Ucuz Hidrofon və Ultrasonik Dönüştürücü: 6 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Delfinlərin və ya balinaların danışmasını qeyd etmək istəyirsiniz? Yoxsa sualtı akustik rabitə sistemi qurursunuz? Yaxşı, sizə "necə" öyrədəcəyik.

Əsas şeydən başlayaq: anten. Gündəlik həyatda səs emissiyası üçün dinamiklərdən (məsələn, dizüstü kompüterinizdə və ya avtomobilinizdə) və səs yazmaq üçün mikrofondan istifadə ediriksə, sizi sevindirməyə tələsirəm: su altında səs ötürən ("radiasiya" deyirik) və səs yazısı tez -tez Sualtı akustik (hidroakustik) antenna və ya hidrofon (yalnız qəbuledici cihazdır) və ya hər iki istiqamətdə işləyərsə çevirici adlanan eyni qurğu.

Əksər hallarda, hidroakustik antenna bir və ya bir neçə piezoelektrik elementdən ibarətdir: lövhələr, disklər, üzüklər, borular, kürələr, yarımkürələr və s.

Piezo elementləri sözdə piezoelektrik təsirə malikdir. Bir elementə alternativ bir elektrik siqnalı tətbiq olunarsa, element salınmağa başlayır və əgər element, məsələn, akustik dalğa ilə titrəyirsə, onun üzərində alternativ elektrik siqnalı yaranmağa başlayır.

Buna görə piezoelektrik element elektrik siqnalını akustik dalğalara (mexaniki titrəmələrə) və əksinə - akustik dalğaları elektrik siqnalına çevirir.

Necə deyərlər: təcrübəsiz nəzəriyyə ölüdür! Vaxt itirməyək və bir cüt hidroakustik anten hazırlayaq.

Addım 1: Materiallar Bill

Ehtiyac duyduğumuz materiallar:

• F35mm piezo buzzers bir cüt (Aliexpress -də 10 ədəd 1,5 dollara aldıq)
• 10 metrlik RG-174 kabel parçası
• iki yuva 3,5 mm stereo bağlayıcı
• mis / pirinç / paslanmayan boşqab eni 50x100 mm 1-2 mm qalınlığında
• epoksi yapışqan
• silikon mastik (asetik olmayan)
• lehim və axın
• yağdan təmizləmək üçün spirt
• nominal dəyərləri ~ 100Ω və 470-1000 kΩ olan hər iki rezistor (0,25 W MF25 götürdük)
• iki diod 1N4934
• neylon iplik

Alətlər:

• qazma və matkaplar Ф3mm və 2.5 mm (mis lövhə qazmaq üçün)
• testere və ya dremel (mis boşqab kəsmək üçün)
• zımpara 200-600 grit (mis boşqab təmizləmək üçün)
• bıçaq, tel kəsicilər (telləri soymaq üçün)
• lehimləmə dəmir və ya PCB yenidən işləmə stansiyası
• düzəldici mastik üçün diş spatulası

Addım 2: Çox Asan Dövrə

Bir piezo elementini birbaşa səs kartına, dizüstü kompüterə və ya tabletə bağlamaq yaxşı bir fikir deyil.

Birincisi, piezoelektrik element, qoşulduqda elektronikaya zərər verə biləcək kifayət qədər böyük bir yük yığa bilər.

İkincisi, bir səs kartının bir xəttinə və ya mikrofon girişinə qoşulduqda, səs kartının giriş kaskadını qorumalısınız.

Bağlanmayan antenin yüklənməsinin qarşısını almaq üçün ona paralel olaraq 0,5-1 MΩ (R1) müqavimət qoyduq.

Maksimum gərginliyi məhdudlaşdırmaq üçün qəbuledici antenada D1, D2 diodlarından və 100Ω (R2) müqavimətindən ən sadə eşik məhdudlaşdırıcısını yığa bilərsiniz. Diod olaraq 1N4934 istifadə etdik və R1, R2 rezistorları olaraq MF25 (R1 470 kOhm) götürdük.

Diqqət yetirin ki, qəbuledici antenanı mikrofon girişinə bağlamağı planlaşdırırsınızsa (və xəttə deyil), əlavə olaraq nominal 0.1.. 1 uF olan C1 kondansatörünə ehtiyacınız olacaq, əks halda səs kartı tərəfindən verilən güc elektret mikrofonuna D1 diyotu vasitəsilə qısa qapanma olacaq.

Addım 3: Antenin dizaynı

Piezo elementlərinin özləri epoksi ilə metal plitələrə yapışdırılmalıdır. Piezoelektrik elementin rezonans tezliyini aşağı salacaq (asılmayan kütlə əlavə olunduqda).

Ayrıca, bir tərəfdən sərt bir metal lövhəyə yapışdırıldıqda, piezoelektrik element büzülüb uzana bilməyəcək və əyilməli olacaq. Ehtiyacımız budur.

• 50 x 50 mm ölçülü iki kvadrat lövhə kəsdik və kabel üçün (3 mm diametrli) deliklər qazdıq və kabelin nazik bir neylon iplə bərkidilməsi üçün iki delik açdıq.
• Antenalar, satın alınan 10 metrlik kabel parçasından 3 metrlik iki ədəd aldı, qalanları ehtiyatda qaldı
• Kabeli çuxura bükürük, mərkəzi nüvəsini piezoelektrik elementin metalizasiya qatına, ekranı isə metal əsasına lehimləyirik. Paralel olaraq, razılaşdırıldığı kimi, 470 kΩ rezistoru lehimləyirik.
• Kabelin digər ucunu təmizləyirik və konnektoru yığırıq: mərkəzi nüvəni mərkəzi təmasa (konnektorun ən ucuna) lehimləyirik, ortasını sağlam saxlayırıq və bağlayıcı gövdəsini kabel kılıfına lehimləyirik.

