Hidrofon me kosto të ulët dhe dhënës tejzanor: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:22

A doni të regjistroni delfinët ose balenat duke folur? Apo të ndërtoni një sistem komunikimi akustik nënujor? Në rregull, ne do t'ju mësojmë "si".

Le të fillojmë me gjënë kryesore: antenë. Nëse në jetën e përditshme ne përdorim altoparlantë (si në laptopin ose makinën tuaj) për emetimin e zërit dhe një mikrofon për regjistrimin e zërit, atëherë nxitoj t'ju kënaq: tingulli që transmeton nën ujë (themi "rrezatim") dhe regjistrimi i zërit shpesh kryhen nga e njëjta pajisje, e cila quhet një antenë akustike nënujore (hidroakustike), ose hidrofon (nëse është një pajisje vetëm për marrjen), ose dhënës nëse funksionon në të dy mënyrat.

Në shumicën dërrmuese të rasteve, një antenë hidroakustike përbëhet nga një ose disa elementë piezoelektrik: pllaka, disqe, unaza, tuba, sfera, hemisfera, etj.

Elementet Piezo kanë të ashtuquajturin efekt piezoelektrik. Nëse një sinjal elektrik alternativ aplikohet në një element, elementi fillon të lëkundet, dhe nëse elementi lëkundet, për shembull, nga një valë akustike, atëherë një sinjal elektrik alternativ fillon të krijohet mbi të.

Prandaj, elementi piezoelektrik shndërron një sinjal elektrik në valë akustike (dridhje mekanike) dhe anasjelltas - valë akustike në një sinjal elektrik.

Siç shkon duke thënë: teoria pa praktikë është e vdekur! Le të mos humbim kohë dhe të bëjmë një palë antena hidroakustike.

Hapi 1: Fatura e Materialeve

Materialet që na duhen:

• një palë gumëzhima piezo Ф35mm (kemi blerë 10 copë për 1.5 dollarë në Aliexpress)
• një copë 10 metra e kabllit RG-174
• dy lidhës stereo 3.5 mm
• pjatë bakri / bronzi / inox 50x100 mm e gjerë 1-2 mm e trashë
• ngjitës epoksi
• ngjitës silikoni (jo acetik)
• bashkim dhe fluks
• alkool për yndyrosjen
• çdo dy rezistorë me vlera nominale Ω 100Ω dhe 470-1000 kΩ (morëm 0.25 W MF25)
• dy dioda 1N4934
• fije najloni

Instrumentet:

• stërvitje dhe stërvitje Ф3mm dhe 2.5 mm (për shpimin e pllakës së bakrit)
• sharrë metalike ose dremel (për të prerë një pjatë bakri)
• letër zmerile 200-600 zhavorr (për të pastruar pllakën e bakrit)
• thikë, prerës teli (për heqjen e telave)
• hekur bashkues ose stacion ripërpunimi PCB
• shpatull dentar për rrafshimin e ngjitësit

Hapi 2: Qarku shumë i lehtë

Thjesht nuk është një ide e mirë për të lidhur direkt një element piezo me një kartë zanore, laptop ose tabletë.

Së pari, elementi piezoelektrik mund të grumbullojë një ngarkesë mjaft të madhe që mund të dëmtojë elektronikën kur lidhet.

Së dyti, kur lidheni me një hyrje në linjë ose mikrofon të një karte zanore, duhet të mbroni kaskadën hyrëse të kartës së zërit.

Për të parandaluar që antena e palidhur të grumbullojë ngarkesë, ne vendosim një rezistencë prej 0.5-1 MΩ (R1) paralelisht me të.

Në antenën marrëse për të kufizuar tensionin maksimal mund të mblidhni kufizuesin më të thjeshtë të pragut nga diodat D1, D2 dhe rezistenca 100Ω (R2). Si dioda, ne përdorëm 1N4934 dhe si rezistorë R1, R2 morëm MF25 (R1 470 kOhm).

Ju lutemi vini re se nëse planifikoni të lidhni antenën marrëse me hyrjen e mikrofonit (dhe jo me atë të linjës), atëherë do t'ju duhet shtesë një kondensator C1 me një vlerë 0.1.. 1 uF, përndryshe, fuqia e furnizuar nga karta e zërit te mikrofoni elektret do të lidhet shkurt përmes diodës D1.

Hapi 3: Projektimi i Antenës

Vetë elementët piezo duhet të ngjiten në pllaka metalike me epoksi. Do të ulë frekuencën tingëlluese të elementit piezoelektrik (pasi shtohet masa e pazgjidhur).

Gjithashtu, duke u ngjitur nga njëra anë në një pllakë metalike të ngurtë, elementi piezoelektrik nuk do të jetë në gjendje të tkurret dhe të shtrihet dhe do të duhet të përkulet. Kjo është ajo për të cilën kemi nevojë.

• Ne prerë dy pllaka katrore 50 x 50 mm dhe vrima të shpuara për kabllon (3 mm në diametër) dhe dy vrima për fiksimin e kabllit me një fije të hollë najloni, doli si në foto
• Antenat morën dy pjesë 3 metra nga pjesa e blerë e kabllit 10 metra, pjesa tjetër u la në rezervë
• Ne e mbështjellim kabllon në vrimë, bashkojmë thelbin e tij qendror në shtresën e metalizimit të elementit piezoelektrik dhe ekranin në bazën e tij metalike. Paralelisht, siç është rënë dakord, ne lidhim një rezistencë prej 470 kΩ.
• Ne pastrojmë skajin tjetër të kabllit dhe montojmë lidhësin: lidhim thelbin qendror në kontaktin qendror (maja e lidhësit), e lëmë të mesmen të paprekur dhe lidhim trupin e lidhësit në mbështjellësin e kabllit.

