6 geriausi ultragarso grandinių projektai mėgėjams ir inžinieriams

Šiame pranešime aptariami 6 labai naudingi, tačiau paprasti ultragarso siųstuvo ir imtuvo grandinės projektai, kurie gali būti naudojami daugeliui svarbiausių programų, pvz ultragarsinis nuotolinis valdymas , įsilaužimo signalizacijos, elektroninių durų užraktų ir ultragarso diapazono dažnių, kurie paprastai negirdimi žmogaus ausims, klausymui.

Įvadas

Daugelis komercinių ultragarso įtaisų veikia iš anksto nustatytu dažniu ir naudoja daviklius, kurie yra skirti tam, kad pasiektų didžiausią arba rezonansą konkrečiu dažniu. Dėl daugelio tokių keitiklių riboto dažnių juostos pločio ir kainos jie tampa netinkami pomėgiams ir pasidaryk pats.

Bet iš tikrųjų tai nėra problema, nes praktiškai bet kokia pjezo garsiakalbis gali būti naudojamas kaip ultragarso keitiklis tiek siųstuvo išvesties įtaiso pavidalu, tiek imtuvo jutikliu.

Nors pjezo garsiakalbių efektyvumas negali būti lyginamas su specializuoto, pramoninio keitiklio efektyvumu, hobis ir įdomus projektas gali veikti puikiai. Įrenginys, kurį naudojome žemiau paaiškintose grandinėse, buvo 33/4 colių pjezo aukštų dažnių garsiakalbis, kurį galite įsigyti daugelyje internetinių parduotuvių.

1) Paprasčiausias ultragarso generatorius

1 pav. Šis paprastas ultragarsinis
generatorius gali būti sukonstruotas be didelių sunkumų
ir labai greitai.

Pirmoji mūsų grandinė, parodyta aukščiau esančiame paveiksle, yra ultragarso generatorius, kuris naudoja gerai žinomą 555 IC laikmatis reguliuojamo dažnio pastovaus multivibratoriaus grandinėje. Konstrukcija išleidžia kvadratinės bangos signalą, kuris veikia su R2, kad būtų galima derinti aplink dažnių diapazoną nuo 12 kHz iki daugiau nei 50 kHz.

Šį dažnių diapazoną galima lengvai sureguliuoti pakeitus kondensatoriaus C1 vertę, naudojant mažesnę vertę, diapazonas bus didesnis, o dėl didesnės vertės diapazonas taps daug mažesnis.

2) Ultragarsinis generatorius su fiksuotu 50% darbo ciklu

Kitas ultragarso generatorius, parodytas aukščiau pateiktame 2 paveiksle, naudoja 6 pavienius 4049 CMOS invertuojančio buferinio IC buferinius vartus.

Pora buferių, U1a ir U1b, gali būti matomi pritvirtinti kintamu dažniu astable-osciliatorius grandinė, turinti 50% darbo ciklą, kvadratinių bangų išvestis.

Likę 4 buferiai, visi prijungti lygiagrečiai, siekiant padidinti išvestį per prijungtą pjezo elementą. Šis žymiai geresnis ultragarso generatoriaus dažnių diapazonas yra maždaug panašus į ankstesnę „IC 555“ versiją. Tačiau pagrindinis šios konstrukcijos privalumas yra tikslus 50% darbo ciklas visame dažnių diapazone.

Tai reiškia, kad dažnių diapazoną galima padidinti sumažinus kondensatoriaus C1 vertę, o dažnį galima sumažinti naudojant didesnes C1 reikšmes. 100 k potenciometras kartu su rezistoriumi R3 nustato išėjimo dažnį.

3) PLL ultragarso generatorius

Tiksli ir galinga ultragarso generatoriaus grandinė naudojant PLL LM567 IC ir stumiamojo išėjimo pjezo tvarkyklę

The LM567 fazės fiksuoto ciklo (PLL) IC yra naudojamas ultragarso dažniui generuoti pagal mūsų 3 koncepciją, kaip įrodyta aukščiau pateiktame 3 paveiksle. Ši grandinė suteikia daugybę funkcijų, geresnių nei ankstesnės dvi ultragarso koncepcijos.

