6 beste ultrasone circuitprojecten voor hobbyisten en ingenieurs

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





De post bespreekt een 6 zeer nuttige maar eenvoudige ultrasone zender- en ontvangercircuitprojecten die voor veel cruciale toepassingen kunnen worden gebruikt, zoals ultrasone afstandsbediening , inbraakalarmen, elektronische deursloten en voor het luisteren naar frequenties in het ultrasone bereik die normaal gesproken onhoorbaar zijn voor menselijke oren.

Invoering



Veel commerciële ultrasone gadgets werken met een vooraf bepaalde frequentie en maken gebruik van transducers die zijn gemaakt om te pieken of te resoneren op de specifieke frequentie. De beperkte bandbreedte en prijs van de meeste van dergelijke transducers zorgen ervoor dat ze ongeschikt worden voor hobby- en doe-het-zelf-implementaties.

Maar in feite is dat geen probleem, aangezien vrijwel elk probleem piëzo-luidspreker kan worden toegepast als een ultrasone transducer voor beide, in de vorm van een zenderuitvoerapparaat en ook als ontvangersensor.



Hoewel de efficiëntie van piëzo-luidsprekers niet te vergelijken is met de efficiëntie van een gespecialiseerde, industriële transducer, kunnen deze als hobby en leuk project perfect werken. Het apparaat dat we gebruikten met de hieronder toegelichte schakelingen was een 33/4 inch piëzo-tweeter die verkrijgbaar is bij de meeste online winkels.

1) Eenvoudigste ultrasone generator

Figuur.1 Deze eenvoudige ultrasone
generator kan zonder veel moeite worden geconstrueerd
en heel snel.

Ons allereerste circuit, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, is een ultrasone generator die gebruikmaakt van het bekende 555 IC-timer in een instabiel multivibratorcircuit met instelbare frequentie. Het ontwerp geeft een blokgolfsignaal uit dat, samen met R2, voor afstemming rond een frequentiebereik van 12 kHz tot meer dan 50 kHz.

Dit frequentiebereik kan eenvoudig worden aangepast door de waarde van condensator C1 te wijzigen, waarbij een lagere waarde ervoor zorgt dat het bereik hoger wordt, terwijl een grotere waarde het bereik veel kleiner maakt.

2) Ultrasone generator met vaste inschakelduur van 50%

De volgende ultrasone generator, onthuld in de bovenstaande figuur 2, maakt gebruik van 6 bufferpoorten van een solitaire 4049 CMOS inverterende buffer IC.

Een paar van de buffers, U1a en U1b, zijn verbonden met een variabele frequentie astabiele oscillator circuit met een inschakelduur van 50%, blokgolfuitgang.

De rest van de 4 buffers zijn allemaal parallel geschakeld om de output over het aangesloten piëzo-element te verbeteren. Het frequentiebereik van deze veel betere ultrasone generator is ongeveer gelijk aan de vorige IC 555-versie. Het grote voordeel van dit ontwerp is echter de nauwkeurige inschakelduur van 50% rond het volledige frequentiebereik.

Dat gezegd hebbende, zou het frequentiebereik hoger kunnen worden gemaakt door de condensator C1-waarde te verlagen, en de frequentie kan worden verlaagd door hogere waarden voor C1 te gebruiken. De 100k potentiometer, samen met weerstand R3, stelt de uitgangsfrequentie vast.

3) PLL Ultrasone generator

Nauwkeurig en krachtig ultrasoon generatorcircuit met behulp van PLL LM567 IC en piëzo-driver met push-pull-uitgang

De LM567 fasevergrendelde lus (PLL) IC wordt gebruikt voor het genereren van ultrasone frequentie in ons 3e concept, zoals bewezen in de bovenstaande afbeelding 3. Dit circuit biedt een aantal functies die beter zijn dan de vorige twee ultrasone concepten.

Ten eerste is de ingebouwde oscillator van de IC 567 ontwikkeld om binnen een ongelooflijk groot frequentiespectrum te werken, van minder dan 1 Hz tot wel 500 kHz. De uitgangsgolfvorm van de generator, op pin 5, vertoont uitstekende symmetrie over het hele prestatiebereik.

De generator geeft bovendien een verhoogde output in vergelijking met andere twee circuits, omdat de output veel nauw aansluit bij de impedantie van de piëzo-tweeter (SPKR1).

De output van het circuit kan worden getweakt door ongeveer 10 kHz tot meer dan 100 kHz werken met potentiometer R5. Transistor Q1 is aangesloten als een gemeenschappelijk collectorcircuit om de uitgang van de 567 op afstand te houden en om het uitgangsversterkercircuit aan te sturen dat is gemaakt met behulp van de transistors Q2 en Q3. Het circuit kan worden veranderd in een ultrasone cw-zender door de IC-pin 7-verbinding te verbreken en een schakelsleutel in serie te plaatsen.

In dat geval heeft u een of andere vorm van ultrasone ontvanger nodig om de signalen te horen en dat is precies wat we in ons volgende circuit gaan bespreken.

4) Ultrasone ontvangercircuits

Deze instelbare IC 567 ultrasone ontvanger kan worden gecombineerd met de
legde de LM 567 ultrasone zender uit voor de beste resultaten.

Een ultrasoon ontvangercircuit dat gebruikmaakt van een 567 PLL IC met een frequentie-afstemmingsmogelijkheid wordt getoond in het bovenstaande diagram. Het afstembare oscillatorcircuit van de IC is identiek aan het eerdere generatorcircuit en behandelt exact hetzelfde frequentiebereik. Op de pin 8 detector pin van het IC zit een LED die snel de gedetecteerde signalen aangeeft.

