Hobiler ve Mühendisler için En İyi 6 Ultrasonik Devre Projesi

Gönderi, birçok önemli uygulama için kullanılabilecek çok kullanışlı ancak basit bir ultrasonik verici ve alıcı devre projesini tartışıyor. ultrasonik uzaktan kumanda , hırsız alarmları, elektronik kapı kilitleri ve normalde insan kulağı tarafından duyulamayan ultrasonik aralıktaki frekansları dinlemek için.

Giriş

Birçok ticari ultrasonik aygıt, önceden belirlenmiş bir frekansla çalışır ve belirli bir frekansta zirve yapmak veya yankılanmak için yapılan dönüştürücüleri kullanır. Bu tür dönüştürücülerin çoğunun sınırlı bant genişliği ve fiyatı, bunların hobi ve DIY uygulamaları için uygunsuz hale gelmesine neden olur.

Ama aslında bu bir sorun değil, çünkü neredeyse her piezo hoparlör hem bir verici çıkış cihazı şeklinde hem de alıcı sensörü olarak ultrasonik bir dönüştürücü gibi uygulanabilir.

Piezo hoparlörlerin verimliliği, özel, endüstriyel bir dönüştürücünün verimliliği ile karşılaştırılamasa da, hobi ve eğlenceli bir proje olarak mükemmel bir şekilde çalışabilir. Aşağıda açıklanan devrelerle kullandığımız cihaz, çoğu çevrimiçi mağazada bulunan 33/4 inçlik bir piezo tweeter'dı.

1) En Basit Ultrasonik Jeneratör

Şekil.1 Bu basit ultrasonik
jeneratör çok zorlanmadan inşa edilebilir
ve çok hızlı.

İlk devremiz, yukarıdaki Şekilde gösterilmiştir, iyi bilinenleri kullanan bir ultrasonik jeneratördür. 555 IC zamanlayıcı ayarlanabilir bir frekans kararsız multivibratör devresinde. Tasarım, 12 kHz ila 50 kHz arasındaki bir frekans aralığında ayarlama yapmak için R2 ile çalışan bir kare dalga sinyali çıkarır.

Bu frekans aralığı, C1 kapasitörünün değerini değiştirerek kolaylıkla ayarlanabilir. Daha düşük bir değer kullanmak, aralığın daha yüksek olmasına neden olurken, daha büyük bir değer aralığı çok daha küçük hale getirecektir.

2) Sabit% 50 Görev Döngüsüne Sahip Ultrasonik Jeneratör

Yukarıdaki Şekil 2'de ortaya çıkan bir sonraki ultrasonik jeneratör, tek bir 4049 CMOS ters çevirme tamponu IC'sinin 6 tampon geçidini kullanır.

Bir çift tampon, U1a ve U1b, değişken bir frekans içinde eklenmiş olarak görülebilir. kararsız osilatör % 50 görev döngüsüne sahip devre, kare dalga çıkışı.

4 tamponun geri kalanı, bağlı piezo elemanı üzerinden çıkışı artırmak için paralel olarak bağlanmıştır. Bu çok daha iyi ultrasonik jeneratörün frekans aralığı, önceki IC 555 versiyonuna yaklaşık olarak benzer. Bununla birlikte, bu tasarımın en büyük avantajı, tam frekans aralığı etrafında% 50'lik doğru görev döngüsüdür.

Bununla birlikte, C1 kapasitör değeri düşürülerek frekans aralığı yükseltilebilir ve C1 için daha yüksek değerler kullanılarak frekans düşürülebilir. 100k potansiyometre, direnç R3 ile birlikte çıkış frekansını sabitler.

3) PLL Ultrasonik Jeneratör

PLL LM567 IC kullanan doğru ve güçlü ultrasonik jeneratör devresi ve itme çekme çıkışı piezo sürücüsü

LM567 faz kilitli döngü (PLL) IC yukarıdaki şekil 3'te kanıtlandığı gibi 3. konseptimizde ultrasonik frekans oluşturmak için kullanılır. Bu devre, önceki iki ultrasonik kavramdan daha iyi bir dizi özellik sağlar.

