6 legjobb ultrahangos áramkör-projekt hobbistáknak és mérnököknek

A bejegyzés egy 6 nagyon hasznos, mégis egyszerű ultrahangos adó és vevő áramkör projektet tárgyal, amelyek számos fontos alkalmazáshoz felhasználhatók, például ultrahangos távirányító , betörésjelzők, elektronikus ajtózárak és az ultrahangos tartományban lévő olyan frekvenciák meghallgatására, amelyek általában nem hallhatók az emberi fül számára.

Bevezetés

Számos kereskedelmi ultrahangos eszköz előre meghatározott frekvenciával működik, és olyan jelátalakítókat használ, amelyek az adott frekvencián érik el a csúcsot vagy rezonálnak. Az ilyen átalakítók többségének korlátozott sávszélessége és ára miatt alkalmatlanná válik a hobbi és a barkácsolás megvalósításához.

De valójában ez nem kérdés, mivel gyakorlatilag bármilyen piezo hangszóró ultrahangos jelátalakítóként alkalmazható mindkettőhöz, adó kimeneti eszköz formájában és vevőkészülékként is.

Bár a piezo hangszórók hatékonyságát nem lehet összehasonlítani egy speciális, ipari átalakító hatékonyságával, hobbi és szórakoztató projektként ezek tökéletesen működhetnek. Az alábbiakban ismertetett áramkörökkel alkalmazott eszközünk egy 33/4 hüvelykes piezo magassugárzó volt, amely a legtöbb online áruházból kapható.

1) A legegyszerűbb ultrahangos generátor

Ábra.1 Ez az egyszerű ultrahangos
generátor sok nehézség nélkül megépíthető
és nagyon gyorsan.

Az első áramkörünk, amelyet a fenti ábra mutat be, egy ultrahangos generátor, amely a jól ismertet használja 555 IC időzítő állítható frekvenciájú astable multivibrátor áramkörben. A kialakítás négyzethullámú jelet bocsát ki, amely R2-vel együttműködve 12 kHz és 50 kHz közötti frekvenciatartomány körüli hangolásra szolgál.

Ez a frekvenciatartomány könnyen beállítható az alacsonyabb értéket használó C1 kondenzátor értékének megváltoztatásával a tartomány magasabbra megy, míg nagyobb érték sokkal kisebbre teszi a tartományt.

2) Ultrahangos generátor fix 50% -os munkaciklussal

A következő, a fenti 2. ábrán bemutatott ultrahangos generátor egy egyedülálló 4049 CMOS invertáló puffer IC 6 pufferkapuját használja.

Néhány puffer, az U1a és az U1b látható változó frekvencián belül astable-oszcillátor 50% -os munkaciklusú négyzethullámú kimenet.

A 4 puffer többi része párhuzamosan csatlakozik annak érdekében, hogy javítsa a kimenetet a csatlakoztatott piezo elem felett. Ez a sokkal jobb ultrahangos generátor frekvenciatartománya megközelítőleg hasonló az előző IC 555 verzióhoz. Ennek a kialakításnak azonban a legnagyobb előnye a pontos 50% -os munkaciklus a teljes frekvenciatartomány körül.

Ez azt jelenti, hogy a frekvenciatartomány nagyobb lehet a kondenzátor C1 értékének csökkentésével, és a frekvencia csökkenthető a C1 magasabb értékeinek alkalmazásával. A 100k potenciométer és az R3 ellenállás rögzíti a kimeneti frekvenciát.

3) PLL ultrahangos generátor

Pontos és nagy teljesítményű ultrahangos generátor áramkör a PLL LM567 IC és a push pull output output piezo driver segítségével

A LM567 fáziszárt hurok (PLL) IC az ultrahangos frekvencia előállítására szolgál a 3. koncepciónkban, amint az a fenti 3. ábrán is bebizonyosodott. Ez az áramkör számos olyan tulajdonságot nyújt, amelyek jobbak, mint az előző két ultrahangos koncepciónál.

Először is, az IC 567 beépített oszcillátorát úgy fejlesztették ki, hogy hihetetlenül nagy frekvenciaspektrumban működjön, 1 Hz alatt és 500 kHz között is. A generátor kimeneti hullámformája az 5. érintkezőnél kiemelkedő szimmetriát mutat teljes teljesítménytartományában.

A generátor emellett megnöveli a kimenetet a másik két áramkörhöz képest, mivel a kimenet nagyon szorosan illeszkedik a piezo magassugárzó (SPKR1) impedanciájához.

Az áramkör kimenete kb. 10 kHz-ről 100 kHz fölé módosítható potenciométerrel dolgozik R5. A Q1 tranzisztor úgy van összekötve, mint egy közös kollektor áramkör, hogy az 567 kimenetét ne tartsa távol, valamint hogy a Q2 és Q3 tranzisztorok segítségével létrehozott kimeneti erősítő áramkört meghajtja. Az áramkört ultrahangos cw adóvá lehet váltani az IC 7-es érintkezőjének megszakításával és egy kapcsolókulcs soros behelyezésével.

Ebben az esetben valamilyen ultrahangos vevőre lesz szüksége a jelek hallásához, és pontosan ezt fogjuk megvitatni a következő áramkörünkben.

4) Ultrahangos vevő áramkörök

Ez a hangolható IC 567 ultrahangos vevő párosítható a
elmagyarázta az LM 567 ultrahangos távadót a legjobb eredmény érdekében.

