Cara Membuat Litar Pembesar Suara Arahan Ultrasonik

Catatan tersebut menjelaskan mengenai pembinaan sistem pembesar suara arahan ultrasonik yang juga disebut pembesar suara parametrik yang boleh digunakan untuk menghantar frekuensi audio di tempat atau zon yang disasarkan sehingga orang yang berada tepat di tempat itu dapat mendengar suara sementara orang di sebelahnya dia atau di luar zon tetap tidak tersentuh dan tidak menyedari prosesnya.

Dicipta dan Dibangun Oleh Kazunori Miura (Jepun)

Hasil yang luar biasa yang diperoleh daripada pengujian Longcoange Acoustic Device (LRAD) memberi inspirasi kepada American Technology Corporation untuk mengadopsi nama baru untuknya dan ditukar menjadi LRAD corporation pada 25 Mac 2010. Juga disebut sebagai Audio Spotlight, ia adalah produk Holosonic Research Labs, Inc dan digunakan untuk aplikasi bukan tentera.

Peranti ini dirancang untuk menghasilkan pancaran suara yang sangat fokus di kawasan yang disasarkan sahaja. Unit ini mungkin sangat sesuai di tempat-tempat seperti muzium, perpustakaan, galeri pameran di mana pancaran suaranya dapat digunakan untuk mengirim pesan peringatan atau memberi petunjuk kepada orang yang salah mencirikan, sementara yang lain di sekitarnya dibenarkan untuk terus diam.

Kesan bunyi yang difokuskan dari sistem pembesar suara parametrik begitu tepat sehingga sesiapa sahaja yang menjadi sasarannya menjadi sangat terkejut apabila mengalami kandungan suara yang difokuskan yang hanya didengar olehnya sedangkan lelaki di sebelahnya tetap tidak menyedarinya.

Prinsip Kerja Penceramah Parametrik

Teknologi pembesar suara parametrik menggunakan gelombang bunyi dalam jarak supersonik yang mempunyai ciri perjalanan melalui jarak pandang hampir.

Walau bagaimanapun, seseorang mungkin tertanya-tanya bahawa kerana jarak supersonik mungkin melebihi tanda 20kHz (tepatnya 40kHz), mungkin benar-benar tidak dapat didengar oleh telinga manusia, jadi bagaimana sistem ini dapat membuat gelombang terdengar di zon fokus?

Salah satu kaedah untuk melaksanakannya adalah dengan menggunakan dua rasuk 40kHz dengan satu yang mempunyai frekuensi audio 1kHz ditumpangkan dan bersudut untuk bertemu pada titik yang diarahkan di mana dua kandungan 40kHz saling membatalkan membiarkan frekuensi 1kHz terdengar di tempat tertentu.

Ideanya mungkin kelihatan sederhana tetapi hasilnya mungkin terlalu tidak efisien kerana suara yang rendah di tempat yang diarahkan, tidak cukup baik untuk memukau atau melumpuhkan orang yang disasarkan, sangat bertentangan dengan LRAD.

Kaedah moden lain untuk menghasilkan suara arahan yang dapat didengar menggunakan gelombang supersonik adalah melalui modulasi amplitud (AM), modulasi sisi sisi ganda (DSB), modulasi sisi sisi tunggal (SSB), modulasi frekuensi (FM), semua konsep bergantung pada teknologi sistem pembesar suara parametrik yang baru-baru ini diteliti. .

Tidak perlu dikatakan, gelombang supersonik 110 dB + boleh menjadi tidak seragam dengan pengedaran kekuatan suara ketika sedang dalam proses penyebaran merentasi 'tiub' jisim udara panjang.

Kerana ketidakseragaman tekanan suara, terdapat banyak penyelewengan yang mungkin sangat tidak diinginkan untuk aplikasi di tempat yang damai seperti di muzium, galeri, dll.

