Mababang gastos na Hydrophone at Ultrasonic Transducer: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Nais mo bang magrekord ng mga dolphin o balyena na nagsasalita? O bumuo ng isang sistema ng komunikasyon sa ilalim ng tubig acoustic? Ok, tuturuan ka namin ng ‘paano’.

Magsimula tayo sa pangunahing bagay: antena. Kung sa pang-araw-araw na buhay gumagamit kami ng mga speaker (tulad ng sa iyong laptop o kotse) para sa pagpapalabas ng tunog at isang mikropono para sa pagrekord ng tunog, pagkatapos ay nagmamadali akong mangyaring ikaw: ang paglilipat ng tunog sa ilalim ng tubig (sinasabi nating "radiation") at pagrekord ng tunog ay madalas na ginaganap ng ang parehong aparato, na kung saan ay tinatawag na isang underwater acoustic (hydroacoustic) antena, o hydrophone (kung ito ay isang aparato na tumatanggap lamang), o transducer kung gumagana ito sa parehong paraan.

Sa napakaraming kaso, ang isang hydroacoustic antena ay binubuo ng isa o maraming mga elemento ng piezoelectric: mga plate, disk, singsing, tubo, spheres, hemispheres, atbp.

Ang mga elemento ng Piezo ay may tinatawag na epekto ng piezoelectric. Kung ang isang alternating signal ng kuryente ay inilalapat sa isang elemento, ang elemento ay nagsisimulang mag-oscillate, at kung ang elemento ay nag-oscillate, halimbawa, sa pamamagitan ng isang acoustic wave, kung gayon ang isang alternating electric signal ay nagsisimulang mabuo dito.

Samakatuwid, ang elemento ng piezoelectric ay nagpapalit ng isang de-koryenteng signal patungo sa mga alon ng tunog (mekanikal na panginginig) at kabaligtaran - mga tunog ng tunog sa isang senyas ng elektrikal.

Tulad ng sinasabi: ang teorya na walang kasanayan ay patay! Huwag nating sayangin ang oras at gumawa ng isang pares ng mga hydroacoustic antena.

Hakbang 1: Bill ng Mga Materyales

Mga materyal na kailangan namin:

• isang pares ng mga piezo buzzer Ф35mm (bumili kami ng 10 piraso para sa $ 1.5 sa Aliexpress)
• isang 10-metro na piraso ng RG-174 cable
• dalawang jack 3.5 mm stereo konektor
• tanso / tanso / hindi kinakalawang na plato na 50x100 mm ang lapad na 1-2 mm ang kapal
• pandikit epoxy
• silicone sealant (non-acetic)
• panghinang at pagkilos ng bagay
• alkohol para sa degreasing
• anumang dalawang resistors na may mga nominal na halaga ~ 100Ω at 470-1000 kΩ (kinuha namin ang 0.25 W MF25)
• dalawang diode 1N4934
• nylon thread

Mga Instrumento:

• mag-drill at mag-drill Ф3mm at 2.5 mm (upang mag-drill ng plate ng tanso)
• hacksaw o dremel (upang i-cut ang isang plate ng tanso)
• papel de liha 200-600 grit (upang linisin ang plate na tanso)
• kutsilyo, wire cutter (para sa paghuhubad ng mga wire)
• soldering iron o PCB rework station
• spatula ng ngipin para sa leveling sealant

Hakbang 2: Napakadali Circuitry

Hindi magandang ideya na ikonekta ang isang elemento ng piezo sa isang sound card, laptop o tablet nang direkta.

Una, ang elemento ng piezoelectric ay maaaring makaipon ng isang malaking sapat na singil na maaaring makapinsala sa electronics kapag nakakonekta.

Pangalawa, kapag nakakonekta sa isang linya o input ng mikropono ng isang sound card, kailangan mong protektahan ang input cascade ng sound card.

Upang maiwasang makaipon ang hindi magkakaugnay na antena, inilalagay namin ang isang risistor na 0.5-1 MΩ (R1) na kahanay nito.