Pirma, „IC 567“ įmontuotas osciliatorius yra sukurtas veikti nepaprastai dideliu dažnių spektru - nuo 1 Hz iki 500 kHz. Generatoriaus išėjimo bangos forma, esanti 5 kaištyje, pasižymi išskirtine simetrija visame jo veikimo diapazone.

Generatorius papildomai suteikia padidintą išėjimą, palyginti su kitomis dviem grandinėmis, dėl to, kad išvestis yra labai suderinta su pjezo aukšto dažnio garsiakalbio (SPKR1) varža.

Grandinės išvestį galima pakoreguoti maždaug nuo 10 kHz iki daugiau nei 100 kHz dirbant su potenciometru R5. Tranzistorius Q1 yra sujungtas kaip įprasta kolektoriaus grandinė, kad 567 išvestis būtų atokiai, taip pat valdyti išėjimo-stiprintuvo grandinę, kuri sukurta naudojant tranzistorius Q2 ir Q3. Grandinę galima pakeisti į ultragarso cw siųstuvą, nutraukiant IC 7 kaiščio jungtį ir nuosekliai įkišus jungiklio raktą.

Tokiu atveju jums reikės tam tikros formos ultragarso imtuvo, kad girdėtumėte signalus, ir tai yra tai, ką mes tiksliai aptarsime kitoje grandinėje.

4) Ultragarso imtuvo grandinės

Šis suderinamas ultragarsinis imtuvas IC 567 gali būti suporuotas su
paaiškino „LM 567“ ultragarso siųstuvas, kad pasiektumėte geriausių rezultatų.

Ultragarso imtuvo grandinė, naudojanti 567 PLL IC, turinti dažnio derinimo galimybę, parodyta aukščiau pateiktoje diagramoje. IC suderinama osciliatoriaus grandinė yra identiška ankstesnei generatoriaus grandinei ir valdo lygiai tą patį dažnių diapazoną. Prie IC 8 detektoriaus kaiščio yra šviesos diodas, kuris greitai nurodo aptiktus signalus.

Tranzistorius Q1 yra išdėstytas taip, kad sustiprintų pjezo įtaiso nustatytus minutinius ultragarso signalus ir nukreiptų juos į PLL.

Kaip išbandyti

Norėdami patikrinti ultragarso veikimą, įjunkite IC 567 ultragarso generatoriaus grandinę ir per visą sritį judinkite siųstuvą pjezo. Nuo minimalaus nustatymo po truputį sureguliuokite R5, kol negalėsite nieko klausytis iš garsiakalbio. Tai turėtų nustatyti grandinės išėjimo dažnį maždaug iki 16 ir 20 kHz, priklausomai nuo jūsų ausies jautrumo aukšto dažnio.

Dabar įjunkite ultragarso imtuvo grandinę ir padėkite jo pjezo keitiklį maždaug 12 colių atstumu nuo generatoriaus garsiakalbio, nors jis buvo nustatytas ta pačia kryptimi. Sureguliuokite imtuvą per R5, pradedant nuo mažiausio dažnio taško (kuris atitinka maksimalų puodo pasipriešinimo diapazoną), ir po truputį maksimaliai padidinkite dažnį, kol nepamatysite imtuvo tiesiog šviečiančio šviesos diodo.

Jei matote, kad imtuvas nereaguoja į siųstuvo išvesties signalus, pabandykite tiksliai nukreipti imtuvo pjezo generatoriaus garsiakalbį ir tęskite tai atkakliai. Kai tik imtuvas aptiks signalą ir užsidegs šviesos diodas, nustumkite du Tx / Rx pjezo mažiausiai dešimčia pėdų ir vėl pradėkite tikslinti.

