이 게시물은 다음과 같은 많은 중요한 응용 프로그램에 사용할 수있는 매우 유용하면서도 간단한 6 가지 초음파 송신기 및 수신기 회로 프로젝트를 설명합니다 초음파 원격 제어 , 도난 경보기, 전자 도어 잠금 장치 및 일반적으로 사람의 귀에는 들리지 않는 초음파 범위의 주파수를 듣습니다.

소개

“하드웨어를 확인하는 시스템 구성 요소 ”

많은 상업용 초음파 기기는 미리 결정된 주파수로 작동하며 특정 주파수에서 피크 또는 공명하도록 만들어진 변환기를 사용합니다. 이러한 트랜스 듀서 대부분의 제한된 대역폭과 가격으로 인해 취미 및 DIY 구현에 적합하지 않게됩니다.

하지만 실제로는 문제가되지 않습니다. 피에조 스피커 송신기 출력 장치의 형태와 수신기 센서의 형태로 초음파 변환기처럼 적용될 수 있습니다.

피에조 스피커의 효율성은 전문 산업용 변환기의 효율성과 비교할 수 없지만 취미와 재미있는 프로젝트로서 완벽하게 작동 할 수 있습니다. 아래 설명 된 회로와 함께 사용한 장치는 대부분의 온라인 상점에서 구할 수있는 33/4 인치 피에조 트위터였습니다.

1) 가장 간단한 초음파 발생기

그림 .1이 간단한 초음파
발전기는 별 어려움없이 구축 가능
그리고 매우 빠르게.

우리의 첫 번째 회로는 위의 그림에 나와 있으며 잘 알려진 555 IC 타이머 가변 주파수 불안정한 멀티 바이브레이터 회로에서. 이 설계는 R2와 함께 작동하는 구형파 신호를 출력하여 약 12kHz에서 50kHz 이상의 주파수 범위를 통해 튜닝합니다.

이 주파수 범위는 낮은 값을 사용하는 커패시터 C1의 값을 변경하여 쉽게 조정할 수 있으며, 값이 클수록 범위가 훨씬 작아집니다.

2) 50 % 듀티 사이클이 고정 된 초음파 발생기

위의 그림 2에 표시된 다음 초음파 발생기는 고독한 4049 CMOS 반전 버퍼 IC의 6 개의 버퍼 게이트를 사용합니다.

두 개의 버퍼 U1a 및 U1b는 가변 주파수 내에 부착 된 것을 볼 수 있습니다. 불안정 발진기 50 % 듀티 사이클, 구형파 출력을 갖는 회로.

나머지 4 개의 버퍼는 모두 병렬로 연결되어 연결된 피에조 소자의 출력을 향상시킵니다. 이 훨씬 더 나은 초음파 발생기의 주파수 범위는 이전 IC 555 버전과 거의 유사합니다. 그러나이 설계의 가장 큰 장점은 전체 주파수 범위에서 정확한 50 % 듀티 사이클입니다.

즉, 커패시터 C1 값을 낮추면 주파수 범위를 더 높게 만들 수 있고 C1에 더 높은 값을 사용하면 주파수를 줄일 수 있습니다. 저항 R3과 함께 100k 전위차계는 출력 주파수를 고정합니다.

“광섬유 케이블의 단점 ”

3) PLL 초음파 발생기

PLL LM567 IC 및 푸시 풀 출력 피에조 드라이버를 사용하는 정확하고 강력한 초음파 발생기 회로

그만큼 LM567 PLL (위상 고정 루프) IC 위의 그림 3에서 입증 된 바와 같이 세 번째 개념에서 초음파 주파수를 생성하는 데 사용됩니다.이 회로는 이전 두 가지 초음파 개념보다 더 많은 기능을 제공합니다.

첫째, IC 567의 내장 발진기는 1Hz 미만에서 최대 500kHz까지 매우 큰 주파수 스펙트럼 내에서 작동하도록 개발되었습니다. 핀 5에서 발생기의 출력 파형은 성능 범위 전체에서 뛰어난 대칭성을 나타냅니다.

생성기는 출력이 피에조 트위터 (SPKR1) 임피던스에 훨씬 가깝게 일치하기 때문에 다른 두 회로에 비해 출력이 증가합니다.

회로의 출력은 약 10kHz에서 100kHz 이상으로 조정될 수 있습니다. 전위차계로 작업 R5. 트랜지스터 Q1은 567의 출력을 느슨하게 유지하고 트랜지스터 Q2 및 Q3을 사용하여 생성 된 출력 증폭기 회로를 구동하기 위해 공통 컬렉터 회로처럼 연결됩니다. IC의 핀 7 연결을 끊고 스위치 키를 직렬로 삽입하여 회로를 초음파 cw 송신기로 변경할 수 있습니다.

이 경우 신호를 듣기 위해 어떤 형태의 초음파 수신기가 필요하며 이것이 바로 다음 회로에서 논의 할 내용입니다.

4) 초음파 수신기 회로

이 조정 가능한 IC 567 초음파 수신기는
최상의 결과를 위해 LM 567 초음파 송신기를 설명했습니다.

