Gönderi, hedeflenen bir nokta veya bölge üzerinden bir ses frekansı iletmek için kullanılabilen, parametrik hoparlör olarak da adlandırılan ultrasonik yönlendirmeli bir hoparlör sisteminin yapısını açıklar, böylece tam olarak o noktada bulunan kişi sesi duyabilirken, yanındaki kişi kendisi ya da bölgenin hemen dışında tamamen dokunulmamış ve işlemlerden habersiz kalır.

Kazunori Miura (Japonya) tarafından icat edildi ve inşa edildi

Uzun Menzilli Akustik Cihazın test edilmesinden elde edilen olağanüstü sonuçlar (LRAD) American Technology Corporation'a yeni bir isim alması için ilham verdi ve 25 Mart 2010'da LRAD şirketi olarak değiştirildi. Audio Spotlight olarak da adlandırılan bu Holosonic Research Labs, Inc'in bir ürünüdür ve askeri olmayan uygulamalar için kullanılmaktadır.

Cihaz, yalnızca hedeflenen alan üzerinde yoğun şekilde odaklanmış ses ışınları oluşturacak şekilde tasarlanmıştır. Ünite, müzeler, kütüphaneler, sergi galerileri gibi, ses ışınının bir uyarı mesajı göndermek veya belirli bir hata yapan kişiye talimat vermek için kullanılabileceği, diğerlerinin ise mükemmel bir sessizlik içinde devam etmesine izin verilen yerlerde çok uygun olabilir.

Böylesine parametrik bir hoparlör sisteminden gelen odaklanmış ses efektleri o kadar doğrudur ki, onunla hedeflenen herhangi biri, hemen yanındaki adam tamamen habersizken sadece kendisi tarafından duyulan odaklanmış ses içeriğini deneyimlemek için büyük bir şaşkınlığa kapılır.

Parametrik Hoparlörün Çalışma Prensibi

Parametrik hoparlör teknolojisi, neredeyse görüş hattından geçme özelliğine sahip süpersonik aralıktaki ses dalgalarını kullanır.

Bununla birlikte, süpersonik aralığın 20kHz işaretinin (kesin olarak 40kHz) çok ötesinde olabileceğinden, insan kulağı tarafından kesinlikle duyulamayacağı merak edilebilir, bu durumda sistem, odaklanmış alanda dalgaları nasıl duyulabilir hale getirebilir?

Bunu uygulamanın bir yöntemi, biri 1kHz'lik bir ses frekansına sahip olan ve iki 40kHz içeriğin birbirini iptal ettiği ve bu belirli noktada duyulabilir olan 1kHz frekansı bırakarak yönlendirilen noktada buluşmak üzere açılı olan iki 40kHz huzme kullanmaktır.

Fikir basit görünebilir, ancak sonuç, yönlendirilen noktadaki düşük ses seviyesi nedeniyle çok verimsiz olabilir, hedeflenen insanları sersemletmek veya etkisiz hale getirmek için yeterince iyi olmayabilir, LRAD'ın aksine.

Süpersonik dalgaları kullanarak sesli yönlendirici ses üretmenin diğer modern yöntemleri genlik modülasyonu (AM), çift yan bant modülasyonu (DSB), tek yan bant modülasyonu (SSB), frekans modülasyonu (FM), tüm kavramlar yakın zamanda araştırılan parametrik hoparlör sistemi teknolojisine bağlıdır. .

Söylemeye gerek yok, 110 dB + süpersonik bir dalga, uzun bir hava kütlesi 'tüpü' boyunca yayılma sırasında ses kuvveti dağılımı ile tekdüze olmayabilir.

Ses basıncının tekdüzeli olmamasından dolayı, müzeler, galeriler vb. Gibi huzurlu yerlerdeki uygulamalar için son derece istenmeyen olabilecek büyük miktarda bozulma yaşanabilir.