Sa pagtanggap ng antena upang limitahan ang maximum na boltahe maaari mong tipunin ang pinakasimpleng limitasyon ng threshold mula sa mga diode D1, D2 at ang risistor 100Ω (R2). Tulad ng mga diode, ginamit namin ang 1N4934 at bilang resistors R1, R2 kinuha namin ang MF25 (R1 470 kOhm).

Mangyaring tandaan na kung plano mong ikonekta ang tumatanggap na antena sa input ng mikropono (at hindi sa linya na isa), pagkatapos ay kakailanganin mo ng isang capacitor C1 na may isang nominal na 0.1.. 1 uF, kung hindi man, ang kuryente na ibinibigay ng sound card sa electret microphone ay maiikli sa pamamagitan ng diode D1.

Hakbang 3: Disenyo ng Antenna

Ang mga elemento ng Piezo mismo ay kailangang nakadikit sa mga metal plate na may epoxy. Ibababa nito ang resonant frequency ng elemento ng piezoelectric (habang idinagdag ang hindi sinuspindeng masa).

Gayundin, na nakadikit ng isang gilid sa isang matibay na plato ng metal, ang elemento ng piezoelectric ay hindi makakakontrata at makakaunat at kailangan nitong yumuko. Iyon ang kailangan natin.

• Pinutol namin ang dalawang parisukat na plato na 50 x 50 mm at nag-drill ng mga butas para sa cable (3 mm ang lapad) at dalawang butas para sa pangkabit ng cable na may isang manipis na naylon thread, naging tulad ng larawan
• Ang mga antena ay nakakuha ng dalawang piraso ng 3 metro mula sa biniling 10-meter na piraso ng cable, ang natitira ay naiwan sa reserba
• Inilalagay namin ang cable sa butas, hinangang ang gitnang core nito sa layer ng metallization ng elemento ng piezoelectric, at ang screen sa base ng metal nito. Sa kahanay, tulad ng napagkasunduan, naghihinang kami ng isang risistor ng 470 kΩ.
• Nililinis namin ang kabilang dulo ng cable at tipunin ang konektor: maghinang ang gitnang core sa gitnang contact (ang pinakadulo ng konektor), iwanan ang gitna na buo, at solder ang konektor ng katawan sa sheath ng cable.

Palagi kong nakakalimutang ilagay ang katawan ng konektor sa cable at kailangan kong muling maghinang ng lahat ng dalawang beses. Huwag ulitin ang aking pagkakamali).

Pagkatapos ng paghihinang napakahalaga na linisin ang pagkilos ng bagay - lalo na sa elemento ng piezoelectric. Kung hindi man, sa paglipas ng panahon ay makakain ng pagkilos ng bagay ang paghihinang.

Kaya, naghanda kami ng dalawang mga antena (ang isa sa kanila ay may isang limitasyon sa threshold). Ngayon na ang oras upang masahin ang epoxy at magsuot ng guwantes na latex.

Hakbang 4: Pagdidikit

Bago idikit ang mga elemento ng piezoelectric sa mga plato ng tanso, kapwa dapat na lubusang ma-sanded at ma-degreased ng alkohol (etil o isopropyl) o acetone.

Huwag gumamit ng anupaman! Ang gasolina o petrolyo ay nag-iiwan ng mga madulas na bakas na nakakasira sa pagdirikit.

Ito ay nagkakahalaga ng paggunita na ang lahat ng mga trabaho sa alcohols, acetone, at epoxy ay dapat na isagawa sa isang maaliwalas na silid na may protektadong mga kamay at mata. Huwag pabayaan ang mga panuntunan sa kaligtasan!

