El missatge tracta sobre 6 projectes molt útils però senzills de circuits de transmissors i receptors d'ultrasons que es poden utilitzar per a moltes aplicacions crucials, com ara control remot per ultrasons , alarmes antirobatori, panys electrònics de portes i per escoltar freqüències de gamma ultrasònica que normalment són inaudibles per a les orelles humanes.
Introducció
Molts aparells comercials d'ultrasons funcionen amb una freqüència predeterminada i fan ús de transductors que es fan màxims o ressonen a la freqüència específica. L'amplada de banda i el preu restringits de la majoria d'aquests transductors fan que siguin inadequats per a implementacions de bricolatge i afició.
Però, de fet, no és un problema, ja que pràcticament no hi ha cap altaveu piezoelèctric es podria aplicar com un transductor d'ultrasons per a tots dos, en forma de dispositiu de sortida de transmissor i també com a sensor receptor.
Tot i que l'eficiència dels altaveus piezoelèctrics no es pot comparar amb l'eficiència d'un transductor industrial especialitzat, com a projecte d'afició i diversió poden funcionar perfectament. El dispositiu que vam utilitzar amb els circuits que s’expliquen a continuació era un tweeter piezoelèctric de 33/4 polzades que està disponible a la majoria de botigues en línia.
1) Generador d'ultrasons més senzill
Figura.1 Aquest senzill ultrasònic
el generador es pot construir sense molta dificultat
i molt ràpidament.
El nostre primer circuit, que es mostra a la figura anterior, és un generador d'ultrasons que utilitza el conegut Temporitzador IC 555 en un circuit multivibrador regulable de freqüència regulable. El disseny emet un senyal d’ona quadrada que, funciona amb R2, per sintonitzar al voltant d’un rang de freqüències de 12 kHz a més de 50 kHz.
Aquest rang de freqüències es pot ajustar fàcilment alterant el valor del condensador C1 que utilitza un valor més baix i farà que el rang augmenti, mentre que un valor més gran farà que el rang sigui molt més petit.
2) Generador d'ultrasons amb un cicle de treball fixat al 50%
El següent generador d'ultrasons, revelat a la figura 2 anterior, fa ús de 6 portes de memòria intermèdia d'un CI de memòria intermèdia inversor 4049 CMOS solitari.
Un parell de memòries intermèdies, U1a i U1b, es poden veure connectades dins d’una freqüència variable oscil·lador astable circuit amb un cicle de treball del 50%, sortida d'ona quadrada.
La resta dels 4 buffers connectats tots en paral·lel per tal de millorar la sortida sobre l'element piezoelèctric connectat. El rang de freqüències d’aquest generador d’ultrasons molt millor és aproximadament similar a la versió anterior IC 555. No obstant això, l'avantatge principal d'aquest disseny és el seu cicle de treball precís del 50% al voltant de tot el rang de freqüències.
Dit això, el rang de freqüències es podria augmentar baixant el valor del condensador C1 i la freqüència es pot reduir utilitzant valors més alts per a C1. El potenciòmetre de 100 k, juntament amb la resistència R3, fixa la freqüència de sortida.
3) Generador d'ultrasons PLL
Circuit generador d'ultrasons precís i potent que utilitza IC PLL LM567 i controlador piezoelèctric de sortida push pull
El IC LM567 loop-locked-loop (PLL) s'utilitza per generar freqüència d'ultrasons en el nostre tercer concepte, tal com es demostra a la figura 3. Aquest circuit proporciona una sèrie de característiques millors que els dos conceptes d'ultrasons anteriors.
En primer lloc, l’oscil·lador integrat de l’IC 567 està desenvolupat per funcionar dins d’un espectre de freqüències increïblement gran, des de menys d’1 Hz i fins a 500 kHz. La forma d'ona de sortida del generador, al pin 5, presenta una simetria excepcional durant tot el seu rang de rendiment.
El generador, a més, proporciona una sortida augmentada en comparació amb altres dos circuits per la raó que la sortida s’adequa molt a la impedància del tweeter piezoelèctric (SPKR1).
La sortida del circuit es podria ajustar al voltant de 10 kHz a més de 100 kHz treballant amb potenciòmetre R5. El transistor Q1 està connectat com un circuit col·lector comú per mantenir la sortida del 567 aliena i per conduir el circuit amplificador de sortida que es crea mitjançant els transistors Q2 i Q3. El circuit es podria convertir en un transmissor de cw d'ultrasons trencant la connexió del pin 7 de l'IC i inserint una clau de commutador en sèrie.
En aquest cas, necessitareu algun tipus de receptor d'ultrasons per escoltar els senyals i això és exactament el que parlarem al nostre proper circuit.
4) Circuits de receptors d'ultrasons
Aquest receptor d'ultrasons IC 567 sintonitzable es pot emparellar amb el
va explicar el transmissor d'ultrasons LM 567 per obtenir els millors resultats.
A l’esquema anterior es mostra un circuit receptor d’ultrasons que utilitza un circuit IC PLA 567 que presenta una capacitat d’afinació de freqüència. El circuit oscil·lador sintonitzable de l'IC és idèntic al circuit del generador anterior i gestiona exactament el mateix rang de freqüència. Un LED es col·loca al pin del detector del pin 8 del CI que indica ràpidament els senyals detectats.
