6 Projek Litar Ultrasonik Terbaik untuk Ahli Hobi dan Jurutera

Posting ini membincangkan 6 projek litar pemancar dan penerima ultrasonik yang sangat berguna namun mudah yang boleh digunakan untuk banyak aplikasi penting, seperti alat kawalan jauh ultrasonik , penggera pencuri, kunci pintu elektronik, dan untuk mendengar frekuensi dalam jarak ultrasonik yang biasanya tidak dapat didengar oleh telinga manusia.

Pengenalan

Banyak alat ultrasonik komersial berfungsi dengan frekuensi yang telah ditentukan dan menggunakan transduser yang dibuat untuk mencapai puncak, atau bergema, pada frekuensi tertentu. Lebar jalur dan harga sebahagian besar transduser sedemikian menyebabkannya menjadi tidak sesuai untuk pelaksanaan hobi dan DIY.

Tetapi sebenarnya, itu bukan masalah, kerana hampir tidak ada pembesar suara piezo dapat diterapkan seperti transduser ultrasonik untuk keduanya, dalam bentuk perangkat output pemancar dan juga sebagai sensor penerima.

Walaupun kecekapan pembesar suara piezo tidak dapat dibandingkan dengan kecekapan transduser industri khusus, kerana projek hobi dan keseronokan ini dapat berfungsi dengan sempurna. Peranti yang kami gunakan dengan litar yang dijelaskan di bawah ini adalah tweeter piezo 33/4 inci yang terdapat di kebanyakan kedai dalam talian.

1) Penjana Ultrasonik Paling Mudah

Rajah.1 ultrasonik sederhana ini
penjana mungkin dibina tanpa banyak kesukaran
dan sangat cepat.

Litar pertama kami, ditunjukkan dalam Rajah di atas, adalah penjana ultrasonik yang menggunakan yang terkenal Pemasa IC 555 dalam litar multivibrator astable frekuensi boleh laras. Reka bentuk menghasilkan isyarat gelombang persegi yang, bekerja dengan R2, untuk menala sekitar julat frekuensi 12 kHz hingga lebih dari 50 kHz.

Julat frekuensi ini dapat dengan mudah disesuaikan dengan mengubah nilai kapasitor C1 menggunakan nilai yang lebih rendah akan menyebabkan julat menjadi lebih tinggi, sementara nilai yang lebih besar akan membuat julat yang jauh lebih kecil.

2) Penjana Ultrasonik dengan Tetapan 50% Duty Cycle

Penjana ultrasonik seterusnya, yang dinyatakan dalam Gambar 2 di atas, menggunakan 6 gerbang penyangga dari IC penyangga terbalik 4049 CMOS yang menyendiri.

Beberapa penyangga, U1a dan U1b, dapat dilihat terpasang dalam frekuensi berubah-ubah pengayun astabel litar yang mempunyai kitaran tugas 50%, output gelombang persegi.

Selebihnya dari 4 penyangga semuanya disambungkan secara selari untuk meningkatkan output daripada elemen piezo yang disambungkan. Julat frekuensi penjana ultrasonik yang jauh lebih baik ini hampir sama dengan versi IC 555 sebelumnya. Walau bagaimanapun, Kelebihan utama reka bentuk ini adalah kitaran tugas 50% tepat di sekitar julat frekuensi penuh.

Yang mengatakan, rentang frekuensi dapat dibuat lebih tinggi dengan menurunkan nilai kapasitor C1, dan frekuensi dapat diturunkan dengan menggunakan nilai yang lebih tinggi untuk C1. Potensiometer 100k, bersama dengan perintang R3, menetapkan frekuensi output.

3) Penjana Ultrasonik PLL

Litar penjana ultrasonik yang tepat dan kuat menggunakan pemacu PLL LM567 IC dan push piezo output

The IC LM567 fasa-terkunci-gelung (PLL) digunakan untuk menghasilkan frekuensi ultrasonik dalam konsep ke-3 kita seperti yang terbukti dalam gambar 3. Litar ini memberikan sejumlah ciri yang lebih baik daripada dua konsep ultrasonik sebelumnya.

Pertama, pengayun IC 567 dibangunkan untuk berfungsi dalam spektrum frekuensi yang sangat besar, dari bawah 1 Hz dan setinggi 500 kHz. Bentuk gelombang output penjana, pada pin 5, menunjukkan simetri yang luar biasa sepanjang julat prestasinya.

Penjana juga memberikan peningkatan output berbanding dengan dua litar lain kerana outputnya sangat sesuai dengan impedans piezo tweeter (SPKR1).

Output litar dapat diubah sekitar 10 kHz hingga lebih dari 100 kHz bekerja dengan potensiometer R5. Transistor Q1 disambungkan seperti litar pengumpul biasa untuk mengekalkan output 567 dan juga untuk mendorong litar penguat output yang dibuat menggunakan transistor Q2 dan Q3. Rangkaian dapat diubah menjadi pemancar cw ultrasonik dengan memutuskan sambungan pin 7 IC dan memasukkan kunci suis secara bersiri.

Sekiranya demikian, anda memerlukan beberapa bentuk penerima ultrasonik untuk mendengar isyarat dan itulah yang akan kita bincangkan di litar seterusnya.

4) Litar Penerima Ultrasonik

Penerima ultrasonik IC 567 yang boleh diselaraskan ini dapat dipasangkan dengan
menerangkan pemancar ultrasonik LM 567 untuk hasil terbaik.

