6 meilleurs projets de circuits ultrasoniques pour les amateurs et les ingénieurs

Le message traite de 6 projets de circuits émetteurs et récepteurs ultrasoniques très utiles mais simples qui peuvent être utilisés pour de nombreuses applications cruciales, telles que télécommande à ultrasons , des alarmes antivol, des serrures de porte électroniques et pour écouter des fréquences dans la gamme des ultrasons qui sont normalement inaudibles pour les oreilles humaines.

introduction

De nombreux gadgets à ultrasons du commerce fonctionnent avec une fréquence prédéterminée et utilisent des transducteurs qui sont conçus pour atteindre un pic ou résonner à la fréquence spécifique. La bande passante restreinte et le prix de la majorité de ces transducteurs les rendent inappropriés pour les implémentations de bricolage et de bricolage.

Mais en fait, ce n'est pas un problème, puisque pratiquement tout haut-parleur piézo pourrait être appliqué comme un transducteur à ultrasons pour les deux, sous la forme d'un dispositif de sortie d'émetteur et également comme capteur de récepteur.

Bien que l'efficacité des haut-parleurs piézoélectriques ne puisse être comparée à celle d'un transducteur industriel spécialisé, en tant que projet de loisir et d'amusement, elles peuvent parfaitement fonctionner. L'appareil que nous avons utilisé avec les circuits expliqués ci-dessous était un tweeter piézo-électrique de 33/4 pouces disponible dans la plupart des magasins en ligne.

1) Générateur ultrasonique le plus simple

Figure.1 Ce simple ultrason
le générateur peut être construit sans trop de difficulté
et très rapidement.

Notre tout premier circuit, est montré dans la figure ci-dessus, est un générateur à ultrasons qui utilise le bien connu 555 minuterie IC dans un circuit multivibrateur astable à fréquence réglable. La conception produit un signal d'onde carrée qui, fonctionne avec R2, pour s'accorder autour d'une gamme de fréquences de 12 kHz à plus de 50 kHz.

Cette plage de fréquences peut être facilement ajustée en modifiant la valeur du condensateur C1 en employant une valeur inférieure, la plage augmentera, tandis qu'une valeur plus élevée rendra la plage beaucoup plus petite.

2) Générateur ultrasonique avec cycle de service fixe de 50%

Le générateur d'ultrasons suivant, révélé sur la figure 2 ci-dessus, utilise 6 portes de tampon d'un IC tampon inverseur CMOS 4049 solitaire.

Un couple des tampons, U1a et U1b, peut être vu attaché dans une fréquence variable oscillateur astable circuit ayant un cycle de service de 50%, sortie d'onde carrée.

Le reste des 4 tampons est tous connectés en parallèle afin d'améliorer la sortie sur l'élément piézo connecté. La gamme de fréquences de ce générateur à ultrasons bien meilleure est à peu près similaire à la version précédente de l'IC 555. Cependant, le principal avantage de cette conception est son cycle de service précis de 50% sur toute la gamme de fréquences.

Cela dit, la plage de fréquences peut être augmentée en abaissant la valeur du condensateur C1, et la fréquence peut être diminuée en utilisant des valeurs plus élevées pour C1. Le potentiomètre 100k, avec la résistance R3, fixe la fréquence de sortie.

3) Générateur ultrasonique PLL

Circuit générateur d'ultrasons précis et puissant utilisant PLL LM567 IC et pilote piézo à sortie push pull

Le Circuit intégré à boucle à verrouillage de phase LM567 (PLL) est utilisé pour générer une fréquence ultrasonore dans notre 3ème concept comme prouvé dans la figure 3 ci-dessus. Ce circuit offre un certain nombre de fonctionnalités mieux que les deux concepts ultrasoniques précédents.

Tout d'abord, l'oscillateur intégré de l'IC 567 est développé pour fonctionner dans un spectre de fréquences incroyablement large, de moins de 1 Hz et aussi haut que 500 kHz. La forme d'onde de sortie du générateur, à la broche 5, présente une symétrie exceptionnelle tout au long de sa plage de performances.

Le générateur donne en outre une sortie accrue par rapport aux deux autres circuits pour la raison que la sortie est très étroitement adaptée à l'impédance du tweeter piézo (SPKR1).

La sortie du circuit pourrait être ajustée d'environ 10 kHz à plus de 100 kHz travailler avec potentiomètre R5. Le transistor Q1 est branché comme un circuit collecteur commun afin de garder la sortie du 567 à distance ainsi que pour commander le circuit amplificateur de sortie qui est créé en utilisant les transistors Q2 et Q3. Le circuit pourrait être changé en un émetteur ultrasonique CW en interrompant la connexion de la broche 7 du CI et en insérant une clé de commutation en série.

Dans ce cas, vous aurez besoin d'une forme de récepteur à ultrasons pour entendre les signaux et c'est exactement ce dont nous allons discuter dans notre prochain circuit.

4) Circuits récepteurs à ultrasons

Ce récepteur à ultrasons réglable IC 567 peut être associé au
explique l'émetteur à ultrasons LM 567 pour de meilleurs résultats.

