დაბალი ღირებულების ჰიდროფონი და ულტრაბგერითი გადამყვანი: 6 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

გსურთ ჩაწეროთ დელფინები ან ვეშაპები საუბრობენ? ან ავაშენოთ წყალქვეშა აკუსტიკური საკომუნიკაციო სისტემა? კარგი, ჩვენ გასწავლით "როგორ".

დავიწყოთ მთავარით: ანტენა. თუ ყოველდღიურ ცხოვრებაში ჩვენ ვიყენებთ დინამიკებს (მაგალითად, თქვენს ლეპტოპში ან მანქანაში) ხმის გამოსხივებისთვის და მიკროფონს ხმის ჩაწერისთვის, მაშინ მე მეჩქარება, რომ მოგეწონოთ: ხმის გადაცემა წყალქვეშ (ჩვენ ვამბობთ "გამოსხივება") და ხმის ჩაწერა ხშირად ხორციელდება იგივე მოწყობილობა, რომელსაც ეწოდება წყალქვეშა აკუსტიკური (ჰიდროკუსტიკური) ანტენა, ან ჰიდროფონი (თუ ის მხოლოდ მიმღები მოწყობილობაა), ან გადამყვანი თუ მუშაობს ორივე მიმართულებით.

შემთხვევების უმრავლესობაში ჰიდროკუსტიკური ანტენა შედგება ერთი ან რამდენიმე პიეზოელექტრული ელემენტისგან: ფირფიტები, დისკები, რგოლები, მილები, სფეროები, ნახევარსფეროები და ა.

პიეზო ელემენტებს აქვთ ეგრეთ წოდებული პიეზოელექტრული ეფექტი. თუ ელემენტზე გამოიყენება ალტერნატიული ელექტრული სიგნალი, ელემენტი იწყებს რხევას, ხოლო თუ ელემენტი იცვლება, მაგალითად, აკუსტიკური ტალღით, მაშინ მასზე იწყება ალტერნატიული ელექტრული სიგნალის წარმოქმნა.

ამრიგად, პიეზოელექტრული ელემენტი გარდაქმნის ელექტრო სიგნალს აკუსტიკურ ტალღებად (მექანიკური ვიბრაცია) და პირიქით - აკუსტიკური ტალღები ელექტრო სიგნალად.

როგორც ნათქვამია: თეორია პრაქტიკის გარეშე მკვდარია! მოდით არ დავკარგოთ დრო და გავაკეთოთ წყვილი ჰიდროკუსტიკური ანტენა.

ნაბიჯი 1: მასალების შედგენა

მასალები, რომლებიც ჩვენ გვჭირდება:

• წყვილი piezo buzzers Ф35mm (ჩვენ ვიყიდით 10 ცალი 1.5 დოლარად Aliexpress– ზე)
• RG-174 კაბელის 10 მეტრიანი ნაჭერი
• ორი ჯეკი 3.5 მმ სტერეო კონექტორი
• სპილენძი / სპილენძი / უჟანგავი ფირფიტა 50x100 მმ სიგანე 1-2 მმ სისქის
• ეპოქსიდური წებო
• სილიკონის გამაძლიერებელი (არა-ძმარმჟავა)
• solder და ნაკადი
• ალკოჰოლი დეგრადაციისთვის
• ნებისმიერი ორი რეზისტორი ნომინალური ღირებულებით ~ 100Ω და 470-1000 კმ (ავიღეთ 0.25 ვტ MF25)
• ორი დიოდი 1N4934
• ნეილონის ძაფი

ინსტრუმენტები:

• საბურღი და საბურღი Ф3 მმ და 2.5 მმ (სპილენძის ფირფიტის გასაბურღად)
• ხერხი ან დრემელი (სპილენძის ფირფიტის მოჭრა)
• ქვიშაქვა 200-600 გრეი (სპილენძის ფირფიტის გასაწმენდად)
• დანა, მავთულის საჭრელი (მავთულის გასაშლელად)
• soldering რკინის ან PCB გადამამუშავებელი სადგური
• სტომატოლოგიური სპატულა გამწვანების გასათანაბრებლად

ნაბიჯი 2: ძალიან მარტივი წრე

უბრალოდ არ არის კარგი იდეა პიეზო ელემენტის პირდაპირ ხმის ბარათთან, ლეპტოპთან ან ტაბლეტთან დაკავშირება.

პირველ რიგში, პიეზოელექტრულ ელემენტს შეუძლია დააგროვოს საკმაოდ დიდი მუხტი, რამაც შეიძლება დააზიანოს ელექტრონიკა შეერთებისას.

მეორეც, როდესაც ხმის ბარათის ხაზთან ან მიკროფონთან არის დაკავშირებული, თქვენ უნდა დაიცვათ ხმის ბარათის შეყვანის კასკადი.

იმისათვის, რომ თავიდან ავიცილოთ დაუკავშირებელი ანტენა მუხტის დაგროვება, ჩვენ პარალელურად ვაყენებთ 0.5-1 MΩ (R1) რეზისტორს.

