Қымбат емес гидрофон мен ультрадыбыстық түрлендіргіш: 6 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Сіз дельфиндер мен киттердің сөйлегенін жазғыңыз келе ме? Немесе су астындағы акустикалық байланыс жүйесін құрасыз ба? Жақсы, біз сізге «қалай» үйретеміз.

Бастысы антеннадан бастайық. Егер күнделікті өмірде біз дыбыс шығару үшін колонкаларды (мысалы, ноутбукте немесе автокөлікте) және дыбысты жазу үшін микрофонды қолданатын болсақ, мен сізді қуантуға асығамын: су астындағы дыбысты жіберу (біз «сәулелену» дейміз) және дыбысты жазуды көбінесе су астындағы акустикалық (гидроакустикалық) антенна немесе гидрофон деп аталатын құрылғы (егер ол тек қабылдайтын құрылғы болса) немесе түрлендіргіш, егер ол екі жолмен жұмыс жасаса.

Көп жағдайда гидроакустикалық антенна бір немесе бірнеше пьезоэлектрлік элементтерден тұрады: пластиналар, дискілер, сақиналар, түтіктер, шарлар, жарты шарлар және т.

Пьезо элементтері пьезоэлектрлік әсерге ие. Егер элементке ауыспалы электр сигналы берілсе, онда элемент тербеле бастайды, ал егер элемент, мысалы, акустикалық толқынмен тербелсе, онда оған ауыспалы электр сигналы пайда бола бастайды.

Сондықтан пьезоэлектрлік элемент электр сигналын акустикалық толқындарға (механикалық тербелістерге) және керісінше - акустикалық толқындарды электр сигналына айналдырады.

Мақалға сәйкес: практикасыз теория өлді! Уақытты босқа өткізбей, гидроакустикалық антенналар жұбын жасайық.

1 -қадам: материалдар туралы есеп

Бізге қажет материалдар:

• Ф35мм пьезо -зумерлері (біз Aliexpress -те 1,5 долларға 10 дана сатып алдық)
• 10 метрлік RG-174 кабелі
• 3,5 мм екі стерео қосқыш
• мыс / жезден / тот баспайтын пластина ені 50х100 мм қалыңдығы 1-2 мм
• эпоксидті желім
• силиконды тығыздағыш (сірке емес)
• дәнекерлеу және ағын
• майсыздандыру үшін алкоголь
• номиналды мәндері ~ 100Ω және 470-1000 кОм болатын кез келген екі резистор (біз 0,25 Вт MF25 алдық)
• екі диод 1N4934
• нейлон жіп

Құралдар:

• бұрғылау және бұрғылау Ф3мм және 2,5 мм (мыс пластинасын бұрғылау үшін)
• арба немесе дремель (мыс пластинаны кесу үшін)
• зығыр қағаз 200-600 грит (мыс пластинаны тазарту үшін)
• пышақ, сым кескіштер (сымдарды жұлу үшін)
• дәнекерлеу үтік немесе ПХД қайта өңдеу станциясы
• герметиканы тегістеуге арналған стоматологиялық шпатель

2 -қадам: Өте қарапайым схема

Пьезо элементті дыбыс картасына, ноутбукке немесе планшетке тікелей қосу дұрыс емес.

Біріншіден, пьезоэлектрлік қосылу кезінде электрониканы зақымдауы мүмкін жеткілікті үлкен заряд жинай алады.

Екіншіден, дыбыстық картаның желіге немесе микрофон кірісіне қосылған кезде дыбыстық картаның кіріс каскадын қорғау қажет.

Қосылмаған антенна зарядтың жиналуын болдырмау үшін оған параллель 0,5-1 МО (R1) резистор қойдық.

Қабылдау антеннасында максималды кернеуді шектеу үшін сіз D1, D2 диодтары мен 100Ω (R2) резисторынан ең қарапайым шектеуішті жинай аласыз. Диодтар ретінде біз 1N4934 қолдандық және R1, R2 резисторлары ретінде MF25 (R1 470 кОм) алдық.

Назар аударыңыз, егер сіз қабылдаушы антеннаны микрофон кірісіне қосуды жоспарласаңыз (және желіге емес), онда сізге қосымша 0,1.. 1 uF номиналы C1 конденсаторы қажет болады, әйтпесе дыбыстық карта арқылы берілетін қуат. микрофонға D1 диод арқылы қысқа тұйықталу болады.

3 -қадам: Антеннаның дизайны

Пьезо элементтерінің өзін эпоксидті металл пластиналарға жабыстыру қажет. Бұл пьезоэлектрлік элементтің резонанстық жиілігін төмендетеді (тоқтаусыз массасы қосылады).

Сондай -ақ, қатты металл табаққа бір жағынан жабыстырылғандықтан, пьезоэлектрлік элемент қысылып, созыла алмайды және майысуға мәжбүр болады. Бұл бізге қажет.

• Біз 50 х 50 мм екі шаршы табақты кесіп, кабельге тесіктер (диаметрі 3 мм) және кабельді жұқа нейлон жіппен бекітуге арналған екі тесік жасадық, бұл фотодағыдай болды.
• Антенналар сатып алынған 10 метрлік кабельден 3 метрлік екі бөлікті алды, қалғаны резервте қалды
• Біз кабельді тесікке орап, оның орталық өзегін пьезоэлектрдің металлизация қабатына, ал экранды металл негізіне дәнекерлейміз. Сонымен қатар, келісілгендей, біз 470 кОм резисторды дәнекерлейміз.
• Біз кабельдің екінші ұшын тазалап, коннекторды жинаймыз: орталық өзекті орталық түйіспеге дәнекерлейміз (коннектордың ең ұшы), ортасын бүтін қалдырамыз және коннектор корпусын кабель қабығына дәнекерлейміз.

