6 најбољих пројеката ултразвучних кола за хобисте и инжењере

Пост говори о 6 врло корисних, али једноставних пројеката ултразвучних кола предајника и пријемника, који се могу користити за многе кључне примене, као што је ултразвучни даљински управљач , протупровални аларми, електронске браве и за слушање фреквенција у ултразвучном опсегу које су обично нечујне за људске уши.

Увод

Многи комерцијални ултразвучни уређаји раде са унапред одређеном фреквенцијом и користе претвараче који су направљени да досегну врхунац или резонирају на одређеној фреквенцији. Ограничени пропусни опсег и цена већине таквих претварача узрокују да постану неприкладни за хоби и самосталне примене.

Али у ствари то није проблем, јер практично било који пиезо звучник може се применити попут ултразвучног претварача за оба, у облику излазног уређаја предајника, а такође и као сензор пријемника.

Иако се ефикасност пиезо звучника не може упоредити са ефикасношћу специјализованог, индустријског претварача, они као хоби и забаван пројекат могу савршено да функционишу. Уређај који смо користили са доле објашњеним струјним круговима био је пиезо високотонац величине 33/4 инча који је доступан у већини Интернет продавница.

1) најједноставнији ултразвучни генератор

Слика.1 Овај једноставан ултразвучни
генератор се може конструисати без већих потешкоћа
и то врло брзо.

Наше прво коло, приказано на горњој слици, је ултразвучни генератор који користи добро познато 555 ИЦ тајмер у подесивом фреквенцијском несталном кругу мултивибратора. Дизајн даје сигнал квадратног таласа који ради са Р2 за подешавање кроз опсег фреквенција од 12 кХз до преко 50 кХз.

Овај опсег фреквенција може се лако прилагодити променом вредности кондензатора Ц1 који користи нижу вредност, што ће довести до повећања опсега, док ће веће вредности учинити опсег толико мањим.

2) Ултразвучни генератор са фиксним радним циклусом од 50%

Следећи ултразвучни генератор, откривен на горњој слици 2, користи 6 улазних врата усамљеног 4049 ЦМОС инвертујућег ИЦ међуспремника.

Неколико бафера, У1а и У1б, могу се видети прикачени у оквиру променљиве фреквенције нестабилни осцилатор коло које има 50% радног циклуса, квадратни излаз таласа.

Остатак од 4 међуспремника повезани су паралелно како би се побољшао излаз преко повезаног пиезо елемента. Фреквенцијски опсег овог много бољег ултразвучног генератора приближно је сличан претходној верзији ИЦ 555. Међутим, главна предност овог дизајна је тачан радни циклус од 50% око пуног фреквенцијског опсега.

Међутим, опсег фреквенције може се повећати смањењем вредности кондензатора Ц1, а фреквенција се може смањити коришћењем већих вредности за Ц1. Потенциометар 100к, заједно са отпорником Р3, поправља излазну фреквенцију.

3) ПЛЛ ултразвучни генератор

Прецизно и моћно ултразвучно коло генератора помоћу ПЛЛ ЛМ567 ИЦ и пусх пулл излазног пиезо драјвера

Тхе ЛМ567 ИЦ са фазно закључаном петљом (ПЛЛ) користи се за генерисање ултразвучне фреквенције у нашем трећем концепту, као што је доказано на горњој слици 3. Ово коло пружа бројне особине боље од претходна два ултразвучна концепта.

Прво, уграђени осцилатор ИЦ 567 је развијен да ради у невероватно великом фреквенцијском спектру, испод 1 Хз и до 500 кХз. Излазни таласни облик генератора, на пину 5, показује изванредну симетрију кроз читав опсег перформанси.

Генератор додатно даје повећану снагу у поређењу са друга два кола из разлога што је излаз у великој мери усклађен са импедансом пиезо високотонца (СПКР1).

Излаз кола могао би се прилагодити за око 10 кХз на више од 100 кХз рад са потенциометром Р5. Транзистор К1 је спојен попут заједничког колекторског кола како би се излаз 567 држао подаље, као и да би се покретало коло излазног појачала које је створено помоћу транзистора К2 и К3. Коло се може претворити у ултразвучни цв предајник прекидањем везе ИЦ-а пин 7 и серијским уметањем прекидачког кључа.

У том случају ће вам требати неки облик ултразвучног пријемника да чује сигнале и то је управо оно о чему ћемо разговарати у следећем колу.

4) Ултразвучни кругови пријемника

Овај прилагодљиви ултразвучни пријемник ИЦ 567 може се упарити са
објаснио је ултразвучни предајник ЛМ 567 за најбоље резултате.

