Постът разглежда 6 много полезни, но прости проекти за ултразвукови предаватели и приемници, които могат да се използват за много важни приложения, като например ултразвуково дистанционно управление , аларми за взлом, електронни ключалки на вратите и за слушане на честоти в ултразвуковия диапазон, които обикновено не се чуват за човешките уши.
Въведение
Много търговски ултразвукови приспособления работят с предварително определена честота и използват преобразуватели, които са направени да достигнат пик или резонират с определена честота. Ограничената честотна лента и цената на по-голямата част от такива преобразуватели ги карат да станат неподходящи за хоби и изпълнения „направи си сам“.
Но всъщност това не е проблем, тъй като практически всеки пиезо говорител може да се приложи като ултразвуков преобразувател и за двете, под формата на изходно устройство на предавател, а също и като сензор на приемника.
Въпреки че ефективността на пиезо високоговорителите не може да се сравни с ефективността на специализиран, индустриален преобразувател, като хоби и забавен проект те могат да работят перфектно. Устройството, което използвахме с обяснените по-долу схеми, беше 33/4-инчов пиезо високоговорител, който се предлага от повечето онлайн магазини.
1) Най-простият ултразвуков генератор
Фигура.1 Този прост ултразвук
генераторът може да бъде конструиран без особени затруднения
и то много бързо.
Нашата първа схема, показана на горната фигура, е ултразвуков генератор, който използва добре познатите 555 IC таймер в регулируема честота нестабилна мултивибраторна верига. Дизайнът извежда сигнал с квадратна вълна, който работи с R2, за настройка през честотен диапазон от 12 kHz до над 50 kHz.
Този честотен диапазон може лесно да се регулира чрез промяна на стойността на кондензатора C1, използващ по-ниска стойност, ще доведе до увеличаване на обхвата, докато по-голямата стойност ще направи обхвата толкова по-малък.
2) Ултразвуков генератор с фиксиран 50% работен цикъл
Следващият ултразвуков генератор, разкрит на горната Фиг. 2, използва 6 буферни порта на самотен 4049 CMOS инвертиращ буфер IC.
Няколко буфера, U1a и U1b, могат да се видят прикрепени в рамките на променлива честота нестабилен осцилатор верига с 50% работен цикъл, квадратна вълна.
Останалите 4 буфера, всички свързани паралелно, за да подобрят изхода над свързания пиезо елемент. Честотният диапазон на този много по-добър ултразвуков генератор е приблизително подобен на предишната версия IC 555. Основното предимство на този дизайн обаче е неговият точен 50% работен цикъл около пълния честотен диапазон.
Това каза, че честотният обхват може да бъде увеличен чрез намаляване на стойността на кондензатора C1, а честотата може да бъде намалена чрез използване на по-високи стойности за C1. Потенциометърът 100k, заедно с резистор R3, фиксира изходната честота.
3) PLL ултразвуков генератор
Точна и мощна ултразвукова генераторна схема, използваща PLL LM567 IC и плъзгащ изходен пиезо драйвер
The LM567 IC с фазова блокировка (PLL) се използва за генериране на ултразвукова честота в нашата 3-та концепция, както е доказано на горната фигура 3. Тази схема осигурява редица функции, по-добри от предишните две ултразвукови концепции.
Първо, вграденият осцилатор на IC 567 е разработен да работи в невероятно голям честотен спектър, под 1 Hz и до 500 kHz. Изходната форма на вълната на генератора, на щифт 5, показва изключителна симетрия през целия си диапазон на производителност.
Освен това генераторът дава увеличена мощност в сравнение с други две вериги поради причината, че изходът е много близък до импеданса на пиезо високоговорителя (SPKR1).
Изходът на веригата може да бъде променен с около 10 kHz до повече от 100 kHz работа с потенциометър R5. Транзисторът Q1 е свързан като обща колекторна верига, за да задържи изхода на 567, както и да задвижва веригата на изходния усилвател, която е създадена с помощта на транзисторите Q2 и Q3. Веригата може да бъде променена в ултразвуков cw предавател чрез прекъсване на връзката на щифта 7 на IC и поставяне на ключ за превключване последователно.
В този случай ще ви е необходима някаква форма на ултразвуков приемник, за да чувате сигналите и точно това ще обсъдим в следващата ни схема.
4) Ултразвукови схеми на приемника
Този регулируем IC 567 ултразвуков приемник може да бъде сдвоен с
обясни LM 567 ултразвуков предавател за най-добри резултати.
Схема на ултразвуков приемник, използваща 567 PLL IC, която има възможност за настройка на честотата, е показана в горната диаграма. Регулируемата осцилаторна схема на IC е идентична с по-ранната генераторна верига и се справя с абсолютно същия честотен диапазон. На щифта 8 на детектора на интегралната схема е разположен светодиод, който бързо показва откритите сигнали.