Yukarıdaki doğrusal olmayan yanıt, hava moleküllerinin, molekülleri sıkıştırmak için geçen süreye kıyasla kendilerini önceki orijinal yoğunluğuna göre düzenlemek için nispeten daha fazla zaman alması nedeniyle üretilir. Daha yüksek basınçlarla oluşturulan ses, moleküller sıkıştırılanlarla çarpışırken şok dalgaları oluşturma eğiliminde olan daha yüksek frekanslara da neden olur.

“sudan oksijen nasıl çıkarılır ”

Kesin olmak gerekirse, duyulabilir içerik tamamen 'geri dönmeyen' titreşen hava molekülleri tarafından oluşturulduğundan, bu nedenle sesin frekansı arttığında, tekdüzelik olmama, en iyi olabilecek etki nedeniyle distorsiyonu çok duyulabilir hale getirmeye zorlar. 'hava viskozitesi' olarak tanımlanır.

Bu nedenle üretici, minimum bozulma ile çok daha gelişmiş ses üretimi içeren DSP direktifi hoparlör konseptine başvurur.

Yukarıdakiler, tek yönlü ve net ses noktaları elde etmek için oldukça gelişmiş parametrik dönüştürücü hoparlör düzenlemesinin dahil edilmesiyle tamamlanmaktadır.
Bu parametrik hoparlörler tarafından yaratılan yüksek yönlülük, aynı zamanda, bir matris düzenlemesi yoluyla bu dönüştürücülerin çok sayıda eklenmesiyle gerekli spesifikasyona göre genişletilebilen küçük bant genişliği özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

Parametrik 2 Kanallı Hoparlör Modülatör Kavramını Anlamak

DSB, analog anahtarlama devreleri kullanılarak kolayca yürütülebilir. Mucit başlangıçta bunu denedi ve yüksek bir ses elde edebilmesine rağmen, çok fazla distorsiyona eşlik etti.

Daha sonra, FM teknolojisine benzer konsepti kullanan bir PWM devresi denendi, ancak ortaya çıkan ses çıkışı çok farklı ve distorsiyonsuz olmasına rağmen, yoğunluğun DSB'ye kıyasla çok daha zayıf olduğu bulundu.

Dezavantaj nihayetinde, her bir dizi paralel bağlanmış 50 adede kadar 40 kHz transdüser içeren çift kanallı bir transdüser dizisi düzenlenerek çözüldü.

Ses Spotlight Devresini Anlamak

Aşağıda gösterilen parametrik hoparlör veya ultrasonik yönerge hoparlör devresine atıfta bulunarak, PWM üreteci IC TL494 etrafında yapılandırılmış standart bir PWM devresi görüyoruz.

Bu PWM aşamasından çıkan çıktı, özel IR2111 IC kullanılarak yarım köprü mosfet sürücü aşamasına beslenir.

IC TL494, frekansı harici bir R / C ağı üzerinden ayarlanabilen yerleşik bir osilatöre sahiptir, burada önceden ayarlanmış R2 ve C1 ile temsil edilir. Temel salınım frekansı R1 tarafından ayarlanır ve ayarlanırken, optimum aralık kullanıcı tarafından R1 ve R2'nin uygun şekilde ayarlanmasıyla belirlenir.

Yukarıda ayarlanan PWM frekansına yönlendirilmesi ve bindirilmesi gereken ses girişi K2'ye uygulanır. Ses girişinin LM386 gibi küçük bir amplifikatör kullanılarak yeterince güçlendirilmesi ve bir ses cihazının kulaklık soketi aracılığıyla sağlanmaması gerektiğini unutmayın.

PWM aşamasından gelen çıktı, bir ikiz yarım köprü IC kurulumu üzerinden beslendiğinden, son yükseltilmiş süpersonik parametrik çıktılar, gösterilen 4 fets boyunca iki çıkış aracılığıyla elde edilebilir.

Güçlendirilmiş çıkışlar, optimize edici bir indüktör aracılığıyla oldukça özelleşmiş 40 kHz piezo dönüştürücüler dizisine beslenir. Dönüştürücü dizilerinin her biri, paralel bir bağlantıyla düzenlenmiş toplam 200 dönüştürücüden oluşabilir.

