Bài đăng thảo luận về 6 dự án mạch thu và phát siêu âm rất hữu ích nhưng đơn giản có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng quan trọng, chẳng hạn như điều khiển từ xa siêu âm , báo động chống trộm, khóa cửa điện tử và để nghe các tần số trong dải siêu âm mà tai người thường không nghe được.
Giới thiệu
Nhiều thiết bị siêu âm thương mại hoạt động với tần số xác định trước và sử dụng các đầu dò được tạo ra để đạt cực đại hoặc cộng hưởng ở tần số cụ thể. Băng thông hạn chế và giá cả của phần lớn các bộ chuyển đổi như vậy khiến chúng trở nên không phù hợp với sở thích và triển khai DIY.
Nhưng trên thực tế, đó không phải là một vấn đề, vì hầu như bất kỳ loa piezo có thể được ứng dụng như một đầu dò siêu âm cho cả hai, dưới dạng thiết bị đầu ra máy phát và cũng như cảm biến máy thu.
Mặc dù hiệu quả của loa piezo không thể so sánh với hiệu quả của bộ chuyển đổi chuyên dụng, công nghiệp, nhưng như một sở thích và dự án thú vị, chúng có thể hoạt động hoàn hảo. Thiết bị mà chúng tôi sử dụng với các mạch được giải thích dưới đây là một loa tweeter piezo 33/4 inch có sẵn ở hầu hết các cửa hàng trực tuyến.
1) Máy phát siêu âm đơn giản nhất
Hình.1 Siêu âm đơn giản này
máy phát điện có thể được xây dựng mà không gặp nhiều khó khăn
và rất nhanh chóng.
Mạch đầu tiên của chúng tôi, được hiển thị trong Hình trên, là một máy phát sóng siêu âm sử dụng 555 IC hẹn giờ trong một mạch multivibrator tần số có thể điều chỉnh được. Thiết kế đầu ra tín hiệu sóng vuông, hoạt động với R2, để điều chỉnh trong khoảng tần số từ 12 kHz đến hơn 50 kHz.
Dải tần số này có thể dễ dàng được điều chỉnh bằng cách thay đổi giá trị của tụ điện C1 sử dụng giá trị thấp hơn sẽ làm cho dải tần cao hơn, trong khi giá trị lớn hơn sẽ làm cho dải nhỏ hơn nhiều.
2) Máy phát điện siêu âm với chu kỳ làm việc cố định 50%
Máy phát siêu âm tiếp theo, được tiết lộ trong Hình 2 ở trên, sử dụng 6 cổng đệm của một IC đệm đảo ngược 4049 CMOS đơn độc.
Một vài bộ đệm, U1a và U1b, có thể được gắn vào trong một tần số thay đổi dao động kinh hoàng mạch có chu kỳ làm việc 50%, đầu ra sóng vuông.
Phần còn lại của 4 bộ đệm đều được kết nối song song để nâng cao đầu ra qua phần tử piezo được kết nối. Dải tần số của máy phát siêu âm tốt hơn nhiều này gần giống với phiên bản IC 555 trước đó. Tuy nhiên, ưu điểm chính của thiết kế này là chu kỳ nhiệm vụ chính xác 50% xung quanh dải tần đầy đủ.
Điều đó nói rằng, dải tần số có thể được tạo ra cao hơn bằng cách giảm giá trị C1 của tụ điện và tần số có thể được giảm xuống bằng cách sử dụng các giá trị cao hơn cho C1. Chiết áp 100k, cùng với điện trở R3, cố định tần số đầu ra.
3) Máy phát siêu âm PLL
Mạch tạo sóng siêu âm chính xác và mạnh mẽ sử dụng IC PLL LM567 và trình điều khiển piezo đầu ra kéo đẩy
Các IC vòng khóa pha (PLL) LM567 được sử dụng để tạo ra tần số siêu âm trong khái niệm thứ 3 của chúng tôi như đã được chứng minh trong hình trên 3. Mạch này cung cấp một số tính năng tốt hơn so với hai khái niệm siêu âm trước đó.
