De post legt de constructie uit van een ultrasoon luidsprekersysteem, ook wel parametrische luidspreker genoemd, dat kan worden gebruikt om een audiofrequentie over een bepaalde plek of zone te verzenden, zodat de persoon die zich precies op die plek bevindt het geluid kan horen terwijl de persoon naast hij of net buiten de zone blijft volledig onaangetast en niet op de hoogte van de procedure.
Uitgevonden en gebouwd door Kazunori Miura (Japan)
De uitstekende resultaten verkregen uit het testen van Long Range Acoustic Device (LRAD) inspireerde de American Technology Corporation om er een nieuwe naam voor aan te nemen en werd op 25 maart 2010 gewijzigd in LRAD Corporation. Ook wel Audio Spotlight genoemd, is een product van Holosonic Research Labs, Inc en wordt gebruikt voor niet-militaire toepassingen.
Het apparaat is ontworpen om intensief gefocuste geluidsbundels alleen over een bepaald gebied te genereren. De eenheid kan zeer geschikt zijn in plaatsen zoals musea, bibliotheken, tentoonstellingsgalerijen waar de geluidsbundel kan worden gebruikt voor het verzenden van een waarschuwingsbericht of het instrueren van een bepaald misdadig persoon, terwijl anderen in de buurt in volmaakte stilte verder mogen.
De gefocuste geluidseffecten van zo'n parametrisch luidsprekersysteem zijn zo nauwkeurig dat iedereen die ermee wordt aangevallen enorm verrast wordt om de gefocuste geluidsinhoud te ervaren die alleen door hem wordt gehoord, terwijl de man naast hem er zich totaal niet van bewust is.
Werkingsprincipe van een parametrische spreker
Parametrische luidsprekertechnologie maakt gebruik van geluidsgolven in het supersonische bereik die de eigenschap hebben bijna door de gezichtslijn te reizen.
Men kan zich echter afvragen dat, aangezien het supersonische bereik mogelijk buiten de 20 kHz-markering ligt (40 kHz om precies te zijn), het absoluut onhoorbaar zou kunnen zijn voor het menselijk oor, dus hoe kan het systeem de golven hoorbaar maken in de gefocusseerde zone?
Een methode om dit te implementeren is om twee 40 kHz-stralen te gebruiken, waarvan er één een audiofrequentie van 1 kHz heeft die over elkaar heen is geplaatst en onder een hoek is geplaatst om elkaar te ontmoeten op het gerichte punt waar de twee 40 kHz-inhoud elkaar opheffen, waardoor de 1 kHz-frequentie op die specifieke plek hoorbaar blijft.
Het idee ziet er misschien eenvoudig uit, maar het resultaat kan te inefficiënt zijn vanwege het lage volume van het geluid op de gerichte plek, niet goed genoeg om de beoogde mensen te verdoven of uit te schakelen, in tegenstelling tot de LRAD.
Andere moderne methoden om hoorbaar directiegeluid te produceren met behulp van supersonische golven zijn door middel van amplitudemodulatie (AM), dubbele zijbandmodulatie (DSB), enkele zijbandmodulatie (SSB), frequentiemodulatie (FM), alle concepten zijn afhankelijk van de recent onderzochte parametrische luidsprekersysteemtechnologie .
Onnodig te zeggen dat een supersonische golf van 110 dB + ongelijkmatig kan zijn met de verdeling van de geluidskracht terwijl deze zich voortplant over een lange 'buis' van de luchtmassa.
Door de niet-uniformiteit van de geluidsdruk kan een enorme hoeveelheid vervorming worden ervaren die hoogst ongewenst kan zijn voor toepassingen op rustige plaatsen zoals in musea, galerijen, enz.
