Olcsó hidrofon és ultrahangos jelátalakító: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Delfinek vagy bálnák beszédét szeretné rögzíteni? Vagy építsen egy víz alatti akusztikus kommunikációs rendszert? Oké, megtanítjuk neked „hogyan”.

Kezdjük a fővel: az antennával. Ha a mindennapi életben hangszórókat (például laptopjában vagy autójában) használunk a hangkibocsátáshoz, és egy mikrofont a hangfelvételhez, akkor sietve szeretném Önöket kedvükre tenni: a víz alatti hangot (mondjuk: „sugárzás”) és a hangfelvételt gyakran ugyanazt az eszközt, amelyet víz alatti akusztikus (hidroakusztikus) antennának vagy hidrofonnak (ha csak fogadó eszköz) neveznek, vagy jeladót, ha mindkét irányban működik.

Az esetek túlnyomó többségében a hidroakusztikus antenna egy vagy több piezoelektromos elemből áll: lemezek, lemezek, gyűrűk, csövek, gömbök, félgömbök stb.

A piezoelemek úgynevezett piezoelektromos hatásúak. Ha egy elemre váltakozó elektromos jelet adnak, az elem rezegni kezd, és ha az elem például egy akusztikus hullám hatására oszcillál, akkor váltakozó elektromos jel keletkezik rajta.

Ezért a piezoelektromos elem elektromos jelet akusztikus hullámokká (mechanikus rezgések), és fordítva - akusztikus hullámokat elektromos jellé alakít.

Ahogy a mondás tartja: az elmélet gyakorlat nélkül halott! Ne vesztegessük az időt, és készítsünk pár hidroakusztikus antennát.

1. lépés: Anyagjegyzék

Anyagok, amelyekre szükségünk van:

• pár zo35 mm -es piezo hangjelző (10 darabot vettünk 1,5 dollárért az Aliexpressen)
• egy 10 méteres darab RG-174 kábel
• két jack 3,5 mm -es sztereó csatlakozó
• réz / sárgaréz / rozsdamentes lemez 50x100 mm széles 1-2 mm vastag
• epoxi ragasztó
• szilikon tömítőanyag (nem ecetsav)
• forrasztás és fluxus
• alkohol a zsírtalanításhoz
• bármelyik két ellenállás névleges értékekkel ~ 100Ω és 470-1000 kΩ (0,25 W MF25-t vettünk)
• két dióda 1N4934
• nylon szál

Műszerek:

• fúró és fúrógépek Ф3 mm és 2,5 mm (rézlemez fúrásához)
• fémfűrész vagy dremel (rézlemez vágásához)
• csiszolópapír 200-600 szemcsés (rézlemez tisztítására)
• kés, drótvágók (vezetékek lecsupaszítására)
• forrasztópáka vagy PCB átdolgozó állomás
• fogászati spatula a tömítőanyag kiegyenlítésére

2. lépés: Nagyon egyszerű áramkör

Csak nem jó ötlet közvetlenül piezoelemet csatlakoztatni hangkártyához, laptophoz vagy táblagéphez.

Először is, a piezoelektromos elem elég nagy töltést tud felhalmozni, ami csatlakoztatáskor károsíthatja az elektronikát.

Másodszor, ha egy hangkártya vonal- vagy mikrofonbemenetéhez csatlakozik, védenie kell a hangkártya bemeneti kaszkádját.

Annak érdekében, hogy a nem csatlakoztatott antenna ne halmozódjon fel, 0,5-1 MΩ (R1) ellenállást helyezünk vele párhuzamosan.

A vevőantennában a maximális feszültség korlátozásához összeállíthatja a legegyszerűbb küszöbkorlátozót a D1, D2 diódákból és a 100Ω (R2) ellenállásból. Diódaként 1N4934 -et használtunk, R1, R2 ellenállásként pedig MF25 -öt (R1 470 kOhm).

Kérjük, vegye figyelembe, hogy ha a vevőantennát a mikrofon bemenetéhez kívánja csatlakoztatni (és nem az első vonalhoz), akkor szükség lesz egy C1 kondenzátorra is, amelynek névleges értéke 0,1.. 1 uF, ellenkező esetben a hangkártya által szolgáltatott áram. az elektret mikrofonhoz rövidre zárják a D1 diódát.

3. lépés: Az antenna tervezése

Magukat a piezoelemeket epoxiddal fémlemezekre kell ragasztani. Csökkenti a piezoelektromos elem rezonancia frekvenciáját (a szuszpendálatlan tömeg hozzáadásával).

Továbbá, ha egyik oldalát egy merev fémlemezhez ragasztják, a piezoelektromos elem nem tud összehúzódni és nyújtani, és meg kell hajlítania. Erre van szükségünk.