Mosfetler normalde ayrı bir 24V DC kaynaktan türetilebilen piezoları sürmek için 24V DC besleme ile beslenir.

Piyasada bu tür çok sayıda dönüştürücü bulunabilir, bu nedenle seçenek, herhangi bir belirli tür veya derecelendirmeyle sınırlı değildir. Yazar, tipik olarak 40 kHz frekans spesifikasyonu ile atanan 16 mm çapında piezoları tercih etti.

Her kanal, yüksek seviyeli kargaşanın ortasında dış mekanlarda kullanıldığında makul bir yanıt oluşturmak için bunlardan en az 100 tane içermelidir.

Dönüştürücü Aralığı Çok Önemlidir

Transdüserler arasındaki boşluk, her birinin yarattığı fazın bitişik birimler tarafından bozulmaması veya iptal edilmemesi için çok önemlidir. Dalga boyu sadece 8 mm olduğundan, 1 mm bile konumlandırma hatası, faz hatası ve SPL kaybı nedeniyle önemli ölçüde daha düşük bir yoğunluğa neden olabilir.

Teknik olarak, bir ultrasonik dönüştürücü, bir kapasitörün davranışını taklit eder ve bu nedenle, seri halinde bir indüktör dahil edilerek rezonansa zorlanabilir.

Bu nedenle, dönüştürücüleri en yüksek performans sınırlarına optimize etmek için bu özelliği elde etmek için seri olarak bir indüktör dahil ettik.

Rezonans Frekansının Hesaplanması

Dönüştürücünün rezonans frekansı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

fr = 1 / (2pi x LC)

40 kHz transdüserlerin dahili kapasitansı 2 ila 3nF civarında olabilir, bu nedenle paralel olarak 50 tanesi yaklaşık 0.1 uF ila 0.15 uF arasında bir net kapasitans ile sonuçlanacaktır.

Yukarıdaki formülde bu rakamı kullanarak, indüktör değerinin A ve B'deki mosfet sürücü çıkışları ile seriye dahil edilmesi gereken 60 ila 160 uH arasında olmasını elde ederiz.

İndüktör, aşağıdaki şekilde görülebileceği gibi bir ferrit çubuk kullanır. Kullanıcı, optimum noktaya ulaşılana kadar çubuğu bobin içinde kaydırarak ayarlayarak rezonans tepkisini zirveye çıkarabilir.

Devre şeması

ultrasonik yönerge hoparlör sistemi veya parametrik hoparlör devresi

Devre fikri izniyle: Elektor elektroniği.

Prototipimde, tek bir ortak 12V kaynağı ile gerekli amplifikasyon için aşağıda gösterildiği gibi bir ses transformatörü ile deneyler yaptım. Herhangi bir rezonans kapasitör kullanmadım, bu nedenle amplifikasyon çok düşüktü.

Etkiyi dönüştürücü ile tam olarak düz bir çizginin 1 fit mesafesinden duyabiliyordum. Hafif bir hareket bile sesin kaybolmasına neden oldu.

Hoparlör İndüktörü (Küçük Ses Çıkış Transformatörü):

Transformatör ve transdüserler nasıl bağlanır

Transdüser kablolama detayları aşağıda verilen şekilde görülebilir, devrenin A ve B noktalarına bağlanmak için bu kurulumlardan ikisine ihtiyacınız olacaktır.

Transformatör uygun olabilir yükseltici transformatör kaç transdüserin seçildiğine bağlı olarak.

Prototip Resmi : Yukarıdaki parametrik hoparlör devresi, tam olarak makale açıklamasında belirtildiği gibi yanıt veren 4 ultrasonik dönüştürücü kullanılarak benim tarafımdan başarıyla test edildi ve onaylandı. Bununla birlikte, yalnızca 4 sensör kullanıldığından çıkış çok düşüktü ve yalnızca bir metre uzaklıktan duyulabiliyordu.