Gjithmonë harroj të vendos trupin e lidhësit në kabllo dhe më duhet të bashkoj gjithçka dy herë. Mos e përsëris gabimin tim).

Pas bashkimit është shumë e rëndësishme të pastroni fluksin - veçanërisht në elementin piezoelektrik. Përndryshe, me kalimin e kohës fluksi do të hajë saldimin.

Pra, ne kemi përgatitur dy antena (njëra prej tyre ka një kufizues të pragut). Tani është koha për të gatuar epoksin dhe për të veshur dorashka latex.

Hapi 4: Ngjitja

Para se të ngjitni elementët piezoelektrikë në pllakat e bakrit, të dyja duhet të lëmohen mirë dhe të yndyrohen me alkool (etil ose izopropil) ose aceton.

Mos përdorni asgjë tjetër! Benzina ose vajguri lënë gjurmë yndyrore që dëmtojnë ngjitjen.

Vlen të kujtojmë se e gjithë puna me alkoole, aceton dhe epoksi duhet të kryhet në një dhomë të ajrosur mirë me duart dhe sytë tuaj të mbrojtur. Mos i neglizhoni rregullat e sigurisë!

Ne e ngopim fijen e najlonit që mban kabllon në pjatë. Për ngjitjen e elementit piezoelektrik në pjatë përdorni vetëm pak zam epoksi. Mos e teproni! Epoksi nuk duhet të arrijë në majë, përndryshe, mund të shkatërrojë një shtresë të hollë piezoceramike gjatë polimerizimit, plus epoksi përkeqësohet në ujë.

Rezultati duhet të jetë diçka si në foto. Zakonisht, epoksi polimerizohet plotësisht brenda 24 orëve. Ne, për shembull, i lamë antenat tona deri të nesërmen.

Hapi 5: Hidroizolim

Kur mbërritëm në laborator në mëngjes, lidhëm antenën e parë (pa kufizues të pragut) në prizën e kufjeve të laptopit. Nëse ndizni muzikën dhe sillni antenën në vesh, mund të siguroheni që të paktën diapazoni i frekuencës së dëgjueshme të riprodhohet mjaft mirë. Ekziston edhe një aluzion i basit, rezultat i bazës së bakrit.

Pra, tani ne kemi një antenë akustike transmetuese, por ende jo një hidroakustike. Për ta rregulluar këtë, ne duhet të yndyrosim përsëri antenën dhe ta mbulojmë në një shtresë të hollë ngjitës.

Shënim i rëndësishëm: Mos përdorni sealant sanitar që përmban acetat! Acidi acetik i përmbajtur në të do të gërryejë nyjet e saldimit, kabllon dhe metalizimin e elementit piezoelektrik.

Ne rekomandojmë gome të lëngshme Kim Tek për anije dhe jahte. DIY-ers nga Shtetet e Bashkuara mund të përdorin komponimet e shkëlqyera poliuretani nga kompania Smooth-On në vend të ngjitësit.

Për lehtësinë tonë, fillimisht mbushim shiringën e disponueshme mjekësore me ngjitës, dhe më pas e aplikojmë në elementin piezoelektrik dhe nyjet e saldimit.

Pas aplikimit të sealantit, e rrafshojmë me një shpatull dentar ose me atë që është i përshtatshëm (edhe me një gisht). Në fund, e morëm si në foto.

Ju nuk duhet të bëni një shtresë ngjitëse shumë të trashë - antena do të humbasë ndjeshmërinë. Një shtresë prej 1 mm është absolutisht e mjaftueshme. Mbroni me kujdes nyjet lidhëse, rezistencat dhe diodat me ngjitës.

Ju mund të mbuloni anën e pasme të pllakës me një ngjitës - ne e bëmë atë në një antenë.

Nëse i lëvizni rezistorët dhe diodat më afër kabllit, atëherë elementi piezoelektrik do të jetë shumë më i përshtatshëm për të lyer me ngjitës dhe shtresa do të jetë më e lëmuar.

Pas përfundimit të këtij lloji të punës së skulptorit, ne përsëri i lëmë antenat për 24 orë….

Dhe urime! Tani keni dy hidrofone!

Hapi 6: Posto Scriptum

Tani mund të kontrolloni sa të mira janë antenat e sapondërtuara duke i lidhur direkt me laptopin, tabletin ose telefonin tuaj.

Fatkeqësisht, jo të gjitha pajisjet janë miqësore me një akustikë nënujore. Shumica e të gjitha kartave moderne të zërit kanë filtra me kalim të ulët në hyrjen e mikrofonit, duke prerë gjithçka mbi 15 kHz. Por disa nga laptopët nuk kanë filtra të tillë.

Këta hidrofon dhe dhënës që kemi ndërtuar janë vetëm një fillim: ne planifikojmë të publikojmë një seri udhëzimesh mbi komunikimin dhe lundrimin akustik nënujor, ju lutemi na tregoni nëse jeni të interesuar!