6 Proyek Sirkuit Ultrasonik Terbaik untuk Hobi dan Insinyur

Posting ini membahas 6 proyek rangkaian pemancar dan penerima ultrasonik yang sangat berguna namun sederhana yang dapat digunakan untuk banyak aplikasi penting, seperti remote control ultrasonik , alarm pencuri, kunci pintu elektronik, dan untuk mendengarkan frekuensi dalam kisaran ultrasonik yang biasanya tidak terdengar oleh telinga manusia.

pengantar

Banyak gadget ultrasonik komersial bekerja dengan frekuensi yang telah ditentukan dan menggunakan transduser yang dibuat untuk mencapai puncak, atau beresonansi, pada frekuensi tertentu. Bandwidth terbatas dan harga sebagian besar transduser tersebut menyebabkan transduser tidak sesuai untuk hobi dan implementasi DIY.

Namun pada kenyataannya, itu bukan masalah, karena hampir semua speaker piezo dapat diaplikasikan seperti transduser ultrasonik untuk keduanya, berupa perangkat keluaran pemancar dan juga sebagai sensor penerima.

Meskipun efisiensi speaker piezo tidak dapat dibandingkan dengan efisiensi transduser industri khusus, sebagai proyek hobi dan kesenangan, ini dapat bekerja dengan sempurna. Perangkat yang kami gunakan dengan sirkuit yang dijelaskan di bawah ini adalah tweeter piezo 33/4 inci yang tersedia di sebagian besar toko online.

1) Generator Ultrasonik Sederhana

Gambar.1 Ultrasonik sederhana ini
generator dapat dibangun tanpa banyak kesulitan
dan sangat cepat.

Sirkuit pertama kami, ditunjukkan pada Gambar di atas, adalah generator ultrasonik yang menggunakan yang terkenal IC timer 555 dalam rangkaian multivibrator astabil frekuensi yang dapat disesuaikan. Desain mengeluarkan sinyal gelombang persegi yang, bekerja dengan R2, untuk menyetel melalui sekitar rentang frekuensi 12 kHz hingga lebih dari 50 kHz.

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

2) Generator Ultrasonik dengan Siklus Tugas Tetap 50%

Generator ultrasonik berikutnya, yang ditunjukkan pada Gambar 2 di atas, menggunakan 6 gerbang penyangga dari IC penyangga pembalik 4049 CMOS soliter.

Sepasang buffer, U1a dan U1b, dapat dilihat terpasang dalam frekuensi variabel osilator astabil sirkuit yang memiliki siklus kerja 50%, output gelombang persegi.

4 buffer lainnya semuanya terhubung secara paralel untuk meningkatkan output melalui elemen piezo yang terhubung. Rentang frekuensi generator ultrasonik yang jauh lebih baik ini kira-kira mirip dengan versi IC 555 sebelumnya. Namun, keuntungan utama dari desain ini adalah siklus kerja 50% yang akurat di sekitar rentang frekuensi penuh.

Dengan demikian, rentang frekuensi dapat ditingkatkan dengan menurunkan nilai kapasitor C1, dan frekuensi dapat diturunkan dengan menggunakan nilai C1 yang lebih tinggi. Potensiometer 100k, bersama dengan resistor R3, memperbaiki frekuensi keluaran.

3) Generator Ultrasonik PLL

Rangkaian generator ultrasonik yang akurat dan kuat menggunakan IC PLL LM567 dan driver piezo keluaran push pull

Itu LM567 fase-terkunci-loop (PLL) IC digunakan untuk membangkitkan frekuensi ultrasonik dalam konsep ketiga kami sebagaimana dibuktikan pada gambar 3. Rangkaian ini menyediakan sejumlah fitur yang lebih baik dari dua konsep ultrasonik sebelumnya.

Pertama, osilator internal IC 567 dikembangkan untuk bekerja dalam spektrum frekuensi yang sangat besar, dari di bawah 1 Hz dan setinggi 500 kHz. Bentuk gelombang keluaran generator, pada pin 5, menunjukkan kesimetrian yang luar biasa sepanjang rentang kinerjanya.

Generator juga memberikan output yang lebih tinggi dibandingkan dengan dua sirkuit lainnya karena output sangat cocok dengan impedansi piezo tweeter (SPKR1).

Output rangkaian dapat diubah melalui sekitar 10 kHz hingga lebih dari 100 kHz bekerja dengan potensiometer R5. Transistor Q1 dihubungkan seperti rangkaian kolektor umum untuk menjaga keluaran 567 tetap terpisah serta untuk menggerakkan rangkaian penguat keluaran yang dibuat menggunakan transistor Q2 dan Q3. Rangkaian ini dapat diubah menjadi pemancar cw ultrasonik dengan memutus koneksi pin 7 IC dan memasukkan kunci sakelar secara seri.

Dalam hal ini, Anda akan memerlukan beberapa bentuk penerima ultrasonik untuk mendengar sinyal dan itulah yang akan kita bahas di sirkuit berikutnya.

4) Sirkuit Penerima Ultrasonik

Penerima ultrasonik IC 567 merdu ini dapat dipasangkan dengan
menjelaskan pemancar ultrasonik LM 567 untuk hasil terbaik.

Rangkaian penerima ultrasonik menggunakan IC 567 PLL yang memiliki kemampuan penyetelan frekuensi ditunjukkan pada diagram di atas. Rangkaian osilator merdu IC identik dengan rangkaian generator sebelumnya, dan menangani rentang frekuensi yang persis sama. Sebuah LED diposisikan pada pin detektor pin 8 IC yang dengan cepat menunjukkan sinyal yang terdeteksi.