Транзисторът Q1 е позициониран да усилва минутните ултразвукови сигнали, открити от пиезоустройството, и ги препраща към PLL.
Как да тествате
За да тествате работата на ултразвука, включете схемата на ултразвуковия генератор IC 567 и преместете пиезото на предавателя из цялата зона. Започвайки с минималната настройка, прецизирайте R5 малко по малко, докато не можете да слушате нищо от високоговорителя. Това трябва да фиксира изходната честота на веригата приблизително на 16 и 20 kHz, в зависимост от чувствителността на ухото ви към високочестотни.
Сега включете ултразвуковата схема на приемника и поставете нейния пиезопреобразувател на около 12 инча от високоговорителя на генератора, макар че е насочен точно в същата посока. Регулирайте приемника чрез R5, започвайки от минималната честотна точка (която съответства на максималния диапазон на съпротивление на гърнето) и малко по малко максимизирайте честотата, докато не видите светодиода на приемника, който просто свети.
Ако видите, че приемникът не реагира на изходните сигнали на предавателя, опитайте да насочите пиезото на приемника точно към високоговорителя на генератора и продължете да го правите упорито. Веднага след като приемникът открие сигнала и светодиодът светне, преместете двата пиезо Tx / Rx на разстояние най-малко десет фута и започнете отново фина настройка.
След като установите, че всичко се изпълнява задоволително, можете да използвате прикрепения към телеграфа ключ на предавателя (незадължителен на pin7) и да проверите светодиодния отговор на приемника.
Светодиодът трябва да реагира на това, като мига в стила на точка и тире, както сте почукали с помощта на телеграфния бутон. Допълнително приложение на този ултразвуков комплект генератор / приемник може да бъде под формата на директен сензор за алармена система.
Прикрепете 5 V реле през щифт 8 на LM567 на приемника и положителния полюс на батерията. Подредете пиезо устройствата Tx и Rx на около метър разстояние и фокусирайте в рамките на една и съща пътека, но далеч от всеки близък обект.
Ако човек отиде в непосредствена близост до и отпред на двойката високоговорители, ултразвуковата честота ще бъде отразена обратно, задействайки релето на приемника да се включи. Изходните контакти на релето могат да бъдат приложени за включване на аларма или устройство на сирена.
5) Високочувствителна схема на ултразвуков приемник
Последният дизайн на веригата на ултразвуковия приемник е всъщност изключително чувствителен ултразвуков приемник, който лесно може да вземе почти всичко в рамките на ултразвуковия честотен диапазон. Евентуално можете да слушате насекоми, комуникации с прилепи, двигатели и др. Идеята може да се използва и заедно с обяснените по-горе ултразвукови генератори за разработване на висококачествени ултразвукови системи.
Дизайнът работи по принципа на директното преобразуване. Транзисторите Q1 и Q2 усилват ултразвуковите сигнали, открити от пиезо високоговорителя. След това изходът на колектора на Q2 се използва за задвижване на входа JFET (Q3), който може да се види свързан като верига за детектор на продукт.
Етапът PLL (U1) в тази концепция се използва като регулируем хетеродинов осцилатор, който допълнително захранва входа на веригата на детектора JFET. Входящият ултразвуков сигнал се комбинира с честотата на хетеродин-осцилатора, генериращ сума и разлика в честотата.
Високочестотният елемент се филтрира през мрежата на компонентите C3, R8 и C6. Остатъчният нискочестотен изход може да влезе през входа на аудио усилвателя LM386. Високоговорител или слушалки могат да бъдат прикрепени към аудио изхода на веригата.
6) Друга ултразвукова приемна схема за слушане на звуци над 20 kHz обхват
Обхватът на откриване на честотата на нашето ухо едва ли е до 13 kHz честота. Функцията на ултразвуковия детектор е да преодолее това ограничение чрез превключване на честотата на високочестотни шумове, например кучешки свирки, едва доловими изтичания на газ, издухване на прилепи и няколко изкуствени ултразвукови звука, например леко потупване по вестник.
„Ултразвукът“, открит от входния преобразувател, се усилва и подава към детектор на продукт. Включен е нестабилен мултивибратор, тъй като стабилността на BFO може да няма голямо значение. В допълнение към необходимия диференциал на сигнала, веригата допълнително генерира BFO сигнал самостоятелно, както и сумиращата честота, която след това се прекратява в нискочестотен филтър, фиксиран на 4 kHz.
Полученият тук сигнал отново се усилва, за да работи комплект слушалки. Веригата работи с около 8 милиампера, поради което може лесно да се захранва от 9 V суха батерия.
Предишен: Регулируема импулсна верига за захранване - 50 V, 2,5 ампера Следваща: Маска за лице с UVC дезинфекциран чист въздух