Birincisi, IC 567'nin dahili osilatörü, 1 Hz'nin altında ve 500 kHz'ye kadar çıkan inanılmaz derecede geniş bir frekans spektrumunda çalışmak üzere geliştirildi. Jeneratörün çıkış dalga biçimi, pim 5'te, tüm performans aralığı boyunca olağanüstü simetri sergiler.

Jeneratör ayrıca, çıkışın piezo tweeter'ın (SPKR1) empedansına çok yakın olması nedeniyle diğer iki devreye kıyasla daha yüksek bir çıkış sağlar.

Devrenin çıkışı yaklaşık 10 kHz'den 100 kHz'den daha fazlasına ayarlanabilir. potansiyometre ile çalışmak R5. Transistör Q1, 567'nin çıkışını uzak tutmak ve ayrıca Q2 ve Q3 transistörleri kullanılarak oluşturulan çıkış amplifikatör devresini sürmek için ortak bir kolektör devresi gibi bağlanmıştır. Devre, IC'nin pim 7 bağlantısını keserek ve seri olarak bir anahtar anahtarı takarak bir ultrasonik cw vericisine dönüştürülebilir.

Bu durumda, sinyalleri duymak için bir tür ultrasonik alıcıya ihtiyacınız olacaktır ve bu, bir sonraki devremizde tam olarak tartışacağımız şeydir.

4) Ultrasonik Alıcı Devreleri

Bu ayarlanabilir IC 567 ultrasonik alıcı,
En iyi sonuçlar için LM 567 ultrasonik vericiyi açıkladı.

Bir frekans ayarlama özelliğine sahip bir 567 PLL IC kullanan bir ultrasonik alıcı devresi yukarıdaki diyagramda gösterilmektedir. IC'nin ayarlanabilir osilatör devresi, önceki jeneratör devresiyle aynıdır ve tamamen aynı frekans aralığını işler. Algılanan sinyalleri hızlı bir şekilde gösteren IC'nin pim 8 detektör piminde bir LED konumlandırılmıştır.

Transistör Q1, piezo cihazı tarafından tespit edilen dakika ultrasonik sinyallerini yükseltmek ve bunları PLL'ye iletmek için konumlandırılmıştır.

Nasıl Test Edilir

Ultrasonik çalışmayı test etmek için, IC 567 ultrasonik jeneratör devresini açın ve verici piezo'yu alan boyunca hareket ettirin. Minimum ayardan başlayarak, hoparlörden hiçbir şey dinleyemeyene kadar R5'e parça parça ince ayar yapın. Bu, kulağınızın yüksek frekansa duyarlılığına bağlı olarak devrenin çıkış frekansını yaklaşık 16 ve 20 kHz'e sabitlemelidir.

Şimdi, ultrasonik alıcı devresini açın ve piezo dönüştürücüsünü, aynı yönde olmasına rağmen jeneratörün hoparlöründen yaklaşık 12 inç uzağa yerleştirin. Alıcıyı, minimum frekans noktasından başlayarak (potun maksimum direnç aralığına karşılık gelir) R5 ile ayarlayın ve alıcının LED'inin sadece yandığını görene kadar frekansı azar azar maksimize edin.

Alıcının verici çıkış sinyallerine yanıt vermediğini görürseniz, alıcının piezosunu jeneratörün hoparlörüne doğru bir şekilde hedeflemeyi deneyin ve bunu ısrarla yapmaya devam edin. Alıcı sinyali algıladığında ve LED yanar yanmaz, iki Tx / Rx piezo'yu minimum on fit uzağa hareket ettirin ve ince ayar yapmaya yeniden başlayın.

Her şeyin tatmin edici bir şekilde çalıştığını bulduğunuzda, vericiye takılı telgraf anahtarını (pim 7'de isteğe bağlı) kullanabilir ve alıcıdaki LED yanıtını kontrol edebilirsiniz.