Đầu tiên, bộ dao động tích hợp của IC 567 được phát triển để hoạt động trong một phổ tần số cực kỳ lớn, từ dưới 1 Hz và cao tới 500 kHz. Dạng sóng đầu ra của máy phát, ở chân 5, thể hiện sự đối xứng nổi bật thông qua phạm vi hoạt động của nó.
Máy phát điện cũng cung cấp một đầu ra tăng lên so với hai mạch khác vì lý do đầu ra được kết hợp chặt chẽ với trở kháng của loa tweeter piezo (SPKR1).
Đầu ra của mạch có thể được điều chỉnh thông qua khoảng 10 kHz đến hơn 100 kHz làm việc với chiết áp R5. Transistor Q1 được nối giống như một mạch thu chung để giữ cho ngõ ra của 567 cách biệt cũng như điều khiển mạch khuếch đại ngõ ra được tạo ra bằng cách sử dụng các transistor Q2 và Q3. Mạch có thể được thay đổi thành một máy phát cw siêu âm bằng cách ngắt kết nối chân 7 của IC và lắp một phím công tắc nối tiếp.
Trong trường hợp đó, bạn sẽ yêu cầu một số dạng máy thu siêu âm để nghe các tín hiệu và đó chính xác là những gì chúng ta sẽ thảo luận trong mạch tiếp theo.
4) Mạch thu siêu âm
Bộ thu siêu âm IC 567 có thể điều chỉnh này có thể được ghép nối với
giải thích máy phát siêu âm LM 567 cho kết quả tốt nhất.
Một mạch thu sóng siêu âm sử dụng IC 567 PLL có khả năng điều chỉnh tần số được thể hiện trong sơ đồ trên. Mạch dao động có thể điều chỉnh của IC giống với mạch tạo trước đó và xử lý chính xác cùng một dải tần số. Một đèn LED được đặt ở chân dò pin 8 của IC sẽ nhanh chóng chỉ ra các tín hiệu được phát hiện.
Transistor Q1 được định vị để khuếch đại các tín hiệu siêu âm phút được phát hiện bởi thiết bị piezo và chuyển tiếp chúng đến PLL.
Làm thế nào để kiểm tra
Để kiểm tra hoạt động của sóng siêu âm, bật mạch phát siêu âm IC 567 và di chuyển piezo của máy phát qua khu vực. Bắt đầu với cài đặt tối thiểu, tinh chỉnh R5 từng chút một cho đến khi bạn không thể nghe bất cứ thứ gì từ loa. Điều này sẽ cố định tần số đầu ra của mạch xấp xỉ 16 và 20 kHz, tùy thuộc vào độ nhạy của tai bạn với tần số cao.
Bây giờ, bật mạch thu siêu âm và đặt đầu dò piezo của nó cách loa của máy phát khoảng 12 inch, mặc dù nó được đặt ở cùng một hướng chính xác. Điều chỉnh máy thu thông qua R5, bắt đầu từ điểm tần số nhỏ nhất (tương ứng với dải điện trở tối đa của nồi) và từng chút một tối đa hóa tần số cho đến khi bạn thấy đèn LED của máy thu sáng lên.
Nếu bạn thấy bộ thu không phản hồi với tín hiệu đầu ra của bộ phát, hãy thử nhắm chính xác piezo của bộ thu vào loa của bộ phát và tiếp tục thực hiện việc này. Ngay sau khi bộ thu phát hiện ra tín hiệu và đèn LED sáng lên, hãy di chuyển hai Tx / Rx piezo ra xa tối thiểu 10 feet và bắt đầu tinh chỉnh lại.
Khi bạn thấy tất cả đều hoạt động tốt, bạn có thể sử dụng phím điện báo đi kèm của máy phát (tùy chọn ở chân 7) và kiểm tra phản hồi của đèn LED trên máy thu.
