Cele mai bune 6 proiecte de circuite cu ultrasunete pentru hobbyiști și ingineri

Postul discută despre 6 proiecte de circuite de transmisie și receptor cu ultrasunete foarte utile, dar simple, care pot fi utilizate pentru multe aplicații cruciale, cum ar fi telecomandă cu ultrasunete , alarme antiefracție, încuietori electronice ale ușilor și pentru ascultarea frecvențelor din gama cu ultrasunete care sunt în mod normal inaudibile pentru urechile umane.

Introducere

Multe dispozitive comerciale cu ultrasunete funcționează cu o frecvență prestabilită și utilizează traductoare care sunt făcute să atingă vârful sau să rezoneze la frecvența specifică. Lățimea de bandă limitată și prețul majorității acestor traductoare îi fac să devină nepotrivite pentru implementările hobby și DIY.

Dar, de fapt, aceasta nu este o problemă, din moment ce practic difuzor piezo ar putea fi aplicat ca un traductor cu ultrasunete pentru ambele, sub forma unui dispozitiv de ieșire transmițător și, de asemenea, ca senzor receptor.

Deși eficiența difuzoarelor piezo nu poate fi comparată cu eficiența unui traductor specializat, industrial, ca proiect de hobby și distracție, acestea pot funcționa perfect. Dispozitivul pe care l-am folosit cu circuitele explicate mai jos a fost un tweeter piezo de 33/4 inch, care este disponibil de la majoritatea magazinelor online.

1) Cel mai simplu generator de ultrasunete

Figura.1 Acest ultrasunet simplu
generatorul poate fi construit fără mari dificultăți
și foarte repede.

Primul nostru circuit, este prezentat în Fig de mai sus, este un generator cu ultrasunete care folosește binecunoscutul 555 cronometru IC într-un circuit multivibrator reglabil cu frecvență reglabilă. Proiectarea emite un semnal de undă pătrată care, funcționează cu R2, pentru reglarea în jurul unui interval de frecvență de la 12 kHz la peste 50 kHz.

Această gamă de frecvență poate fi ajustată cu ușurință prin modificarea valorii condensatorului C1, care folosește o valoare mai mică, va face ca gama să crească, în timp ce o valoare mai mare va face gama mult mai mică.

2) Generator cu ultrasunete cu ciclu fix de 50%

Următorul generator cu ultrasunete, dezvăluit în Fig. 2 de mai sus, folosește 6 porți tampon ale unui CI solitar 4049 CMOS de inversare a tamponului.

Câteva dintre tampoane, U1a și U1b, pot fi văzute atașate într-o frecvență variabilă oscilator astabil circuit cu un ciclu de funcționare de 50%, ieșire cu undă pătrată.

Restul celor 4 tampoane conectate în paralel pentru a îmbunătăți ieșirea peste elementul piezo conectat. Gama de frecvență a acestui generator de ultrasunete mult mai bună este aproximativ similară cu versiunea precedentă IC 555. Cu toate acestea, avantajul major al acestui design este ciclul său de funcționare precis de 50% în jurul întregii game de frecvențe.

Acestea fiind spuse, gama de frecvențe ar putea fi crescută prin scăderea valorii condensatorului C1, iar frecvența poate fi redusă utilizând valori mai mari pentru C1. Potențiometrul de 100k, împreună cu rezistorul R3, fixează frecvența de ieșire.

3) Generator cu ultrasunete PLL

Circuit generator cu ultrasunete precis și puternic folosind IC PLL LM567 și driverul piezo cu ieșire push pull

IC LM567 cu fază de blocare (PLL) este utilizat pentru generarea frecvenței cu ultrasunete în cel de-al treilea concept al nostru, așa cum s-a dovedit în figura de mai sus 3. Acest circuit oferă o serie de caracteristici mai bune decât cele două concepte cu ultrasunete anterioare.

În primul rând, oscilatorul încorporat al IC 567 este dezvoltat pentru a funcționa într-un spectru de frecvențe incredibil de mare, de sub 1 Hz și până la 500 kHz. Forma de undă de ieșire a generatorului, la pinul 5, prezintă o simetrie remarcabilă în toată gama sa de performanță.

Generatorul oferă în plus o ieșire crescută în comparație cu alte două circuite din motivul că ieșirea este potrivită mult cu impedanța tweeterului piezo (SPKR1).

Ieșirea circuitului ar putea fi modificată prin aproximativ 10 kHz la peste 100 kHz lucrul cu potențiometru R5. Tranzistorul Q1 este conectat ca un circuit colector comun, pentru a menține ieșirea 567 la distanță, precum și pentru a conduce circuitul amplificator de ieșire care este creat folosind tranzistoarele Q2 și Q3. Circuitul ar putea fi transformat într-un transmițător cu ultrasunete cw prin ruperea conexiunii pin 7 a IC-ului și inserarea unei chei de comutare în serie.

În acest caz, veți avea nevoie de o formă de receptor cu ultrasunete pentru a auzi semnalele și asta este exact ceea ce vom discuta în următorul nostru circuit.

4) Circuite receptoare cu ultrasunete

Acest receptor cu ultrasunete reglabil IC 567 poate fi asociat cu
a explicat emițătorul cu ultrasunete LM 567 pentru cele mai bune rezultate.