Tindak balas tidak linear di atas dihasilkan kerana fakta bahawa molekul udara memerlukan lebih banyak masa untuk mengatur ketumpatan asal sebelumnya berbanding dengan masa yang diperlukan untuk memampatkan molekul. Suara yang dihasilkan dengan tekanan yang lebih tinggi juga menghasilkan frekuensi yang lebih tinggi yang cenderung menghasilkan gelombang kejutan sementara molekul bertabrakan dengan yang sedang dimampatkan.

Tepat kerana kandungan yang didengar disusun oleh molekul udara yang bergetar yang tidak sepenuhnya 'kembali', oleh itu apabila frekuensi suara meningkat, ketidakseragaman memaksa distorsi menjadi lebih banyak didengar kerana kesan yang terbaik ditakrifkan sebagai 'kelikatan udara'.

Oleh itu, pengeluar menggunakan konsep pembesar suara arahan DSP yang melibatkan pengeluaran semula suara yang jauh lebih baik dengan gangguan minimum.

Perkara di atas dilengkapi dengan penyertaan susunan pembesar suara transduser parametrik yang sangat maju untuk mendapatkan tempat suara yang tidak arah dan jelas.
Arahan tinggi yang dihasilkan oleh pembesar suara parametrik ini juga disebabkan oleh ciri lebar jalur mereka yang kecil yang dapat diperbesar sesuai spesifikasi yang diperlukan dengan hanya menambahkan banyak jumlah transduser ini melalui susunan matriks.

Memahami Konsep Modulator Pembesar Suara 2 Saluran Parametrik

DSB dapat dilaksanakan dengan mudah menggunakan rangkaian pertukaran analog. Pencipta pada mulanya mencuba ini, dan walaupun dapat mengeluarkan suara yang nyaring, ia disertai dengan banyak penyelewengan.

Seterusnya, dicuba rangkaian PWM, yang menggunakan konsep yang serupa dengan teknologi FM, walaupun output suara yang dihasilkan jauh berbeza dan bebas dari herotan, intensitasnya didapati jauh lebih lemah dibandingkan dengan DSB.

Kekurangannya akhirnya dapat diselesaikan dengan mengatur susunan transduser saluran ganda, setiap susunan merangkumi sebanyak 50 nombor transduser 40kHz yang disambungkan secara selari.

Memahami Litar Sorotan Audio

Merujuk kepada litar pembesar suara parametrik atau litar pembesar suara ultrasonik yang ditunjukkan di bawah, kita melihat litar PWM standard yang dikonfigurasi di sekitar penjana PWM IC TL494.

Keluaran dari tahap PWM ini dimasukkan ke tahap pemacu mosfet setengah jambatan menggunakan IC IR2111 khusus.

IC TL494 mempunyai pengayun bawaan yang frekuensi dapat ditetapkan melalui rangkaian R / C luaran, di sini ia diwakili melalui R2 dan C1 yang telah ditetapkan. Frekuensi berayun asas diselaraskan dan ditetapkan oleh R1, sementara julat optimum ditentukan dengan menetapkan R1 dan R2 dengan tepat oleh pengguna.

Input audio yang perlu diarahkan dan ditumpangkan pada frekuensi PWM yang ditetapkan di atas diterapkan pada K2. Perhatikan bahawa input audio mesti diperkuat dengan cukup dengan menggunakan penguat kecil seperti LM386 dan tidak boleh bersumber melalui soket fon kepala peranti audio.

Oleh kerana output dari tahap PWM dimasukkan melalui susunan IC jembatan setengah kembar, output parametrik supersonik terakhir yang diperkuat dapat dicapai melalui dua output melintasi 4 fets yang ditunjukkan.

Output yang diperkuatkan diberikan kepada pelbagai transduser piezo 40 kHz yang sangat khusus melalui induktor yang mengoptimumkan. Setiap susunan transduser boleh terdiri daripada sejumlah 200 transduser yang disusun melalui sambungan selari.

