Простой ультразвуковой детектор
Предлагаемое вниманию читателей устройство может применяться для поиска ультразвуковых сигналов естественного и искусственного происхождения (звуков, издаваемых летучими мышами, импульсными блоками питания,излучателями охранных систем и т.д.). В данном устройстве для переноса ультразвукового сигнала (40—45 кГц) в полосу частот 2—3 кГц, которые слышит человеческое ухо, применяется делитель частоты.
Прием ультразвукового сигнала обеспечивает микрофон ВМ1, подключенный к предварительному усилителю на микросхеме DA1. В данном включении усилитель имеет равномерную амплитудно-частотную характеристику в диапазоне 10—60 кГц и небольшой уровень низкочастотного шума.
Далее усиленный сигнал поступает на два последовательно включенных фильтра высоких частот, выполненных на операционных усилителях DA2.1 и DA2.2.
Фильтры позволяют эффективно подавить сигналы с частотами ниже 15 кГц, а также обеспечить отсутствие самовозбуждения тракта за счет акустической обратной связи через микрофон и громкоговоритель.
Отфильтрованный сигнал подается на усилитель, выполненный на операционном усилителе DA2.3. Коэффициент усиления всего усилительного тракта (от входа DA1 до выхода DA2.3) регулируется с помощью переменного резистора R13. В высокочастотной области амплитудно-частотная характеристика тракта зависит от емкости конденсатора С12. При емкости 100 пФ граничная частота составляет 160 кГц, что позволяет значительно снизить уровень ВЧ шума. При необходимости, увеличив емкость этого конденсатора, можно дополнительно сузить АЧХ.
Операционный усилитель DA2.4 служит для формирования напряжения Uпит/2, которое требуется при однополярном включении операционных усилителей.
На заключительном этапе усиленный и отфильтрованный ультразвуковой сигнал с выхода DA2.3 подается на вход семиразрядного двоичного счетчика DD1. Частота следования импульсов на выводе 6 DD1 в 16 раз меньше частоты входного сигнала и составляет 2—3 кГц. Импульсы с такой частотой через каскад на транзисторе VT1 подаются на громкоговоритель ВА1, в качестве которого можно применить как малогабаритную динамическую головку с сопротивлением обмотки 8 Ом, так и пьезоизлучатель.
Операционные усилители можно применить как счетверенные (TL074, TL084), так и сдвоенные (TL072), а ультразвуковой микрофон — 400SR160 или аналогичный.
Ток, потребляемый устройством при отсутствии входного сигнала, составляет около 15 мА, а в режиме приема сигнала возрастает примерно до 90 мА. Устройство сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 4,5 В.
Правильно собранное из исправных деталей устройство в настройке не нуждается — потребуется только с помощью переменного резистора R13 установить требуемую чувствительность. Так, работа импульсного источника питания компьютерного монитора должна улавливаться на расстоянии 3—6 м.
Elektor, N311/2011.