• Két 50 x 50 mm -es négyzet alakú lemezt vágtunk, és lyukakat fúrtunk a kábelhez (3 mm átmérőjű), és két lyukat a kábel vékony nejlonszállal történő rögzítéséhez, így lett, mint a képen
• Az antennák két darab 3 méteres darabot kaptak a megvásárolt 10 méteres kábeltől, a többit tartalékban hagyták
• A kábelt a lyukba tekerjük, központi magját a piezoelektromos elem fémezési rétegéhez forrasztjuk, a szitát pedig a fém alapjához. Ezzel párhuzamosan a megbeszéltek szerint 470 kΩ -os ellenállást forrasztunk.
• Megtisztítjuk a kábel másik végét, és összeszereljük a csatlakozót: forrasztjuk a központi magot a központi érintkezőhöz (a csatlakozó legvégét), hagyjuk érintetlenül a középső részt, és forrasztjuk a csatlakozótestet a kábelhüvelyhez.

Mindig elfelejtem a csatlakozótestet a kábelre tenni, és mindent kétszer újra kell forrasztani. Ne ismételje meg a hibámat).

Forrasztás után nagyon fontos a fluxus megtisztítása - különösen a piezoelektromos elemen. Ellenkező esetben az idő múlásával a fluxus megeszi a forrasztást.

Tehát két antennát készítettünk (az egyikben küszöbhatároló van). Most itt az ideje, hogy gyúrja az epoxidot és viseljen latex kesztyűt.

4. lépés: Ragasztás

Mielőtt a piezoelektromos elemeket a rézlemezekre ragasztaná, mindkettőt alaposan meg kell csiszolni, és zsírtalanítani kell alkohollal (etil- vagy izopropil) vagy acetonnal.

Ne használjon mást! A benzin vagy kerozin zsíros nyomokat hagy, amelyek rontják a tapadást.

Érdemes emlékeztetni arra, hogy minden alkohollal, acetonnal és epoxival végzett munkát jól szellőző helyiségben kell végezni, kezét és szemét védve. Ne hagyja figyelmen kívül a biztonsági szabályokat!

Telítjük a nejlonszálat, amely a kábelt a lemezhez tartja. A piezoelektromos elemek lemezhez való ragasztásához használjon csak egy kis epoxi ragasztót. Ne vigyük túlzásba! Az epoxid nem kerülhet a tetejére, különben a polimerizáció során elpusztíthat egy vékony réteg piezo -kerámiát, ráadásul az epoxi romlik a vízben.

Az eredménynek olyannak kell lennie, mint a képeken. Általában az epoxi teljesen polimerizál 24 órán belül. Mi például másnapra hagytuk az antennáinkat.

5. lépés: Vízszigetelés

Amikor reggel megérkeztünk a laboratóriumba, csatlakoztattuk az első antennát (küszöbhatároló nélkül) a laptop fejhallgató -csatlakozójához. Ha bekapcsolja a zenét és a füléhez veszi az antennát, meggyőződhet arról, hogy legalább a hallható frekvenciatartomány elég jól reprodukálható. Van még egy kis basszus is, a réz alap eredménye.

Tehát most van egy akusztikus adó antennánk, de még mindig nem hidroakusztikus. Ennek megoldásához ismét zsírtalanítsuk az antennát, és fedjük le vékony tömítőanyag -réteggel.

Fontos megjegyzés: Ne használjon acetát tartalmú egészségügyi tömítőanyagot! A benne lévő ecetsav korrodálja a forrasztási kötéseket, a kábelt és a piezoelektromos elem fémezését.

Hajókhoz és jachtokhoz Kim Tek folyékony gumit ajánlunk. Az amerikai barkácsok tömítőanyag helyett használhatják a Smooth-On cég kiváló poliuretán vegyületeit.

Kényelmünk érdekében az orvosi eldobható fecskendőt először tömítőanyaggal megtöltjük, majd felvisszük a piezoelektromos elemre és a forrasztási kötésekre.

A tömítőanyag felhordása után kiegyenlítjük fogászati spatulával vagy azzal, ami kényelmes (akár ujjal is). Végül olyan lett, mint a képen.

Nem szabad túl vastag tömítőanyagréteget készíteni - az antenna elveszíti érzékenységét. 1 mm -es réteg teljesen elegendő. Óvatosan védje a forrasztási kötéseket, ellenállásokat és diódákat tömítőanyaggal.

A lemez hátsó oldalát lezárhatja tömítőanyaggal - ezt egy antennán végeztük.

Ha közelebb helyezi az ellenállásokat és diódákat a kábelhez, akkor a piezoelektromos elem sokkal kényelmesebb lesz tömítőanyaggal kenni, és a réteg simább lesz.

Az ilyen típusú szobrászmunka befejezése után ismét 24 órára hagyjuk az antennákat….

És gratulálok! Most két hidrofonja van!

6. lépés: A szkript közzététele

Most ellenőrizheti, hogy mennyire jók az újonnan épített antennák, közvetlenül a laptophoz, táblagéphez vagy telefonhoz csatlakoztatva.

Sajnos nem minden eszköz alkalmas a víz alatti akusztikára. A legtöbb modern hangkártya aluláteresztő szűrővel rendelkezik a mikrofonbemenetben, ami mindent elvág 15 kHz felett. De néhány laptop nem rendelkezik ilyen szűrőkkel.

Ezek az általunk épített hidrofonok és jelátalakítók csak a kezdet: az Útmutatók sorozatot tervezzük közzétenni a víz alatti akusztikus kommunikációról és navigációról, kérjük, ossza meg velünk, ha érdekli!