Bağlayıcı gövdəsini kabelə qoymağı həmişə unuturam və hər şeyi iki dəfə yenidən lehimləməliyəm. Səhvimi təkrarlama).

Lehimdən sonra, xüsusən piezoelektrik elementdəki axını təmizləmək çox vacibdir. Əks təqdirdə, zaman keçdikcə lehim axını yeyəcək.

Beləliklə, iki anten hazırladıq (birində eşik məhdudlaşdırıcısı var). İndi epoksi yoğurmaq və lateks əlcəklər taxmaq vaxtıdır.

Addım 4: yapışdırmaq

Piezoelektrik elementləri mis lövhələrə yapışdırmadan əvvəl hər ikisi spirt (etil və ya izopropil) və ya asetonla yaxşıca zımparalanmalı və yağdan təmizlənməlidir.

Başqa bir şey istifadə etməyin! Benzin və ya kerosin, yapışmanı pozan yağlı izlər buraxır.

Xatırlatmaq yerinə düşər ki, spirt, aseton və epoksi ilə bütün işlər yaxşı havalandırılan otaqda, əllərinizi və gözlərinizi qorumaqla aparılmalıdır. Təhlükəsizlik qaydalarına laqeyd yanaşmayın!

Kabeli plakaya tutan neylon ipi doyururuq. Piezoelektrik elementi lövhəyə yapışdırmaq üçün bir az epoksi yapışqan istifadə edin. Həddindən artıq etməyin! Epoksi yuxarı qalxmamalıdır, əks halda polimerləşmə zamanı nazik bir piezoceramics qatını məhv edə bilər və üstəlik epoksi suda pisləşir.

Nəticə fotoşəkillərdəki kimi olmalıdır. Adətən, epoksi 24 saat ərzində tamamilə polimerləşir. Məsələn, ertəsi günə qədər antenalarımızı tərk etdik.

Addım 5: Su yalıtımı

Səhər laboratoriyaya gəldikdə, ilk antenanı (eşik məhdudlaşdırıcısı olmadan) noutbukun qulaqlıq yuvasına bağladıq. Musiqini yandırıb antenanı qulağınıza gətirsəniz, ən azından səsli tezlik aralığının olduqca yaxşı bir şəkildə yayıldığından əmin ola bilərsiniz. Mis əsasının nəticəsi olan hətta bir bas işarəsi var.

Beləliklə, indi bir akustik ötürücü antenaya sahibik, lakin hələ də hidroakustik deyil. Bunu düzəltmək üçün antenanı yenidən yağdan təmizləyib nazik bir mastiklə örtməliyik.

Mühüm qeyd: tərkibində asetat olan sanitar mastik istifadə etməyin! İçindəki sirkə turşusu lehim birləşmələrini, kabelini və piezoelektrik elementin metalizasiyasını korlayacaqdır.

Qayıqlar və yaxtalar üçün Kim Tek maye rezini tövsiyə edirik. Amerika Birləşmiş Ştatlarından olan DIY işçiləri, mastik əvəzinə Smooth-On şirkətinin əla poliuretan birləşmələrindən istifadə edə bilərlər.

Rahatlığımız üçün əvvəlcə tibbi birdəfəlik şprisi mastiklə doldururuq, sonra piezoelektrik elementə və lehim birləşmələrinə tətbiq edirik.

Mastik tətbiq etdikdən sonra onu diş spatulası ilə və ya əlverişli olanı (hətta barmaqla) düzəldirik. Sonda şəkildəki kimi əldə etdik.

Mastik qatını çox qalın etməməlisiniz - anten həssaslığını itirəcək. 1 mm təbəqə tamamilə kifayətdir. Lehim birləşmələrini, rezistorları və diodları mastik ilə diqqətlə qoruyun.

Plitənin arxa tərəfini bir mastik ilə örtə bilərsiniz - bunu bir antenada etdik.

Rezistorları və diodları kabelə yaxınlaşdırsanız, piezoelektrik elementi mastik ilə sürtmək daha rahat olacaq və təbəqə daha hamar olacaq.

Bu cür heykəltəraşlıq işləri bitdikdən sonra yenidən 24 saatlıq antenaları tərk edirik….

Və təbriklər! İndi iki hidrofonunuz var!

Addım 6: Post Scriptum

İndi birbaşa dizüstü kompüterinizə, planşetinizə və ya telefonunuza qoşaraq yeni qurulan antenaların nə qədər yaxşı olduğunu yoxlaya bilərsiniz.

Təəssüf ki, bütün qurğular sualtı akustikaya uyğun deyil. Müasir səs kartlarının çoxunda mikrofon girişində hər şeyi 15 kHz-dən yuxarı kəsən aşağı keçid filtrləri var. Ancaq bəzi noutbuklarda belə filtr yoxdur.

Qurduğumuz bu hidrofon və çevirici yalnız bir başlanğıcdır: sualtı akustik ünsiyyət və naviqasiya haqqında bir sıra Təlimatlar dərc etməyi planlaşdırırıq, maraqlanırsınızsa bizə bildirin!