Mosfet biasanya diberi bekalan DC 24V untuk menggerakkan piezos yang mungkin berasal dari sumber DC 24V yang berasingan.

Mungkin terdapat sebilangan besar transduser yang tersedia di pasaran, jadi pilihannya tidak terhad pada jenis atau peringkat tertentu. Penulis lebih suka piezos berdiameter 16mm yang diberikan dengan spesifikasi frekuensi 40kHz.

Setiap saluran mesti memasukkan sekurang-kurangnya 100 saluran tersebut untuk menghasilkan respons yang munasabah ketika digunakan di luar rumah di tengah-tengah keributan yang tinggi.

Jarak Transduser adalah Penting

Jarak antara transduser sangat penting supaya fasa yang dibuat oleh masing-masing tidak terganggu atau dibatalkan oleh unit bersebelahan. Oleh kerana panjang gelombang hanya 8mm, kesalahan kedudukan genap 1mm boleh mengakibatkan intensiti yang jauh lebih rendah disebabkan oleh kesalahan fasa dan kehilangan SPL.

Secara teknikal, transduser ultrasonik meniru tingkah laku kapasitor dan oleh itu ia boleh dipaksa untuk bergema dengan memasukkan induktor secara bersiri.

Oleh itu, kami telah memasukkan induktor secara bersiri untuk mencapai ciri ini untuk mengoptimumkan transduser ke tahap prestasi puncaknya.

Mengira Frekuensi Resonan

Kekerapan resonan transduser dapat dikira dengan menggunakan formula berikut:

fr = 1 / (2pi x LC)

Kapasitansi dalaman transduser 40 kHz boleh berkisar antara 2 hingga 3nF, oleh itu 50 daripadanya secara selari akan menghasilkan kapasitansi bersih sekitar 0.1uF hingga 0.15uF.

Dengan menggunakan angka ini dalam formula di atas, kita mendapat nilai induktor antara 60 dan 160 uH yang mesti disertakan dalam siri dengan output pemacu mosfets pada A dan B.

Induktor menggunakan batang ferit seperti yang dapat dilihat pada gambar di bawah. Pengguna dapat memuncak respons resonan dengan menyesuaikan batang dengan menggesernya ke dalam gegelung sehingga titik optimum dapat dipukul.

Rajah Litar

Kesopanan idea litar: Elektor elektronik.

Dalam prototaip saya, saya bereksperimen dengan pengubah audio seperti yang ditunjukkan di bawah ini untuk penguatan yang diperlukan, dengan satu bekalan 12V biasa. Saya tidak menggunakan kapasitor resonan oleh itu penguatnya terlalu rendah.

Saya dapat mendengar kesannya dari jarak 1 kaki tepat di seberang garis lurus dengan transduser. Bahkan sedikit pergerakan menyebabkan suaranya hilang.

Induktor Pembesar Suara (Transformer Output Audio Kecil):

Cara Menghubungkan pengubah dan transduser

Perincian pendawaian transduser dapat dilihat pada rajah yang diberikan di bawah ini, anda memerlukan dua set ini untuk dihubungkan dengan titik A dan B litar.

Transformer boleh sesuai naikkan pengubah bergantung kepada berapa banyak transduser yang dipilih.

Gambar Prototaip : Litar pembesar suara parametrik di atas berjaya diuji dan disahkan oleh saya menggunakan 4 transduser ultrasonik, yang bertindak balas dengan tepat seperti yang dinyatakan dalam penjelasan artikel. Namun, kerana hanya 4 sensor yang digunakan, outputnya terlalu rendah dan dapat didengar hanya sejauh satu meter.

Awas - Bahaya Kesihatan. Langkah-langkah yang sewajarnya harus diambil untuk mencegah pendedahan jangka panjang terhadap tahap bunyi ultrasonik yang tinggi.

Dokumen Asal boleh Baca Di Sini