მიმღებ ანტენაში მაქსიმალური ძაბვის შეზღუდვის მიზნით შეგიძლიათ შეიკრიბოთ უმარტივესი ზღურბლის შემზღუდველი დიოდებიდან D1, D2 და რეზისტორი 100Ω (R2). როგორც დიოდები, ჩვენ გამოვიყენეთ 1N4934 და როგორც რეზისტორები R1, R2 ავიღეთ MF25 (R1 470 kOhm).

გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ თუ თქვენ აპირებთ მიმღები ანტენის დაკავშირებას მიკროფონის შესასვლელთან (და არა ხაზზე), მაშინ დამატებით დაგჭირდებათ კონდენსატორი C1 ნომინალური 0.1.. 1 uF, წინააღმდეგ შემთხვევაში, ხმის ბარათით მოწოდებული ენერგია ელექტრო მიკროფონს მოკლედ შეაერთებს დიოდი D1- ის საშუალებით.

ნაბიჯი 3: ანტენის დიზაინი

პიეზო ელემენტები თავად უნდა იყოს მიბმული ლითონის ფირფიტებზე ეპოქსიდურით. ის შეამცირებს პიეზოელექტრული ელემენტის რეზონანსულ სიხშირეს (რადგან დაუმატებელი მასა ემატება).

ასევე, ერთ მხარეს მიმაგრებული ხისტი ლითონის ფირფიტაზე, პიეზოელექტრული ელემენტი ვერ შეძლებს შეკუმშვას და დაჭიმვას და მოუწევს მოხრა. ეს არის ის, რაც ჩვენ გვჭირდება.

• ჩვენ დავჭრათ ორი კვადრატული ფირფიტა 50 x 50 მმ და გაბურღული ხვრელი კაბელისთვის (3 მმ დიამეტრით) და ორი ხვრელი კაბელის დამაგრების მიზნით თხელი ნეილონის ძაფით, აღმოჩნდა როგორც ფოტოზე
• ანტენებმა მიიღეს ორი ცალი 3 მეტრი შეძენილი 10 მეტრიანი კაბელიდან, დანარჩენი დარჩა რეზერვში
• ჩვენ ვაქცევთ კაბელს ხვრელში, ვამაგრებთ მის ცენტრალურ ბირთვს პიეოელექტრული ელემენტის მეტალიზაციის ფენაში და ეკრანს მის ლითონის ფუძეზე. პარალელურად, როგორც შევთანხმდით, ჩვენ შევაერთეთ რეზისტორი 470 kΩ.
• ჩვენ ვასუფთავებთ კაბელის მეორე ბოლოს და ვაწყობთ კონექტორს: ვამაგრებთ ცენტრალურ ბირთვს ცენტრალურ კონტაქტზე (კონექტორის წვერი), ვტოვებთ შუა ხელუხლებელს და ვამაგრებთ კონექტორის სხეულს საკაბელო გარსზე.

მე ყოველთვის მავიწყდება შემაერთებელი კორპუსის კაბელზე დადება და ყველაფერი ორჯერ უნდა შევაერთო. ნუ გაიმეორებ ჩემს შეცდომას).

შედუღების შემდეგ ძალიან მნიშვნელოვანია ნაკადის გაწმენდა - განსაკუთრებით პიეზოელექტრულ ელემენტზე. წინააღმდეგ შემთხვევაში, დროთა განმავლობაში ნაკადი შეჭამს შედუღებას.

ამრიგად, ჩვენ მოვამზადეთ ორი ანტენა (ერთ მათგანს აქვს ზღურბლის შეზღუდვა). ახლა დროა მოვზილოთ ეპოქსია და ატაროთ ლატექსის ხელთათმანები.

ნაბიჯი 4: შეწებება

სანამ პიეზოელექტრული ელემენტები სპილენძის ფირფიტებზე დაიწებება, ორივე საფუძვლიანად უნდა იყოს გახეხილი და გაჟღენთილი სპირტით (ეთილის ან იზოპროპილის) ან აცეტონით.

არ გამოიყენოთ სხვა არაფერი! ბენზინი ან ნავთი ტოვებს ცხიმიან კვალს, რომელიც აზიანებს ადჰეზიას.

უნდა გვახსოვდეს, რომ ალკოჰოლთან, აცეტონთან და ეპოქსიდთან დაკავშირებული ყველა სამუშაო უნდა ჩატარდეს კარგად ვენტილირებადი ოთახში, ხელებითა და თვალებით დაცული. ნუ უგულებელყოფთ უსაფრთხოების წესებს!

ჩვენ ვაჯერებთ ნეილონის ძაფს, რომელიც უჭირავს კაბელს ფირფიტაზე. პიეზოელექტრული ელემენტის ფირფიტაზე დასაყენებლად გამოიყენეთ მხოლოდ ცოტაოდენი ეპოქსიდური წებო. Ნუ გადააჭარბებ! ეპოქსიდი არ უნდა მოხვდეს ზევით, წინააღმდეგ შემთხვევაში მას შეუძლია გაანადგუროს პიეოზერამიკის თხელი ფენა პოლიმერიზაციის დროს, პლუს ეპოქსიდი გაუარესდება წყალში.

