saatja väljundsignaalidele, proovige suunata vastuvõtja pieso täpselt generaatori kõlarile ja jätkake seda püsivalt. Niipea kui vastuvõtja tuvastab signaali ja LED süttib, liigutage kaks Tx / Rx piesot vähemalt kümne jalaga eemale ja alustage uuesti peenhäälestamist.

Kui leiate, et kõik toimib rahuldavalt, saate kasutada saatja lisatud telegraafinuppu (valikuline pin7-l) ja kontrollida vastuvõtja LED-i vastust.

Valgusdiood peab sellele reageerima vilkuma punkt-ja kriips-stiilis, nagu koputasite telegraafiklahvi abil. Selle ultraheli generaatori / vastuvõtja komplekti täiendav rakendus võib olla sirgjooneline sissemurdmishäire andur.

Kinnitage 5 V relee vastuvõtja LM567 tihvti 8 ja aku positiivse pooluse kohale. Paigutage Tx ja Rx piesoseadmed umbes ühe jala kaugusele ja keskenduge samale rajale, kuid läheduses asuvatest objektidest eemale.

Kui inimene läheb kõlaripaari vahetusse lähedusse ja ette, peegeldub ultraheli sagedus tagasi, käivitades vastuvõtja relee sisselülitamiseks. Relee väljundkontakte saab rakendada alarmi või sireeniseadme sisselülitamiseks.

5) ülitundlik ultrahelivastuvõtja ahel

Viimane ultrahelivastuvõtja vooluringi disain on tegelikult äärmiselt tundlik ultrahelivastuvõtja, mis suudab ultraheli sagedusvahemikus hõlpsasti üles võtta peaaegu kõike. Võite kuulata putukaid, nahkhiirte sidet, mootoreid jne. Ideed võiks kasutada ka koos ülaltoodud ultraheli generaatoritega kvaliteetsete ultrahelisüsteemide väljatöötamiseks.

Kujundus töötab otsese muundamise põhimõttel. Transistorid Q1 ja Q2 võimendavad piesokõlari tuvastatud ultrahelisignaale. Q2 kollektori väljundit kasutatakse seejärel JFET (Q3) sisendi juhtimiseks, mida saab näha nagu toote-detektori ahelat.

Selles kontseptsioonis kasutatakse PLL (U1) astet nagu häälestatavat heterodüüni ostsillaatorit, mis toidab lisaks JFET detektori ahela sisendit. Sissetulev ultrahelisignaal kombineerub heterodüün-ostsillaatori sagedusega, genereerides summa ja erinevuse sageduse.

Kõrgsageduslik element filtreeritakse läbi komponentvõrgu C3, R8 ja C6. Järelejäänud madalsagedusväljundil lastakse siseneda üle LM386 helivõimendi sisendi. Vooluahela heliväljundile võiks kinnitada kõlari või kõrvaklapid.

6) Teine ultrahelivastuvõtja ahel, et kuulata helitugevust üle 20 kHz

Meie kõrva sageduse tuvastamise vahemik on vaevalt kuni 13 kHz. Ultrahelidetektori ülesandeks on selle piirangu ületamine, vahetades kõrgsageduslike helide sagedust, näiteks koerte viled, vaevu kuuldavad gaasilekked, nahkhiirte piiksumine ja mitmed kunstlikud ultraheli helid, näiteks kergelt ajalehte koputades.

Sisendmuunduri tuvastatud ultraheli võimendatakse ja suunatakse toote detektorisse. Komplekti kuulub astab multivibraator, kuna BFO stabiilsusel ei pruugi olla suurt tähtsust. Lisaks nõutava signaali diferentsiaali jaoks genereerib vooluring lisaks BFO-signaali iseseisvalt, samuti summeerimissageduse, mis seejärel lõpetatakse madalpääsfiltris, mis on fikseeritud sagedusel 4 kHz.

Siit tulenev signaal on taas võimendatud, et töötada kõrvaklappide komplektis. Vooluahel töötab umbes 8 milliampriga, seetõttu saab seda hõlpsasti toita 9 V kuivpatareist.