Круг ултразвучног пријемника који користи 567 ПЛЛ ИЦ који има могућност подешавања фреквенције приказан је на горњем дијаграму. Подесиво коло осцилатора ИЦ-а идентично је ранијем кругу генератора и рукује потпуно истим опсегом фреквенције. На пин 8 детектора на ИЦ-у налази се ЛЕД диода која брзо указује на откривене сигнале.

Транзистор К1 је постављен да појачава минутне ултразвучне сигнале које детектује пиезо уређај и прослеђује их на ПЛЛ.

Како тестирати

Да бисте тестирали рад ултразвука, укључите круг ултразвучног генератора ИЦ 567 и померите пиезо предајник кроз цело подручје. Почевши од минималне поставке, фино подесите Р5 мало по мало док не будете могли да слушате било шта из звучника. Ово би требало да фиксира излазну фреквенцију кола приближно на 16 и 20 кХз, у зависности од осетљивости вашег уха на високе фреквенције.

Сада укључите коло ултразвучног пријемника и поставите његов пиезо претварач на приближно 12 инча од звучника генератора, иако је уоквирен у потпуно истом смеру. Подесите пријемник кроз Р5, почевши од тачке минималне фреквенције (која одговара максималном опсегу отпора лонца) и мало по мало максимизирајте фреквенцију све док ЛЕД пријемника само не упали.

Ако приметите да пријемник не реагује на излазне сигнале предајника, покушајте прецизно усмерити пиезо пријемника на звучник генератора и наставите то радити упорно. Чим пријемник детектује сигнал и ЛЕД лампица засвети, одмакните два Тк / Рк пиезо-а за најмање десет стопа и започните још фино подешавање.

Једном када утврдите да све функционише задовољавајуће, можете да користите прикачени телеграфски кључ предајника (опционално на пин7) и проверите ЛЕД одзив на пријемнику.

ЛЕД мора на то реаговати трепћући у стилу тачке и цртице како сте тапкали помоћу телеграфског тастера. Додатна примена овог ултразвучног комплета генератора / пријемника може бити у облику директног протупровалног сензора.

Прикачите релеј од 5 В преко пина 8 на пријемнику ЛМ567 и позитивног пола батерије. Распоредите пиек уређаје Тк и Рк приближно метар на корак и фокусирајте се на истој путањи, али без икаквих објеката у близини.

Ако се особа приближи пар звучника у непосредној близини и испред њега, ултразвучна фреквенција ће се рефлектовати уназад покрећући релеј пријемника да се укључи. Излазни контакти релеја могу се применити за укључивање аларма или уређаја сирене.

5) Веома осетљив круг ултразвучног пријемника

Последњи дизајн склопа ултразвучног пријемника је уствари изузетно осетљив ултразвучни пријемник који лако може да прими готово све унутар ултразвучног опсега фреквенција. Можете слушати инсекте, комуникације слепих мишева, моторе итд. Идеја се такође може користити заједно са горе објашњеним ултразвучним генераторима за развој висококвалитетних ултразвучних система.

Дизајн ради на принципу директне конверзије. Транзистори К1 и К2 појачавају ултразвучне сигнале које детектује пиезо звучник. Излаз колектора К2 се затим користи за погон ЈФЕТ (К3) улаза, који се може видети спојен попут кола детектора производа.

Ступањ ПЛЛ (У1) у овом концепту је коришћен попут прилагодљивог хетеродинског осцилатора који додатно напаја улаз ЈФЕТ круга детектора. Улазни ултразвучни сигнал комбинује се са фреквенцијом хетеродин-осцилатора генеришући суму и разлику фреквенције.

Високофреквентни елемент се филтрира кроз мрежу компонената Ц3, Р8 и Ц6. Преостали нискофреквентни излаз сме да уђе преко улаза ЛМ386 аудио појачала. Звучник или слушалице могу бити прикључени на аудио излаз кола.

6) Још један склоп ултразвучног пријемника за преслушавање звукова изнад опсега 20 кХз

Опсег детекције фреквенције нашег уха тешко је до 13 кХз фреквенције. Функција ултразвучног детектора је да победи ово ограничење пребацивањем фреквенције високофреквентних звукова, на пример звиждука паса, једва чујно цурење гаса, блејање слепих мишева и неколико вештачких ултразвучних звукова, на пример лаким тапкањем по новинама.

„Ултразвук“ који детектује улазни претварач појачава се и доводи у детектор производа. Укључен је и стабилни мултивибратор, јер стабилност БФО можда није од великог значаја. Поред потребне разлике у сигналу, коло додатно генерише БФО сигнал самостално, као и сумирајућу фреквенцију, која се затим завршава унутар нископропусног филтера фиксираног на 4 кХз.

Овде добијени сигнал је још једном појачан за рад са сетом слушалица. Коло ради са око 8 милиампера, стога се лако може напајати из 9 В суве батерије.