Nabubusog namin ang naylon thread na humahawak sa cable sa plato. Para sa pagdidikit ng elemento ng piezoelectric sa plato gumamit lamang ng kaunting pandikit ng epoxy. Huwag lumabis! Ang epoxy ay hindi dapat umakyat sa tuktok, kung hindi man, maaari nitong sirain ang isang manipis na layer ng piezoceramics sa panahon ng polimerisasyon, kasama ang epoxy na lumala sa tubig.

Ang resulta ay dapat na isang bagay tulad ng sa mga larawan. Kadalasan, ang epoxy ay kumpletong nagpapolesterol sa loob ng 24 na oras. Halimbawa, iniwan namin ang aming mga antena hanggang sa susunod na araw.

Hakbang 5: Hindi tinatagusan ng tubig

Pagdating namin sa laboratoryo sa umaga, ikinonekta namin ang unang antena (walang limitasyon ng threshold) sa headphone jack ng laptop. Kung binuksan mo ang musika at dinala ang antena sa iyong tainga, maaari mong tiyakin na hindi bababa sa maririnig na saklaw ng dalas na ito ay muling ginagawa. Mayroong kahit isang hint ng bass, ang resulta ng base ng tanso.

Kaya ngayon mayroon kaming isang acoustic transmitting antena, ngunit hindi pa rin isang hydroacoustic. Upang ayusin ito, dapat nating i-degrease muli ang antena at takpan ito sa isang manipis na layer ng sealant.

Mahalagang tala: Huwag gumamit ng sanitary sealant na naglalaman ng acetate! Ang acetic acid na nilalaman dito ay magwawasak sa mga solder joint, ang cable at ang metallization ng elemento ng piezoelectric.

Inirerekumenda namin ang Kim Tek na likidong goma para sa mga bangka at yate. Ang mga DIY-ers mula sa Estados Unidos ay maaaring gumamit ng mahusay na mga polyurethane compound mula sa Smooth-On na kumpanya sa halip na sealant.

Para sa aming kaginhawaan, pinupuno muna namin ang medikal na disposable syringe na may sealant, at pagkatapos ay inilalapat ito sa elemento ng piezoelectric at mga solder joint.

Matapos ilapat ang sealant, i-level namin ito sa isang dental spatula o sa kung ano ito maginhawa (kahit na may isang daliri). Sa huli, nakuha namin ito tulad ng sa larawan.

Hindi ka dapat gumawa ng isang layer ng sealant na masyadong makapal - mawawala ang pagiging sensitibo ng antena. Ang isang layer ng 1 mm ay ganap na sapat. Maingat na protektahan ang mga solder joint, resistor, at diode na may sealant.

Maaari mong takpan ang likod na bahagi ng plato gamit ang isang sealant - ginawa namin ito sa isang antena.

Kung ilipat mo ang mga resistors at diode na malapit sa cable, kung gayon ang elemento ng piezoelectric ay magiging mas maginhawa upang pahid sa sealant at ang layer ay magiging mas makinis.

Matapos ang pagkumpleto ng ganitong gawain ng iskultor, muli naming iniiwan ang mga antena sa loob ng 24 na oras ….

At binabati kita! Ngayon mayroon kang dalawang hydrophones!

Hakbang 6: Mag-post ng Scriptum

Ngayon ay maaari mong suriin kung gaano kabuti ang mga bagong built na antena sa pamamagitan ng pagkonekta nito nang direkta sa iyong laptop, tablet o telepono.

Sa kasamaang palad, hindi lahat ng mga aparato ay magiliw sa isang ilalim ng tubig na mga acoustics. Karamihan sa lahat ng mga modernong sound card ay may mga low-pass filter sa input ng mikropono, pinuputol ang lahat sa itaas ng 15 kHz. Ngunit ang ilan sa mga laptop ay walang ganoong mga filter.

Ang mga hydrophone at transducer na itinayo namin ay nagsisimula pa lamang: plano naming mag-publish ng isang serye ng Mga Tagubilin tungkol sa komunikasyon at pag-navigate sa ilalim ng tubig sa ilalim ng tubig, mangyaring ipaalam sa amin kung interesado ka!