Transistor Q1 is gepositioneerd om de minieme ultrasone signalen die worden gedetecteerd door het piëzo-apparaat te versterken en door te sturen naar de PLL.

Hoe te testen

Om de ultrasone werking te testen, schakelt u het IC 567 ultrasone generatorcircuit in en beweegt u de zender piezo door het hele gebied. Begin met de minimuminstelling en stem R5 beetje bij beetje af totdat u niets meer uit de luidspreker kunt luisteren. Dit zou de uitgangsfrequentie van het circuit moeten vastleggen op ongeveer 16 en 20 kHz, afhankelijk van de gevoeligheid van uw oor voor hoge frequenties.

Schakel nu het ultrasone ontvangercircuit in en plaats de piëzo-transducer op ongeveer 30 cm afstand van de luidspreker van de generator, hoewel het in exact dezelfde richting gericht is. Pas de ontvanger aan via R5, beginnend bij het minimum frequentiepunt (dat overeenkomt met het maximale weerstandsbereik van de pot), en maximaliseer beetje bij beetje de frequentie totdat je de LED van de ontvanger net ziet oplichten.

Als je ziet dat de ontvanger niet reageert op de uitgangssignalen van de zender, probeer dan de piëzo van de ontvanger nauwkeurig op de luidspreker van de generator te richten en blijf dit volhardend doen. Zodra de ontvanger het signaal detecteert en de LED gaat branden, verplaatst u de twee Tx / Rx piezo minimaal drie meter weg en begint u opnieuw met fijnafstemming.

Zodra u merkt dat alles naar tevredenheid werkt, kunt u gebruik maken van de telegraafsleutel van de zender (optioneel op pin7) en de LED-respons op de ontvanger bekijken.

De LED moet hierop reageren door te knipperen in de punt-en-streep-stijl zoals door u met de telegraaftoets aangetikt. Een extra toepassing van deze ultrasone generator / ontvangerset kan de vorm hebben van een eenvoudige inbraakalarmsensor.

Bevestig een 5 V-relais aan pin 8 van de LM567 van de ontvanger en de pluspool van de accu. Plaats de Tx- en Rx-piëzo-apparaten ongeveer 30 cm uit elkaar en gefocust binnen hetzelfde pad, maar uit de buurt van objecten in de buurt.

Als een persoon dicht bij en voor de luidsprekers komt, wordt de ultrasone frequentie teruggekaatst, waardoor het relais van de ontvanger wordt geactiveerd. De uitgangscontacten van het relais kunnen worden gebruikt om een ​​alarm of een sirene in te schakelen.

5) Zeer gevoelig ultrasoon ontvangercircuit

Het laatste ontwerp van het ultrasone ontvangercircuit is eigenlijk een extreem gevoelige ultrasone ontvanger die gemakkelijk bijna alles binnen het ultrasone frequentiebereik kan oppikken. U kunt mogelijk luisteren naar insecten, vleermuizencommunicatie, motoren, enz. Het idee kan ook worden gebruikt in combinatie met de hierboven beschreven ultrasone generatoren voor het ontwikkelen van ultrasone systemen van hoge kwaliteit.

Het ontwerp werkt volgens het principe van directe conversie. Transistors Q1 en Q2 versterken de ultrasone signalen die worden gedetecteerd door de piëzo-luidspreker. De collectoruitgang van de Q2 wordt vervolgens gebruikt om de JFET (Q3) -ingang aan te sturen, die kan worden gezien als een product-detectorcircuit.

De PLL (U1) -trap in dit concept wordt gebruikt als een afstembare heterodyne-oscillator die bovendien de invoer van het JFET-detectorcircuit voedt. Het inkomende ultrasone signaal wordt gecombineerd met de frequentie van de heterodyne-oscillator en genereert een som- en verschilfrequentie.

Het hoogfrequente element wordt uitgefilterd via het C3-, R8- en C6-componentnetwerk. De overgebleven laagfrequente uitgang mag binnenkomen via de LM386 audioversterker ingang. Een luidspreker of koptelefoon kan worden aangesloten op de audio-uitgang van het circuit.

6) Nog een ultrasoon ontvangercircuit voor het luisteren naar geluiden boven het 20 kHz-bereik

Het frequentiedetectiebereik van ons oor is nauwelijks tot 13 kHz. De functie van de ultrasone detector is om deze beperking te omzeilen door de frequentie van hoogfrequente geluiden te veranderen, bijvoorbeeld hondenfluitjes, nauwelijks hoorbare gaslekken, vleermuisgeluiden en verschillende kunstmatige ultrasone geluiden, bijvoorbeeld lichtjes op een krant tikken.

De 'echografie' die door de ingangstransducer wordt gedetecteerd, wordt versterkt en naar een productdetector geleid. Een astabiele multivibrator is inbegrepen, aangezien de BFO-stabiliteit mogelijk niet van veel betekenis is. Naast het vereiste signaaldifferentiaal, genereert de schakeling bovendien zelf het BFO-signaal en de sommeringsfrequentie, die vervolgens wordt beëindigd in een laagdoorlaatfilter dat is vastgesteld op 4 kHz.

Het hier resulterende signaal wordt opnieuw versterkt om een ​​koptelefoon te bedienen. Het circuit werkt met ongeveer 8 milliampère en kan daarom gemakkelijk worden gevoed door een 9 V droge batterij.




Een paar: Instelbaar schakelende voedingscircuit - 50 V, 2,5 ampère Vervolg: Gezichtsmasker met UVC-gedesinfecteerde frisse lucht