El transistor Q1 està situat per amplificar els senyals ultrasònics que detecta el dispositiu piezo i els reenvia al PLL.
Com provar
Per provar el funcionament dels ultrasons, enceneu el circuit del generador d'ultrasons IC 567 i moveu el transmissor piezo per tota la zona. Començant per la configuració mínima, afineu R5 a poc a poc fins que no pugueu escoltar res de l’altaveu. Això hauria de fixar la freqüència de sortida del circuit aproximadament a 16 i 20 kHz, depenent de la sensibilitat de l'oïda a l'alta freqüència.
Ara, enceneu el circuit del receptor d'ultrasons i col·loqueu el transductor piezoelèctric a aproximadament 12 polzades de distància de l'altaveu del generador, tot i que teniu el mateix objectiu en la mateixa direcció. Ajusteu el receptor a través de R5, començant pel punt de freqüència mínima (que correspon al rang de resistència màxima del pot), i poc a poc maximitzeu la freqüència fins que vegeu el LED del receptor només il·luminat.
Si veieu que el receptor no respon als senyals de sortida del transmissor, proveu d’orientar el receptor piezo amb precisió a l’altaveu del generador i continueu fent-ho de manera persistent. Tan bon punt el receptor detecti el senyal i el LED s’encengui, allunyeu els dos piezels Tx / Rx un mínim de deu peus i comenceu a afinar de nou.
Un cop trobeu que tot funciona correctament, podeu fer servir la clau de telègraf adjunta del transmissor (opcional al pin7) i comprovar la resposta del LED al receptor.
El LED ha de respondre fent-ho intermitent a l'estil de punts i guions tal com heu fet servir mitjançant la tecla de telègraf. Una aplicació addicional d’aquest conjunt de generadors / receptors d’ultrasons es pot fer en forma de senzill sensor d’alarma antirobatori.
Connecteu un relé de 5 V a través del pin 8 del LM567 del receptor i el pol positiu de la bateria. Organitzeu els dispositius piezo Tx i Rx aproximadament a un peu de distància i enfocats dins del mateix camí, però allunyats de qualsevol objecte proper.
Si una persona va molt a prop i al costat del parell d’altaveus, la freqüència ultrasònica es reflectirà cap enrere i activarà el relé del receptor. Els contactes de sortida del relé es podrien aplicar per encendre una alarma o un dispositiu de sirena.
5) Circuit de receptors d'ultrasons altament sensibles
L’últim disseny del circuit del receptor d’ultrasons és en realitat un receptor d’ultrasons extremadament sensible que pot captar gairebé qualsevol cosa dins del rang de freqüència d’ultrasons. És possible que pugueu escoltar insectes, comunicacions de ratpenats, motors, etc. La idea també es podria utilitzar conjuntament amb els generadors d'ultrasons explicats anteriorment per desenvolupar sistemes d'ultrasons d'alta qualitat.
El disseny funciona amb el principi de conversió directa. Els transistors Q1 i Q2 augmenten els senyals d'ultrasons detectats per l'altaveu piezoelèctric. La sortida del col·lector de la Q2 s’utilitza per accionar l’entrada JFET (Q3), que es pot veure connectada com un circuit detector de producte.
L’etapa PLL (U1) d’aquest concepte s’utilitza com un oscil·lador heterodí sintonitzable que alimenta a més l’entrada del circuit del detector JFET. El senyal ultrasònic entrant es combina amb la freqüència de l’oscil·lador heterodí que genera una suma i diferència de freqüència.
L'element d'alta freqüència es filtra a través de la xarxa de components C3, R8 i C6. Es pot entrar a la sortida de baixa freqüència sobrant a l’entrada de l’amplificador d’àudio LM386. Es podria connectar un altaveu o uns auriculars a la sortida d'àudio del circuit.
6) Un altre circuit de recepció d'ultrasons per escoltar sons de gamma superior a 20 kHz
El rang de detecció de freqüència de la nostra oïda és de fins a 13 kHz de freqüència. La funció del detector d’ultrasons és derrotar aquesta limitació canviant la freqüència dels sorolls d’alta freqüència, per exemple, xiulets de gossos, fuites de gas amb prou feines audibles, pit de ratpenat i diversos sons d’ultrasons artificials, per exemple, tocant lleugerament un diari.
L’ultrasò detectat pel transductor d’entrada s’incrementa i s’alimenta a un detector de producte. S'inclou un multivibrador astable ja que l'estabilitat del BFO pot no ser de gran importància. A més del diferencial de senyal requerit, el circuit genera també el senyal BFO per si mateix, així com la freqüència de suma, que després s’acaba dins d’un filtre de pas baix fixat a 4 kHz.
El senyal resultant aquí es torna a amplificar per fer funcionar un conjunt d’auriculars. El circuit funciona amb uns 8 miliamperis, per tant es pot alimentar fàcilment des d’una bateria seca de 9 V.
Anterior: Circuit d'alimentació de commutació ajustable - 50 V, 2,5 amperes Següent: Màscara facial amb aire fresc UVC desinfectat