Transistor Q1 diposisikan untuk memperkuat sinyal ultrasonik menit yang terdeteksi oleh perangkat piezo dan meneruskannya ke PLL.

Cara Menguji

Untuk menguji kerja ultrasonik, nyalakan rangkaian generator ultrasonik IC 567 dan pindahkan piezo pemancar ke seluruh area. Dimulai dengan pengaturan minimum, sempurnakan R5 sedikit demi sedikit hingga Anda tidak dapat mendengarkan apa pun dari speaker. Ini harus memperbaiki frekuensi keluaran sirkuit sekitar 16 dan 20 kHz, tergantung pada sensitivitas telinga Anda terhadap frekuensi tinggi.

Sekarang, nyalakan rangkaian penerima ultrasonik dan posisikan transduser piezo pada jarak sekitar 12 inci dari speaker generator, meskipun telah diarahkan ke arah yang sama persis. Sesuaikan receiver melalui R5, mulai dari titik frekuensi minimum (yang sesuai dengan kisaran resistansi maksimum pot), dan sedikit demi sedikit maksimalkan frekuensi hingga Anda melihat LED receiver menyala.

Jika Anda melihat penerima tidak merespons sinyal keluaran pemancar, coba arahkan piezo penerima secara akurat ke speaker generator dan terus lakukan ini terus menerus. Segera setelah receiver mendeteksi sinyal dan LED menyala, pindahkan dua piezo Tx / Rx menjauh minimal sepuluh kaki dan mulai penyetelan lagi.

Setelah Anda menemukan semua bekerja dengan memuaskan, Anda dapat menggunakan kunci telegraf yang terpasang di pemancar (opsional pada pin7) dan memeriksa respons LED pada receiver.

LED harus merespons ini dengan berkedip dalam gaya dot-and-dash seperti yang Anda ketuk menggunakan tombol telegraf. Aplikasi tambahan set generator / penerima ultrasonik ini dapat berupa sensor alarm pencuri langsung.

Pasang relai 5 V di pin 8 LM567 penerima dan kutub positif baterai. Atur perangkat Tx dan Rx piezo kira-kira satu kaki terpisah dan fokus dalam jalur yang sama, tetapi jauh dari objek terdekat.

Jika seseorang berada di dekat dan di sisi depan sepasang speaker, frekuensi ultrasonik akan dipantulkan kembali sehingga memicu relai penerima untuk AKTIF. Kontak keluaran relai dapat diterapkan untuk menyalakan alarm atau perangkat sirene.

5) Sirkuit Penerima Ultrasonik Sangat Sensitif

Desain rangkaian penerima ultrasonik terakhir sebenarnya adalah penerima ultrasonik yang sangat sensitif yang dapat dengan mudah mengambil hampir semua hal dalam rentang frekuensi ultrasonik. Anda mungkin dapat mendengarkan serangga, komunikasi kelelawar, mesin, dll. Ide ini juga dapat digunakan dalam hubungannya dengan generator ultrasonik yang dijelaskan di atas untuk mengembangkan sistem ultrasonik berkualitas tinggi.

Desainnya, bekerja dengan prinsip konversi langsung. Transistor Q1 dan Q2 meningkatkan sinyal ultrasonik yang terdeteksi oleh speaker piezo. Output kolektor Q2 kemudian digunakan untuk menggerakkan input JFET (Q3), yang dapat dilihat terhubung seperti rangkaian detektor produk.

Tahap PLL (U1) dalam konsep ini digunakan seperti osilator heterodyne merdu yang sebagai tambahan memberi makan input dari rangkaian detektor JFET. Sinyal ultrasonik masuk bergabung dengan frekuensi osilator heterodyne yang menghasilkan frekuensi penjumlahan dan perbedaan.

Elemen frekuensi tinggi disaring melalui jaringan komponen C3, R8, dan C6. Output frekuensi rendah yang tersisa diizinkan masuk melintasi input penguat audio LM386. Speaker atau headphone dapat dipasang ke output audio sirkuit.

6) Sirkuit Penerima Ultrasonik lain untuk mendengarkan Suara di atas kisaran 20 kHz

Rentang deteksi frekuensi telinga kita hampir tidak mencapai frekuensi 13 kHz. Fungsi dari pendeteksi ultrasound adalah untuk mengatasi batasan tersebut dengan cara menukar frekuensi suara berfrekuensi tinggi misalnya peluit anjing, kebocoran gas yang hampir tidak terdengar, bleeping kelelawar, dan beberapa suara ultrasonik buatan misalnya mengetuk koran dengan ringan.

'Ultrasonografi' yang terdeteksi oleh transduser input didorong dan diumpankan ke detektor produk. Multivibrator astabil disertakan karena stabilitas BFO mungkin tidak terlalu penting. Selain perbedaan sinyal yang diperlukan, rangkaian juga menghasilkan sinyal BFO ​​sendiri serta frekuensi penjumlahan, yang kemudian diakhiri di dalam filter lolos rendah yang ditetapkan pada 4 kHz.

Sinyal yang dihasilkan di sini sekali lagi diperkuat untuk mengoperasikan satu set headphone. Sirkuit ini bekerja dengan sekitar 8 milliampere, oleh karena itu dapat dengan mudah diberi daya dari baterai kering 9 V.