Az 567 PLL IC-t használó ultrahangos vevő áramkört, amely frekvencia-hangolási képességgel rendelkezik, a fenti ábra mutatja. Az IC hangolható oszcillátor áramköre megegyezik a korábbi generátor áramkörével, és pontosan ugyanazt a frekvenciatartományt kezeli. Az IC 8 tűs detektorcsapjánál egy LED található, amely gyorsan jelzi az észlelt jeleket.

A Q1 tranzisztort úgy helyezzük el, hogy felerősítse a piezo készülék által észlelt perc ultrahangos jeleket, és továbbítsa őket a PLL-re.

Hogyan kell tesztelni

Az ultrahangos működés teszteléséhez kapcsolja be az IC 567 ultrahangos generátor áramkört, és mozgassa az adó piezo-ját a területen keresztül. A minimális beállítástól kezdve finomhangolja az R5-et apránként, amíg nem tud semmit hallgatni a hangszóróról. Ennek az áramkör kimeneti frekvenciáját körülbelül 16 és 20 kHz-re kell rögzítenie, attól függően, hogy a füle mennyire érzékeny a nagyfrekvenciára.

Most kapcsolja be az ultrahangos vevő áramkört, és helyezze a piezo jelátalakítót körülbelül 12 hüvelyk távolságra a generátor hangszórójától, bár pontosan ugyanabba az irányba van beállítva. Állítsa be a vevőt R5-en keresztül, kezdve a minimális frekvenciaponttól (amely megfelel a pot maximális ellenállási tartományának), és apránként maximalizálja a frekvenciát, amíg meg nem látja, hogy a vevő LED-je éppen világít.

Ha azt látja, hogy a vevő nem reagál az adó kimeneti jeleire, próbálja pontosan megcélozni a vevő piezo-ját a generátor hangszórójára, és folytassa ezt kitartóan. Amint a vevő észleli a jelet, és a LED kigyullad, mozgassa a két Tx / Rx piezót legalább tíz lábnyival távolabb, és kezdje el újra a finomhangolást.

Miután megállapította, hogy minden kielégítően működik, használhatja az adó mellékelt távíró gombját (opcionális a 7. tűnél), és ellenőrizheti a vevő LED-válaszát.

A LED-nek erre válaszolnia kell a pont-és kötőjel stílusban történő villogással, ahogy megérintette a távíró billentyű segítségével. Ennek az ultrahangos generátornak / vevőkészletnek egy további alkalmazása lehet egyszerű betörésjelző érzékelő.

Csatlakoztasson egy 5 V-os relét a vevő LM567 8. tűjére és az akkumulátor pozitív pólusára. Rendezze el a Tx és az Rx piezo készülékeket egymástól megközelítőleg egy lábnyira és ugyanazon az úton fókuszálva, de távol a közeli tárgyaktól.

Ha egy személy a hangszórópár közvetlen közelében és előtt áll, az ultrahangos frekvencia visszaverődik, és a vevő reléjét bekapcsolja. A relé kimeneti érintkezőit riasztó vagy sziréna bekapcsolására lehet alkalmazni.

5) Nagyon érzékeny ultrahangos vevő áramkör

Az utolsó ultrahangos vevő áramkör valójában egy rendkívül érzékeny ultrahangos vevő, amely szinte bármit képes felvenni az ultrahangos frekvenciatartományon belül. Esetleg meghallgathatja rovarokat, denevérkommunikációt, motorokat stb. Az ötlet a fent ismertetett ultrahangos generátorokkal együtt is használható kiváló minőségű ultrahangos rendszerek kifejlesztésére.

A tervezés, a közvetlen átalakítás elvével működik. A Q1 és Q2 tranzisztorok fokozzák a piezo hangszóró által észlelt ultrahangos jeleket. A Q2 kollektor kimenetét ezután a JFET (Q3) bemenet meghajtására használják, amely összekapcsoltan látható, mint egy termékdetektor áramkör.

Ebben a koncepcióban a PLL (U1) fokozatot egy hangolható heterodin oszcillátorhoz hasonlóan alkalmazzák, amely emellett táplálja a JFET detektor áramkör bemenetét. A bejövő ultrahangos jel kombinálódik a heterodin-oszcillátor frekvenciájával, amely összeg és különbség frekvenciát generál.

A nagyfrekvenciás elemet a C3, R8 és C6 komponens hálózaton keresztül kiszűrjük. A megmaradt alacsony frekvenciájú kimenet az LM386 audióerősítő bemenetén keresztül juthat be. Hangszóró vagy fejhallgató csatlakoztatható az áramkör kimenetéhez.

6) Egy másik ultrahangos vevő áramkör a 20 kHz-es tartomány feletti hangok hallgatásához

A fülünk frekvencia érzékelési tartománya alig éri el a 13 kHz frekvenciát. Az ultrahangos detektor feladata ennek a korlátozásnak a kiküszöbölése a magas frekvenciájú zajok, például kutyafütyülések, alig hallható gázszivárgások, denevércsöpögés és számos mesterséges ultrahangos hang, például enyhén kopogtató újságok frekvenciájának megváltoztatásával.

A bemeneti jelátalakító által észlelt „ultrahang” felerősödik és a termékdetektorba kerül. Hihetetlen multivibrátort tartalmaz, mivel a BFO stabilitás nem sok jelentőségű lehet. A szükséges jelkülönbség mellett az áramkör önmagában generálja a BFO jelet, valamint az összegző frekvenciát, amelyet ezután egy 4 kHz-en rögzített aluláteresztő szűrőn belül fejez be.

Az itt kapott jel ismét fel van erősítve, hogy működjön egy fejhallgató. Az áramkör körülbelül 8 milliamperrel működik, ezért könnyen táplálható egy 9 V-os szárazelemről.