Sužinoję, kad viskas veikia patenkinamai, galite pasinaudoti pridedamu siųstuvo telegrafo klavišu (pasirinktinai prie smeigtuko 7) ir patikrinti imtuvo šviesos diodų atsaką.

Šviesos diodas turi į tai reaguoti mirksėdamas taško ir brūkšnio stiliumi, kurį palietėte naudodami telegrafo klavišą. Papildoma šio ultragarsinio generatoriaus / imtuvo rinkinio paskirtis gali būti paprastas įsilaužimo signalizacijos jutiklis.

Pritvirtinkite 5 V relę ant imtuvo LM567 8 kaiščio ir teigiamo akumuliatoriaus poliaus. Išdėstykite „Tx“ ir „Rx“ pjezo įtaisus maždaug pėdų atstumu ir sutelkę tą patį kelią, tačiau netoliese esančio objekto.

Jei asmuo eina arti poros garsiakalbių ir jų priekinėje pusėje, ultragarso dažnis atsispindės atgal, įjungiant imtuvo relę. Relės išvesties kontaktai gali būti naudojami įjungti pavojaus signalą ar sirenos įtaisą.

5) labai jautri ultragarso imtuvo grandinė

Paskutinis ultragarso imtuvo grandinės dizainas iš tikrųjų yra ypač jautrus ultragarso imtuvas, kuris gali lengvai paimti beveik viską ultragarso dažnių diapazone. Jūs galbūt galite klausytis vabzdžių, šikšnosparnių komunikacijos, variklių ir pan. Idėja taip pat gali būti naudojama kartu su aukščiau paaiškintais ultragarso generatoriais kuriant aukštos kokybės ultragarso sistemas.

Projektas, veikia naudojant tiesioginio keitimo principą. Tranzistoriai Q1 ir Q2 sustiprina pjezo garsiakalbio aptiktus ultragarso signalus. Tada Q2 kolektoriaus išėjimas naudojamas JFET (Q3) įėjimui valdyti, kuris gali būti matomas sujungtas kaip produkto detektoriaus grandinė.

Šios koncepcijos PLL (U1) pakopa naudojama kaip derinamas heterodino osciliatorius, kuris papildomai maitina JFET detektoriaus grandinės įvestį. Gaunamasis ultragarso signalas derinamas su heterodino-osciliatoriaus dažniu, generuojančiu sumos ir skirtumo dažnį.

Aukšto dažnio elementas filtruojamas per C3, R8 ir C6 komponentų tinklus. Likusį žemo dažnio išėjimą leidžiama patekti į LM386 garso stiprintuvo įvestį. Prie grandinės garso išvesties gali būti pritvirtintas garsiakalbis arba ausinės.

6) Kita ultragarso imtuvo grandinė, skirta klausytis garsų, viršijančių 20 kHz diapazoną

Mūsų ausies dažnio aptikimo diapazonas vargu ar yra iki 13 kHz dažnio. Ultragarso detektoriaus funkcija yra panaikinti šį apribojimą perjungiant aukšto dažnio garsų dažnį, pavyzdžiui, šunų švilpimus, vos girdimus dujų nutekėjimus, šikšnosparnių pūtimą ir kelis dirbtinius ultragarso garsus, pavyzdžiui, lengvai bakstelint ant laikraščio.

Įvesties keitiklio aptiktas „ultragarsas“ yra sustiprinamas ir tiekiamas į produkto detektorių. Įtraukiamas stabilus multivibratorius, nes BFO stabilumas gali neturėti didelės reikšmės. Be reikalingo signalo diferencialo, grandinė papildomai generuoja BFO signalą, taip pat sumavimo dažnį, kuris tada nutraukiamas žemo dažnio filtro, fiksuoto 4 kHz dažniu, viduje.

Čia gaunamas signalas vėl sustiprinamas, kad veiktų ausinių rinkinys. Grandinė veikia su maždaug 8 miliamperiais, todėl ją lengvai galima maitinti iš 9 V sausos baterijos.