Litar penerima ultrasonik menggunakan IC PLL 567 yang mempunyai keupayaan penalaan frekuensi ditunjukkan dalam rajah di atas. Litar pengayun IC yang dapat disetel sama dengan litar penjana sebelumnya, dan mengendalikan julat frekuensi yang sama. LED diletakkan di pin 8 detektor pin IC yang dengan cepat menunjukkan isyarat yang dikesan.

Transistor Q1 diposisikan untuk menguatkan isyarat ultrasonik minit yang dikesan oleh peranti piezo dan meneruskannya ke PLL.

Cara Menguji

Untuk menguji kerja ultrasonik, hidupkan litar penjana ultrasonik IC 567 dan gerakkan piezo pemancar ke seluruh kawasan. Bermula dengan pengaturan minimum, tetapkan R5 sedikit demi sedikit sehingga anda tidak dapat mendengar apa-apa dari pembesar suara. Ini harus menetapkan frekuensi output litar sekitar 16 dan 20 kHz, bergantung pada kepekaan telinga anda terhadap frekuensi tinggi.

Sekarang, hidupkan litar penerima ultrasonik dan letakkan transduser piezo pada jarak kira-kira 12 inci dari pembesar suara penjana, walaupun mempunyai arah yang sama. Sesuaikan penerima melalui R5, bermula dari titik frekuensi minimum (yang sesuai dengan julat rintangan maksimum periuk), dan sedikit demi sedikit memaksimumkan frekuensi sehingga anda melihat LED penerima hanya menyala.

Sekiranya anda melihat penerima tidak bertindak balas terhadap isyarat output pemancar, cuba arahkan piezo penerima dengan tepat pembesar suara penjana dan terus lakukan ini dengan berterusan. Sebaik sahaja penerima mengesan isyarat dan LED menyala, gerakkan kedua piezo Tx / Rx sekurang-kurangnya sepuluh kaki dan mulakan lagi dengan baik.

Sebaik sahaja anda mendapati semua berfungsi dengan memuaskan, anda boleh menggunakan kunci telegraf pemancar yang terpasang (pilihan pada pin7) dan melihat tindak balas LED pada penerima.

LED mesti bertindak balas dengan memaparkan gaya titik-dan-tanda sempang seperti yang anda ketuk menggunakan kunci telegraf. Aplikasi tambahan set penjana / penerima ultrasonik ini dapat berupa sensor penggera pencuri langsung.

Pasang relay 5 V di pin 8 LM567 penerima dan tiang positif bateri. Susun alat piezo Tx dan Rx yang jaraknya hampir satu kaki dan fokus dalam jalan yang sama, tetapi jelas dari objek yang berdekatan.

Sekiranya seseorang berada di dekat dan di bahagian depan sepasang pembesar suara, frekuensi ultrasonik akan dipantulkan kembali memicu geganti penerima untuk menghidupkan. Kontak output dari relay dapat digunakan untuk menghidupkan penggera atau alat siren.

5) Litar Penerima Ultrasonik yang Sangat Sensitif

Reka bentuk litar penerima ultrasonik terakhir sebenarnya adalah penerima ultrasonik yang sangat sensitif yang dapat dengan mudah mengambil hampir semua perkara dalam julat frekuensi ultrasonik. Anda mungkin dapat mendengarkan serangga, komunikasi kelelawar, mesin, dll. Ide itu juga dapat digunakan bersama dengan penjana ultrasonik yang dijelaskan di atas untuk mengembangkan sistem ultrasonik berkualiti tinggi.

Reka bentuknya, berfungsi menggunakan prinsip penukaran langsung. Transistor Q1 dan Q2 meningkatkan isyarat ultrasonik yang dikesan oleh pembesar suara piezo. Output pemungut Q2 kemudian digunakan untuk menggerakkan input JFET (Q3), yang dapat dilihat terhubung seperti litar pengesan produk.

Tahap PLL (U1) dalam konsep ini digunakan seperti pengayun heterodyne yang dapat ditala yang juga memberi masukan kepada input rangkaian pengesan JFET. Isyarat ultrasonik masuk bergabung dengan frekuensi heterodyne-oscillator menghasilkan jumlah dan perbezaan frekuensi.

Elemen frekuensi tinggi disaring melalui rangkaian komponen C3, R8, dan C6. Output frekuensi rendah yang tersisa dibenarkan masuk melintasi input penguat audio LM386. Pembesar suara atau fon kepala boleh dipasang pada output audio litar.

6) Litar Penerima Ultrasonik lain untuk mendengar Bunyi melebihi 20 kHz

Julat pengesanan frekuensi telinga kita hampir tidak mencapai frekuensi 13 kHz. Fungsi pengesan ultrasound adalah untuk mengalahkan batasan ini dengan menukar frekuensi bunyi frekuensi tinggi seperti wisel anjing, kebocoran gas yang hampir tidak dapat didengar, bunyi kelelawar, dan beberapa bunyi ultrasonik buatan misalnya dengan mengetuk surat kabar.

'Ultrasound' yang dikesan oleh transduser input ditingkatkan dan diberi makan ke alat pengesan produk. Multivibrator astable dimasukkan kerana kestabilan BFO mungkin tidak begitu penting. Sebagai tambahan untuk pembezaan isyarat yang diperlukan, rangkaian juga menghasilkan isyarat BFO sendiri dan juga frekuensi penjumlahan, yang kemudian dihentikan di dalam penapis lulus rendah yang tetap pada 4 kHz.

Isyarat yang dihasilkan di sini diperkuat lagi untuk mengoperasikan satu set fon kepala. Litar ini berfungsi dengan sekitar 8 miliamp, oleh itu ia dapat dihidupkan dengan mudah dari bateri kering 9 V.