În schema de mai sus este prezentat un circuit receptor cu ultrasunete care utilizează un IC PL7 567 care are o capacitate de reglare a frecvenței. Circuitul oscilator reglabil al IC este identic cu circuitul generator anterior și gestionează exact același interval de frecvență. Un LED este poziționat la pinul detector pin 8 al IC-ului, care indică rapid semnalele detectate.

Tranzistorul Q1 este poziționat pentru a amplifica semnalele ultrasonice minute detectate de dispozitivul piezo și le transmite către PLL.

Cum se testează

Pentru a testa funcționarea cu ultrasunete, porniți circuitul generatorului cu ultrasunete IC 567 și deplasați transmițătorul piezo prin zonă. Începând cu setarea minimă, reglați R5 bit cu bit până când nu puteți asculta nimic din difuzor. Aceasta ar trebui să fixeze frecvența de ieșire a circuitului aproximativ la 16 și 20 kHz, în funcție de sensibilitatea urechii la frecvență înaltă.

Acum, porniți circuitul receptorului cu ultrasunete și poziționați traductorul piezo la aproximativ 12 inci distanță de difuzorul generatorului, deși îl vizați exact în aceeași direcție. Reglați receptorul prin R5, începând de la punctul minim de frecvență (care corespunde cu gama maximă de rezistență a potului) și, încetul cu încetul, maximizați frecvența până când vedeți LED-ul receptorului doar aprins.

Dacă vedeți că receptorul nu răspunde la semnalele de ieșire ale emițătorului, încercați să vizați piezo cu precizie difuzorul generatorului și continuați să faceți acest lucru persistent. De îndată ce receptorul detectează semnalul și LED-ul se aprinde, îndepărtați cele două piese Tx / Rx cu cel puțin zece picioare și începeți din nou reglajul fin.

Odată ce ați descoperit că toate funcționează în mod satisfăcător, puteți utiliza cheia de telegraf atașată a emițătorului (opțională la pinul 7) și puteți verifica răspunsul LED-ului de pe receptor.

LED-ul trebuie să răspundă la acest lucru intermitent în stilul punct și liniuță, așa cum a fost atins de dvs. utilizând tasta telegrafă. O aplicație suplimentară a acestui set de generatoare / receptoare cu ultrasunete poate fi sub forma unui senzor direct de alarmă antiefracție.

Atașați un releu de 5 V peste pinul 8 al receptorului LM567 și polul pozitiv al bateriei. Aranjați dispozitivele piezo-Tx și Rx la aproximativ un picior distanță și focalizate pe aceeași cale, dar departe de orice obiect din apropiere.

Dacă o persoană se află în imediata apropiere și în partea din față a unei perechi de difuzoare, frecvența cu ultrasunete va fi reflectată în spate, declanșând releul receptorului să pornească. Contactele de ieșire ale releului ar putea fi aplicate pentru a porni o alarmă sau un dispozitiv cu sirenă.

5) Circuitul receptorului cu ultrasunete foarte sensibil

Ultimul design al circuitului receptorului cu ultrasunete este de fapt un receptor cu ultrasunete extrem de sensibil, care poate prelua cu ușurință aproape orice în intervalul de frecvență cu ultrasunete. Puteți asculta insecte, comunicări cu lilieci, motoare etc. Ideea ar putea fi folosită împreună cu generatoarele cu ultrasunete explicate mai sus pentru dezvoltarea sistemelor cu ultrasunete de înaltă calitate.

Proiectarea funcționează folosind principiul conversiei directe. Tranzistoarele Q1 și Q2 stimulează semnalele ultrasonice detectate de difuzorul piezo. Ieșirea colectorului Q2 este apoi utilizată pentru a conduce intrarea JFET (Q3), care poate fi văzută conectată ca un circuit detector de produs.

Etapa PLL (U1) din acest concept este utilizată ca un oscilator heterodin reglabil care alimentează suplimentar intrarea circuitului detector JFET. Semnalul ultrasonic de intrare se combină cu frecvența oscilatorului heterodin generând o sumă și diferența de frecvență.

Elementul de înaltă frecvență este filtrat prin rețeaua componentă C3, R8 și C6. Ieșirea rămasă de frecvență joasă este permisă să intre pe intrarea amplificatorului audio LM386. Un difuzor sau căști ar putea fi atașate la ieșirea audio a circuitului.

6) Un alt circuit de recepție cu ultrasunete pentru ascultarea sunetelor de peste 20 kHz

Gama de detectare a frecvenței urechii noastre este de până la 13 kHz frecvență. Funcția detectorului cu ultrasunete este de a învinge această limitare prin comutarea frecvenței zgomotelor de înaltă frecvență, de exemplu, fluierele câinilor, scurgerile de gaz abia audibile, sunetul liliecilor și mai multe sunete artificiale cu ultrasunete, de exemplu, atingând ușor un ziar.

„Ecografia” detectată de traductorul de intrare este amplificată și alimentată către un detector de produs. Este inclus un multivibrator astabil, deoarece stabilitatea BFO poate să nu aibă o semnificație prea mare. În plus pentru diferențialul de semnal necesar, circuitul generează suplimentar semnalul BFO ​​pe cont propriu, precum și frecvența de însumare, care este apoi terminată într-un filtru trece jos fixat la 4 kHz.

Semnalul rezultat aici este din nou amplificat pentru a opera un set de căști. Circuitul funcționează cu aproximativ 8 miliamperi, prin urmare poate fi alimentat cu ușurință de la o baterie uscată de 9 V.