LED, telgraf tuşunu kullanarak sizin tarafınızdan dokunulduğunda nokta ve çizgi tarzında yanıp sönerek buna yanıt vermelidir. Bu ultrasonik jeneratör / alıcı setinin ek bir uygulaması, basit bir hırsız alarm sensörü şeklinde olabilir.

Alıcının LM567'sinin 8 numaralı pimi ile pilin pozitif kutbuna 5 V'luk bir röle bağlayın. Tx ve Rx piezo cihazlarını yaklaşık bir fit uzakta ve aynı yola odaklanmış, ancak yakındaki herhangi bir nesneden uzak olacak şekilde düzenleyin.

Bir kişi bir çift hoparlörün yakınına ve ön tarafına giderse, ultrasonik frekans geri yansıtılarak alıcının rölesinin AÇIK konuma geçmesini tetikler. Rölenin çıkış kontakları, bir alarmı veya bir siren cihazını açmak için uygulanabilir.

5) Son Derece Hassas Ultrasonik Alıcı Devresi

Son ultrasonik alıcı devre tasarımı, aslında ultrasonik frekans aralığı içindeki hemen hemen her şeyi kolayca alabilen son derece hassas bir ultrasonik alıcıdır. Muhtemelen böcekleri, yarasa iletişimlerini, motorları vb. Dinleyebilirsiniz. Bu fikir aynı zamanda yüksek kaliteli ultrasonik sistemler geliştirmek için yukarıda açıklanan ultrasonik jeneratörlerle birlikte kullanılabilir.

Tasarım, doğrudan dönüşüm prensibini kullanarak çalışır. Transistörler Q1 ve Q2, piezo hoparlör tarafından algılanan ultrasonik sinyalleri artırır. Q2'nin toplayıcı çıkışı daha sonra bir ürün dedektör devresi gibi bağlanmış olarak görülebilen JFET (Q3) girişini sürmek için kullanılır.

Bu konseptteki PLL (U1) aşaması, ek olarak JFET detektör devresinin girişini besleyen ayarlanabilir bir heterodin osilatör gibi kullanılır. Gelen ultrasonik sinyal, heterodin osilatörün frekansı ile birleşerek bir toplam ve fark frekansı oluşturur.

Yüksek frekans elemanı, C3, R8 ve C6 bileşen ağı aracılığıyla filtrelenir. Kalan düşük frekans çıkışının LM386 ses amplifikatörü girişine girmesine izin verilir. Devrenin ses çıkışına bir hoparlör veya kulaklık takılabilir.

6) 20 kHz aralığının üzerindeki Sesleri dinlemek için başka bir Ultrasonik Alıcı Devresi

Kulağımızın frekans algılama aralığı neredeyse 13 kHz frekansa kadar çıkmıyor. Ultrason detektörünün işlevi, örneğin köpek düdükleri, zar zor duyulabilen gaz sızıntıları, yarasa biplemesi ve örneğin bir gazeteye hafifçe vurma gibi birkaç yapay ultrasonik ses gibi yüksek frekanslı seslerin frekansını değiştirerek bu sınırlamayı ortadan kaldırmaktır.

Giriş dönüştürücüsü tarafından tespit edilen 'ultrason' güçlendirilir ve bir ürün detektörüne beslenir. Kararsız bir multivibratör dahil edilmiştir çünkü BFO stabilitesi çok önemli olmayabilir. Gerekli sinyal farkına ek olarak, devre ek olarak kendi başına BFO sinyalini ve toplama frekansını üretir ve bu daha sonra 4 kHz'de sabitlenmiş bir düşük geçiş filtresi içinde sonlandırılır.

Burada ortaya çıkan sinyal, bir kulaklık setini çalıştırmak için yine güçlendirilir. Devre yaklaşık 8 miliamper ile çalışır, bu nedenle 9 V'luk bir kuru pilden kolayca çalıştırılabilir.