Un circuit récepteur d'ultrasons utilisant un circuit intégré 567 PLL qui présente une capacité d'accord de fréquence est illustré dans le schéma ci-dessus. Le circuit d'oscillateur accordable du CI est identique au circuit générateur précédent et gère exactement la même gamme de fréquences. Une LED est positionnée sur la broche 8 de la broche de détection du CI qui indique rapidement les signaux détectés.

Le transistor Q1 est positionné pour amplifier les minuscules signaux ultrasonores détectés par le dispositif piézo et les renvoyer sur la PLL.

Comment tester

Pour tester le fonctionnement des ultrasons, allumez le circuit du générateur d'ultrasons IC 567 et déplacez l'émetteur piézo dans toute la zone. En commençant par le réglage minimum, affinez R5 petit à petit jusqu'à ce que vous ne puissiez rien écouter du haut-parleur. Cela devrait fixer la fréquence de sortie du circuit à environ 16 et 20 kHz, en fonction de la sensibilité de votre oreille aux hautes fréquences.

Maintenant, allumez le circuit récepteur à ultrasons et positionnez son transducteur piézo à environ 12 pouces du haut-parleur du générateur, bien qu'il soit orienté exactement dans la même direction. Ajustez le récepteur via R5, en commençant par le point de fréquence minimale (qui correspond à la plage de résistance maximale du potentiomètre), et maximisez petit à petit la fréquence jusqu'à ce que vous voyiez la LED du récepteur s'allumer.

Si vous voyez que le récepteur ne répond pas aux signaux de sortie de l'émetteur, essayez de diriger le piézo du récepteur avec précision vers le haut-parleur du générateur et continuez à le faire avec persistance. Dès que le récepteur détecte le signal et que la LED s'allume, éloignez les deux piézo Tx / Rx d'au moins dix pieds et recommencez le réglage fin.

Une fois que vous avez trouvé que tout fonctionne de manière satisfaisante, vous pouvez utiliser la clé télégraphique attachée à l'émetteur (en option sur la broche 7) et vérifier la réponse de la LED sur le récepteur.

La LED doit répondre à cela en clignotant dans le style point et tiret que vous avez tapé à l'aide de la touche télégraphique. Une application supplémentaire de cet ensemble générateur / récepteur à ultrasons peut être sous la forme d'un simple capteur d'alarme antivol.

Fixez un relais 5 V entre la broche 8 du LM567 du récepteur et le pôle positif de la batterie. Disposez les dispositifs piézo Tx et Rx à environ un pied de distance et focalisés sur le même chemin, mais à l'écart de tout objet à proximité.

Si une personne se trouve à proximité et à l'avant de la paire d'enceintes, la fréquence ultrasonique sera réfléchie, déclenchant l'activation du relais du récepteur. Les contacts de sortie du relais peuvent être appliqués pour activer une alarme ou un dispositif de sirène.

5) Circuit récepteur ultrasonique très sensible

La dernière conception de circuit récepteur à ultrasons est en fait un récepteur à ultrasons extrêmement sensible qui peut facilement capter presque tout ce qui se trouve dans la gamme de fréquences ultrasonores. Vous pouvez éventuellement écouter des insectes, des communications de chauves-souris, des moteurs, etc. l'idée pourrait également être utilisée en conjonction avec les générateurs d'ultrasons expliqués ci-dessus pour développer des systèmes à ultrasons de haute qualité.

La conception, fonctionne selon le principe de la conversion directe. Les transistors Q1 et Q2 amplifient les signaux ultrasonores détectés par le haut-parleur piézo. La sortie du collecteur du Q2 est ensuite utilisée pour piloter l'entrée JFET (Q3), qui peut être vue branchée comme un circuit détecteur de produit.

L'étage PLL (U1) dans ce concept est utilisé comme un oscillateur hétérodyne accordable qui alimente en plus l'entrée du circuit de détection JFET. Le signal ultrasonore entrant se combine avec la fréquence de l'oscillateur hétérodyne générant une somme et une différence de fréquence.

L'élément haute fréquence est filtré via le réseau de composants C3, R8 et C6. La sortie basse fréquence restante est autorisée à entrer via l'entrée de l'amplificateur audio LM386. Un haut-parleur ou des écouteurs peuvent être connectés à la sortie audio du circuit.

6) Un autre circuit récepteur à ultrasons pour écouter des sons au-dessus de la plage de 20 kHz

La plage de détection de fréquence de notre oreille est à peine jusqu'à 13 kHz. La fonction du détecteur à ultrasons est de contourner cette limitation en commutant la fréquence des bruits à haute fréquence tels que les sifflets de chien, les fuites de gaz à peine audibles, les bips de chauve-souris et plusieurs sons ultrasoniques artificiels, par exemple en tapotant légèrement sur un journal.

Les «ultrasons» détectés par le transducteur d'entrée sont amplifiés et envoyés à un détecteur de produit. Un multivibrateur astable est inclus car la stabilité du BFO peut ne pas avoir beaucoup d'importance. En plus du différentiel de signal requis, le circuit génère en plus le signal BFO ​​seul ainsi que la fréquence de sommation, qui se termine ensuite à l'intérieur d'un filtre passe-bas fixé à 4 kHz.

Le signal qui en résulte est à nouveau amplifié pour faire fonctionner un casque. Le circuit fonctionne avec environ 8 milliampères, il peut donc être facilement alimenté par une batterie sèche de 9 V.