Мен әрқашан коннектордың корпусын кабельге қоюды ұмытып кетемін, мен бәрін екі рет қайта дәнекерлеуім керек. Менің қателігімді қайталамаңыз).

Дәнекерлеуден кейін ағынды тазарту өте маңызды - әсіресе пьезоэлектрлік элементте. Әйтпесе, уақыт өте келе ағын дәнекерлеуді жейді.

Сонымен, біз екі антенна дайындадық (олардың бірінде шекті шектегіш бар). Енді эпоксидті илеп, латекс қолғаптарын киетін уақыт келді.

4 -қадам: желімдеу

Мыс плитаға пьезоэлектрлік элементтерді жапсырмас бұрын, екеуін де мұқият сүртіп, спиртпен (этил немесе изопропил) немесе ацетонмен майсыздандыру керек.

Басқа ештеңе қолданбаңыз! Бензин немесе керосин адгезияны нашарлататын майлы іздер қалдырады.

Естеріңізге сала кетейік, алкогольмен, ацетонмен және эпоксидпен жұмыс жасау жақсы желдетілетін бөлмеде қолдарыңыз бен көздеріңізден қорғалған болуы керек. Қауіпсіздік ережелерін елемеңіз!

Біз кабельді пластинаға бекітетін нейлон жіпті қанықтырамыз. Пьезоэлектрлік элементті пластинаға жабыстыру үшін аздап эпоксидті желімді қолданыңыз. Оны асыра алмаңыз! Эпоксид жоғарыға көтерілмеуі керек, әйтпесе ол полимерлеу кезінде пьезокерамиканың жұқа қабатын бұзуы мүмкін, сонымен қатар эпоксид суда нашарлайды.

Нәтиже фотосуреттердегідей болуы керек. Әдетте эпоксид 24 сағат ішінде толық полимерленеді. Біз, мысалы, антенналарды келесі күнге қалдырдық.

5 -қадам: Гидроизоляция

Таңертең зертханаға келгенде, біз бірінші антеннаны (шекті шектегішсіз) ноутбуктың құлаққап ұясына жалғадық. Егер сіз музыканы қоссаңыз және антеннаны құлағыңызға әкелсеңіз, онда ол, ең болмағанда, дыбыстық жиілік диапазонының жақсы шығарылатынына көз жеткізе аласыз. Мыстың негізінің нәтижесі, тіпті басс белгісі бар.

Енді бізде акустикалық таратушы антенна бар, бірақ әлі де гидроакустикалық емес. Мұны шешу үшін антеннаны қайтадан майсыздандырып, оны тығыздағыштың жұқа қабатымен жабу керек.

Маңызды ескерту: құрамында ацетаты бар санитарлық тығыздағышты қолданбаңыз! Оның құрамындағы сірке қышқылы дәнекерлеу қосылыстарын, кабельді және пьезоэлектрлік элементті металдандыруды бұзады.

Біз қайықтар мен яхталар үшін Kim Tek сұйық резеңкесін ұсынамыз. Құрама Штаттардан келген DIY жасаушылар тығыздағыштың орнына Smooth-On компаниясының тамаша полиуретанды қосылыстарын қолдана алады.

Ыңғайлы болу үшін біз алдымен медициналық бір реттік шприцті тығыздағышпен толтырамыз, содан кейін оны пьезоэлектрлік элемент пен дәнекерлік қосылыстарға жағамыз.

Герметиканы қолданғаннан кейін біз оны стоматологиялық шпательмен немесе ыңғайлы нәрсемен (тіпті саусақпен) тегістейміз. Ақыр соңында, біз суреттегідей болдық.

Сіз тығыздағыш қабатын тым қалың етіп жасамауыңыз керек - антенна сезімталдығын жоғалтады. 1 мм қабат жеткілікті. Дәнекерленген қосылыстарды, резисторларды және диодтарды тығыздағышпен мұқият қорғаңыз.

Пластинаның артқы жағын тығыздағышпен жабуға болады - біз мұны бір антеннада жасадық.

Егер сіз резисторлар мен диодтарды кабельге жақындатсаңыз, онда пьезоэлектрлік элемент тығыздағышпен жағуға әлдеқайда ыңғайлы болады және қабат тегіс болады.

Мұндай мүсіншінің жұмысы аяқталғаннан кейін біз қайтадан антенналарды 24 сағатқа қалдырамыз.

Және құттықтаймын! Енді сізде екі гидрофон бар!

6 -қадам: Post Scriptum

Енді сіз жаңадан салынған антенналардың қаншалықты жақсы екенін ноутбукке, планшетке немесе телефонға тікелей қосу арқылы тексере аласыз.

Өкінішке орай, барлық құрылғылар су астындағы акустикаға қолайлы емес. Қазіргі заманғы дыбыстық карталардың барлығында 15 кГц-тен жоғары барлық нәрсені кесетін микрофон кірістірілуінде төмен өткізгішті сүзгілер бар. Бірақ кейбір ноутбуктарда мұндай сүзгілер жоқ.

Біз құрастырған гидрофон мен түрлендіргіш - бұл тек бастамасы: біз су астындағы акустикалық байланыс пен навигация туралы нұсқаулықтар сериясын шығаруды жоспарлап отырмыз, егер сізді қызықтырса, бізге хабарлаңыз!