Đèn LED phải đáp ứng điều này bằng cách nhấp nháy theo kiểu dấu chấm và dấu gạch ngang khi bạn chạm vào bằng phím điện báo. Một ứng dụng bổ sung của bộ thu / phát sóng siêu âm này có thể ở dạng một cảm biến báo trộm đơn giản.
Gắn một rơ le 5 V qua chân 8 của LM567 của máy thu và cực dương của pin. Sắp xếp thiết bị piezo Tx và Rx cách nhau khoảng một foot và lấy nét trong cùng một đường dẫn, nhưng không có vật thể nào ở gần.
Nếu một người đi đến gần và ở phía trước của một cặp loa, tần số siêu âm sẽ bị phản xạ trở lại kích hoạt rơle của bộ thu chuyển sang BẬT. Các tiếp điểm đầu ra của rơ le có thể được sử dụng để bật thiết bị báo động hoặc còi hú.
5) Mạch thu siêu âm có độ nhạy cao
Thiết kế mạch thu siêu âm cuối cùng thực sự là một thiết bị thu siêu âm cực kỳ nhạy, có thể dễ dàng thu hầu hết mọi thứ trong dải tần số siêu âm. Bạn có thể nghe côn trùng, tiếng dơi liên lạc, động cơ, v.v. ý tưởng này cũng có thể được sử dụng kết hợp với các máy phát siêu âm đã giải thích ở trên để phát triển các hệ thống siêu âm chất lượng cao.
Thiết kế, hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi trực tiếp. Các bóng bán dẫn Q1 và Q2 tăng cường tín hiệu siêu âm được phát hiện bởi loa piezo. Đầu ra bộ thu của Q2 sau đó được sử dụng để điều khiển đầu vào JFET (Q3), có thể được nhìn thấy được nối với nhau giống như một mạch phát hiện sản phẩm.
Giai đoạn PLL (U1) trong khái niệm này được sử dụng giống như một bộ dao động dị động có thể điều chỉnh được, cung cấp thêm đầu vào của mạch dò JFET. Tín hiệu siêu âm đầu vào kết hợp với tần số của bộ dao động dị loại tạo ra tổng và tần số chênh lệch.
Phần tử tần số cao được lọc ra thông qua mạng thành phần C3, R8 và C6. Đầu ra tần số thấp còn lại được phép nhập qua đầu vào bộ khuếch đại âm thanh LM386. Loa hoặc tai nghe có thể được gắn vào đầu ra âm thanh của mạch.
6) Một mạch thu siêu âm khác để nghe Âm thanh trên dải tần 20 kHz
Phạm vi phát hiện tần số của tai chúng ta hầu như không lên đến tần số 13 kHz. Chức năng của máy dò siêu âm là khắc phục hạn chế này bằng cách chuyển đổi tần số của tiếng ồn tần số cao, ví dụ như tiếng còi của chó, rò rỉ khí gần như không nghe được, tiếng dơi kêu, và một số âm thanh siêu âm nhân tạo chẳng hạn như gõ nhẹ vào báo.
'Siêu âm' được phát hiện bởi bộ chuyển đổi đầu vào được tăng cường và đưa đến bộ phát hiện sản phẩm. Một multivibrator đáng kinh ngạc được bao gồm vì độ ổn định của BFO có thể không có nhiều ý nghĩa. Ngoài sự khác biệt tín hiệu được yêu cầu, mạch còn tạo ra tín hiệu BFO riêng cũng như tần số tổng, sau đó được kết thúc bên trong một bộ lọc thông thấp cố định ở 4 kHz.
Tín hiệu thu được ở đây lại được khuếch đại để vận hành một bộ tai nghe. Mạch hoạt động với khoảng 8 miliampe, do đó nó có thể dễ dàng được cấp nguồn từ pin khô 9 V.
Trước: Mạch cung cấp nguồn chuyển đổi có thể điều chỉnh - 50 V, 2,5 Amps Tiếp theo: Mặt nạ với không khí trong lành được khử trùng bằng UVC