De bovenstaande niet-lineaire respons wordt veroorzaakt door het feit dat luchtmoleculen relatief meer tijd nodig hebben om zichzelf te rangschikken naar hun eerdere oorspronkelijke dichtheid in vergelijking met de tijd die nodig is om de moleculen samen te drukken. Geluid gecreëerd met hogere drukken resulteert ook in hogere frequenties die de neiging hebben om schokgolven te genereren terwijl de moleculen botsen met degenen die worden gecomprimeerd.
“xm-l t6 led ”
Om precies te zijn, aangezien de hoorbare inhoud wordt gevormd door de trillende luchtmoleculen die eerder niet helemaal 'terugkeren', dus wanneer de frequentie van het geluid toeneemt, dwingt de niet-uniformiteit de vervorming om veel hoorbaar te worden vanwege het effect dat het beste zou kunnen zijn gedefinieerd als 'luchtviscositeit'.
Daarom neemt de fabrikant zijn toevlucht tot het DSP-richtlijn-luidsprekerconcept dat een sterk verbeterde geluidsweergave met minimale vervorming inhoudt.
Het bovenstaande wordt aangevuld met de opname van een zeer geavanceerde parametrische transducer-luidsprekeropstelling om een unidirectionele en heldere klankvlek te krijgen.
De hoge directiviteit die door deze parametrische luidsprekers wordt gecreëerd, is ook te danken aan hun kleine bandbreedtekarakteristieken die volgens de vereiste specificatie kunnen worden vergroot door simpelweg een groot aantal van deze transducers toe te voegen via een matrixopstelling.
Inzicht in het parametrische 2-kanaals luidsprekermodulatorconcept
DSB kan eenvoudig worden uitgevoerd met behulp van analoge schakelcircuits. De uitvinder probeerde dit aanvankelijk, en hoewel hij een hard geluid kon bereiken, ging het gepaard met heel veel vervorming.
Vervolgens werd een PWM-circuit geprobeerd, dat het concept gebruikte dat verwant was aan FM-technologie, hoewel de resulterende geluidsuitvoer veel duidelijker en vrij van vervorming was, bleek de intensiteit een stuk zwakker te zijn in vergelijking met DSB.
Het nadeel werd uiteindelijk opgelost door het plaatsen van een tweekanaals array van transducers, waarbij elke array maar liefst 50 nummers 40 kHz transducers bevat die parallel zijn aangesloten.
Inzicht in het Audio Spotlight Circuit
Verwijzend naar het parametrische luidspreker- of ultrasone richtluidsprekercircuit dat hieronder wordt getoond, zien we een standaard PWM-circuit geconfigureerd rond de PWM-generator IC TL494.
De output van deze PWM-trap wordt met behulp van de gespecialiseerde IR2111 IC naar een halfbrug mosfet-stuurprogramma gevoerd.
De IC TL494 heeft een ingebouwde oscillator waarvan de frequentie kan worden ingesteld via een extern R / C-netwerk, hier wordt het weergegeven via de preset R2 en C1. De fundamentele oscillatiefrequentie wordt aangepast en ingesteld door R1, terwijl het optimale bereik wordt bepaald door R1 en R2 op de juiste manier in te stellen door de gebruiker.
De audio-invoer die moet worden gericht en gesuperponeerd op de hierboven ingestelde PWM-frequentie, wordt toegepast op K2. Merk op dat de audio-invoer voldoende moet worden versterkt door een kleine versterker zoals LM386 te gebruiken en niet via de hoofdtelefoonaansluiting van een audioapparaat mag worden geleverd.
Aangezien de output van de PWM-trap wordt gevoed via een dubbele IC-opstelling met halve brug, kunnen de uiteindelijke versterkte supersonische parametrische outputs worden bereikt via twee outputs over de 4 getoonde fets.
De versterkte uitgangen worden via een optimaliserende inductor naar een reeks zeer gespecialiseerde 40 kHz piëzo-transducers geleid. Elk van de transducers kan bestaan uit in totaal 200 transducers die zijn opgesteld via een parallelle verbinding.