შედეგი უნდა იყოს მსგავსი ფოტოებზე. ჩვეულებრივ, ეპოქსიდი მთლიანად პოლიმერიზდება 24 საათის განმავლობაში. ჩვენ, მაგალითად, დავტოვეთ ჩვენი ანტენები მეორე დღემდე.

ნაბიჯი 5: ჰიდროიზოლაცია

როდესაც დილით მივედით ლაბორატორიაში, პირველი ანტენა (ბარიერის შეზღუდვის გარეშე) დავუკავშირეთ ლეპტოპის ყურსასმენის ჯეკს. თუ ჩართავთ მუსიკას და ანტენა ყურთან მიიტანთ, შეგიძლიათ დარწმუნდეთ, რომ მოსმენილი სიხშირის დიაპაზონი მაინც საკმაოდ კარგად რეპროდუცირდება. ბასის მინიშნებაც კი არსებობს, სპილენძის ფუძის შედეგი.

ახლა ჩვენ გვაქვს აკუსტიკური გადამცემი ანტენა, მაგრამ მაინც არა ჰიდროკუსტიკური. ამის გამოსასწორებლად, ჩვენ კვლავ უნდა გამოვასუფთაოთ ანტენა და დავფაროთ იგი გამწვანების თხელი ფენით.

მნიშვნელოვანი შენიშვნა: არ გამოიყენოთ აცეტატის შემცველი სანიტარული გამაძლიერებელი! მასში შემავალი ძმარმჟავა გაანადგურებს შედუღების სახსრებს, კაბელს და პიეზოელექტრული ელემენტის მეტალიზაციას.

ჩვენ გირჩევთ Kim Tek თხევადი რეზინის ნავებისა და იახტებისათვის. შეერთებული შტატების წვრილმანებს შეუძლიათ გამოიყენონ Smooth-On– ის შესანიშნავი პოლიურეთანის ნაერთები გამაძლიერებლის ნაცვლად.

მოხერხებულობისთვის, ჩვენ ვავსებთ სამედიცინო ერთჯერადი შპრიცს ჯერ გამწოვი ხსნარით, შემდეგ კი ვსვამთ პიეზოელექტრულ ელემენტზე და შედუღების სახსრებზე.

მას შემდეგ, რაც sealant, ჩვენ დონის მას სტომატოლოგიური spatula ან რა არის მოსახერხებელი (თუნდაც თითი). საბოლოოდ, ჩვენ მივიღეთ ის, როგორც სურათზეა.

თქვენ არ უნდა გააკეთოთ გამწვანების ფენა ძალიან სქელი - ანტენა დაკარგავს მგრძნობელობას. აბსოლუტურად საკმარისია 1 მმ ფენა. ფრთხილად დაიცავით შედუღების სახსრები, რეზისტორები და დიოდები სელანტით.

თქვენ შეგიძლიათ დაფაროთ ფირფიტის უკანა მხარე სელანტით - ჩვენ ეს გავაკეთეთ ერთ ანტენაზე.

თუ თქვენ გადაიტანთ რეზისტორებსა და დიოდებს კაბელთან უფრო ახლოს, მაშინ პიეზოელექტრული ელემენტი გაცილებით მოსახერხებელი იქნება გამწვანებით და ფენა უფრო გლუვი იქნება.

მოქანდაკის ამგვარი სამუშაოს დასრულების შემდეგ, ჩვენ კვლავ ვტოვებთ ანტენებს 24 საათის განმავლობაში….

და გილოცავ! ახლა თქვენ გაქვთ ორი ჰიდროფონი!

ნაბიჯი 6: განათავსეთ სკრიპტი

ახლა თქვენ შეგიძლიათ შეამოწმოთ რამდენად კარგია ახლადშექმნილი ანტენები უშუალოდ თქვენს ლეპტოპს, ტაბლეტს ან ტელეფონს.

სამწუხაროდ, ყველა მოწყობილობა არ არის მეგობრული წყალქვეშა აკუსტიკის მიმართ. უმეტესად თანამედროვე ხმის ბარათებს აქვთ მიკროფონის შეყვანის დაბალი გამავლობის ფილტრები, რომლებიც ამცირებენ ყველაფერს 15 კჰც-ზე ზემოთ. მაგრამ ზოგიერთ ლეპტოპს არ აქვს ასეთი ფილტრები.

ეს ჰიდროფონი და გადამყვანი, რომელიც ჩვენ ავაშენეთ, მხოლოდ დასაწყისია: ჩვენ ვგეგმავთ გამოვაქვეყნოთ ინსტრუქციების სერია წყალქვეშა აკუსტიკური კომუნიკაციისა და ნავიგაციის შესახებ, გთხოვთ შეგვატყობინოთ, თუ დაინტერესდებით!