주파수 튜닝 기능이있는 567 PLL IC를 사용하는 초음파 수신기 회로가 위 다이어그램에 나와 있습니다. IC의 조정 가능한 오실레이터 회로는 이전 생성기 회로와 동일하며 정확히 동일한 주파수 범위를 처리합니다. LED는 IC의 핀 8 검출기 핀에 위치하여 검출 된 신호를 빠르게 나타냅니다.

트랜지스터 Q1은 피에조 장치가 감지 한 미세한 초음파 신호를 증폭하여 PLL로 전달합니다.

테스트 방법

초음파 작동을 테스트하려면 IC 567 초음파 발생기 회로를 켜고 송신기를 피에조 영역 전체로 이동합니다. 최소 설정부터 시작하여 스피커에서 아무것도들을 수 없을 때까지 R5를 조금씩 미세 조정합니다. 이렇게하면 고주파에 대한 귀의 민감도에 따라 회로의 출력 주파수가 약 16kHz 및 20kHz로 고정됩니다.

이제 초음파 수신기 회로를 켜고 피에조 변환기를 발생기의 스피커에서 약 12 인치 떨어진 위치에 배치합니다. 최소 주파수 지점 (포트의 최대 저항 범위에 해당)에서 시작하여 R5를 통해 수신기를 조정하고 수신기의 LED가 방금 켜질 때까지 주파수를 조금씩 최대화합니다.

수신기가 송신기 출력 신호에 응답하지 않는 경우 수신기의 피에조가 발생기의 스피커를 정확하게 조준하고 지속적으로이 작업을 수행하십시오. 수신기가 신호를 감지하고 LED에 불이 들어 오자마자 두 개의 Tx / Rx 피에조를 최소 10 피트 떨어진 위치로 옮기고 미세 조정을 다시 시작하십시오.

모든 것이 만족스럽게 작동하는 것을 확인하면 송신기에 부착 된 전신 키 (핀 7에서 옵션)를 사용하고 수신기의 LED 응답을 확인할 수 있습니다.

LED는 전신 키를 사용하여 두드리는대로 점과 대시 스타일로 깜박임으로써 이에 응답해야합니다. 이 초음파 발생기 / 수신기 세트의 추가 적용은 간단한 도난 경보 센서의 형태 일 수 있습니다.

수신기 LM567의 핀 8과 배터리의 양극에 5V 릴레이를 연결합니다. Tx 및 Rx 피에조 장치를 약 1 피트 떨어져 배치하고 동일한 경로 내에 초점을 맞추지 만 근처에있는 물체는 치우십시오.

사람이 한 쌍의 스피커에 가까이 다가 가면 초음파 주파수가 반사되어 수신기의 릴레이가 켜집니다. 릴레이의 출력 접점은 경보 또는 사이렌 장치를 켜기 위해 적용될 수 있습니다.

5) 고감도 초음파 수신기 회로

마지막 초음파 수신기 회로 설계는 실제로 초음파 주파수 범위 내의 거의 모든 것을 쉽게 포착 할 수있는 매우 민감한 초음파 수신기입니다. 곤충, 박쥐 통신, 엔진 등을들을 수있을 것입니다.이 아이디어는 고품질 초음파 시스템을 개발하기 위해 위에서 설명한 초음파 발생기와 함께 사용할 수도 있습니다.

디자인은 직접 변환 원칙을 사용하여 작동합니다. 트랜지스터 Q1 및 Q2는 피에조 스피커가 감지하는 초음파 신호를 증폭시킵니다. 그런 다음 Q2의 컬렉터 출력은 JFET (Q3) 입력을 구동하는 데 사용되며 이는 제품 감지 회로처럼 연결되어있는 것으로 볼 수 있습니다.

이 개념에서 PLL (U1) 스테이지는 JFET 검출기 회로의 입력을 추가로 공급하는 조정 가능한 헤테로 다인 발진기처럼 사용됩니다. 인바운드 초음파 신호는 헤테로 다인 발진기의 주파수와 결합되어 합과 차이 주파수를 생성합니다.

고주파수 요소는 C3, R8 및 C6 구성 요소 네트워크를 통해 필터링됩니다. 남은 저주파 출력은 LM386 오디오 증폭기 입력을 통해 입력 할 수 있습니다. 스피커 또는 헤드폰을 회로의 오디오 출력에 연결할 수 있습니다.

6) 20kHz 이상의 소리를 듣기위한 또 다른 초음파 수신기 회로

우리 귀의 주파수 감지 범위는 거의 최대 13kHz 주파수입니다. 초음파 감지기의 기능은 개 호루라기, 간신히 가청 가스 누출, 박쥐 삐 소리, 신문을 가볍게 두드리는 것과 같은 몇 가지 인공 초음파 소리와 같은 고주파 소음의 주파수를 전환하여 이러한 한계를 극복하는 것입니다.

입력 변환기에 의해 감지 된 '초음파'는 증폭되어 제품 감지기로 공급됩니다. BFO 안정성이 그다지 중요하지 않을 수 있으므로 불안정한 멀티 바이브레이터가 포함됩니다. 필요한 신호 차동에 추가로 회로는 BFO 신호와 합산 주파수를 자체적으로 생성 한 다음 4kHz로 고정 된 저역 통과 필터 내에서 종료됩니다.