De mosfets worden normaal gesproken gevoed met een 24V DC-voeding voor het aansturen van de piëzo's die kunnen worden afgeleid van een afzonderlijke 24V DC-bron.
Er kunnen tal van van dergelijke transducers op de markt zijn, dus de optie is niet beperkt tot een specifiek type of classificatie. De auteur gaf de voorkeur aan piëzo's met een diameter van 16 mm die typisch zijn toegewezen met een frequentie van 40 kHz.
Elk kanaal moet minstens 100 hiervan bevatten om een redelijke respons te genereren wanneer het buiten wordt gebruikt in een grote mate van commotie.
De afstand tussen de transducers is cruciaal
De afstand tussen de transducers is cruciaal, zodat de fase die door elk van hen wordt gecreëerd, niet wordt verstoord of opgeheven door de aangrenzende eenheden. Aangezien de golflengte slechts 8 mm is, kan een positioneringsfout van zelfs 1 mm resulteren in een aanzienlijk lagere intensiteit als gevolg van fasefout en verlies van SPL.
Technisch gezien imiteert een ultrasone transducer het gedrag van een condensator en kan hij dus worden gedwongen om te resoneren door een inductor in serie op te nemen.
We hebben daarom een inductor in serie opgenomen om deze functie te bereiken om de transducers te optimaliseren tot hun maximale prestatielimieten.
De resonantiefrequentie berekenen
De resonantiefrequentie van de transducer kan worden berekend met behulp van de volgende formule:
fr = 1 / (2pi x LC)
De interne capaciteit van de 40 kHz-transducers zou ongeveer 2 tot 3 nF kunnen zijn, dus 50 van hen parallel zouden resulteren in een netto capaciteit van ongeveer 0,1 uF tot 0,15 uF.
Met behulp van dit cijfer in de bovenstaande formule krijgen we de inductorwaarde tussen 60 en 160 uH die in serie moet worden opgenomen met de mosfets-driveruitgangen op A en B.
De inductor maakt gebruik van een ferrietstaaf, zoals te zien is in de onderstaande afbeelding. De gebruiker kon de resonantierespons verhogen door de staaf aan te passen door deze in de spoel te schuiven totdat het optimale punt kon worden bereikt.
Schakelschema
Met dank aan het circuitidee: Elektor-elektronica.
In mijn prototype heb ik geëxperimenteerd met een audio-transformator zoals hieronder weergegeven voor de vereiste versterking, met een enkele gemeenschappelijke 12V-voeding. Ik heb geen resonantiecondensatoren gebruikt, daarom was de versterking te laag.
Ik kon het effect vanaf een afstand van 30 cm precies horen over een rechte lijn met de transducer. Zelfs een kleine beweging zorgde ervoor dat het geluid verdween.
Luidsprekerinductor (kleine audio-uitgangstransformator):
Hoe de transformator en de transducers te verbinden
Details van de transducerbedrading zijn te zien in de onderstaande afbeelding, u hebt twee van deze opstellingen nodig om te worden aangesloten op de punten A en B van het circuit.
De transformator kan geschikt zijn stap op transformator afhankelijk van hoeveel transducers er zijn geselecteerd.
Prototype afbeelding : Het bovenstaande parametrische luidsprekercircuit is met succes getest en door mij bevestigd met behulp van 4 ultrasone transducers, die precies reageerden zoals gespecificeerd in de artikeluitleg. Omdat er echter maar 4 sensoren werden gebruikt, was de output te laag en was deze slechts op een meter afstand te horen.
Let op - gevaar voor de gezondheid. Er moeten passende maatregelen worden genomen om langdurige blootstelling aan hoge ultrasone geluidsniveaus te voorkomen.
Origineel document kan zijn Lees hier
Vorige: Eenvoudig winkel Shutter Guard-circuit om uw winkel te beschermen tegen diefstal Volgende: Eenvoudig hoogspanningsgeneratorcircuit - booggenerator
