Пост објашњава конструкцију ултразвучног система звучника који се назива и параметарски звучник који се може користити за пренос аудио фреквенције преко циљаног места или зоне тако да особа која се налази тачно на том месту може да чује звук док особа поред он или само изван зоне остаје потпуно нетакнут и несвестан поступка.

Измислио и изградио Казунори Миура (Јапан)

Изванредни резултати добијени испитивањем звучног уређаја великог домета (ЛРАД) инспирисао је Америчку технолошку корпорацију да усвоји ново име за њу и промењен је у корпорацију ЛРАД 25. марта 2010. Такође назван Аудио Спотлигхт, производ је Холосониц Ресеарцх Лабс, Инц и користи се за невојне примене.

Уређај је дизајниран да генерише интензивно фокусиране звучне зраке само на циљаном подручју. Јединица може бити погодна на местима као што су музеји, библиотеке, изложбене галерије, где се њен звучни сноп може користити за слање поруке упозорења или упућивање одређене особе која се лоше понаша, док је другима у околини дозвољено да наставе у савршеној тишини.

Фокусирани звучни ефекти из таквог параметарског система звучника су толико прецизни да свако ко је њиме циљан постаје изузетно изненађен што доживљава фокусирани звучни садржај који само он чује док момак који је крај њега остаје потпуно несвестан.

Принцип рада параметарског звучника

Технологија параметарских звучника користи звучне таласе у надзвучном опсегу који имају карактеристику путовања кроз готово линију видљивости.

Међутим, неко се може запитати да с обзиром да надзвучни опсег можда прелази границу од 20 кХз (тачније 40 кХз), може бити апсолутно нечујан за људске уши, па како онда систем може да учини таласе чујним у фокусираној зони?

Један од начина за примену овога је коришћење два снопа од 40 кХз са једним који има аудио фреквенцију од 1 кХз која је суперпонирана и постављена под углом да се сретне у усмереној тачки где се два садржаја од 40 кХз међусобно поништавају, остављајући фреквенцију од 1 кХз на том одређеном месту.

Идеја може изгледати једноставно, али резултат може бити превише неефикасан због тихог звука на усмереном месту, недовољно доброг да ошамути или онеспособи циљане људе, сасвим супротно ЛРАД-у.

Остале модерне методе за производњу звучног директивног звука помоћу надзвучних таласа су амплитудска модулација (АМ), двострука модулација бочног опсега (ДСБ), модулација једноструког бочног опсега (ССБ), фреквенцијска модулација (ФМ), сви концепти зависе од недавно истражене технологије параметарског система звучника .

Непотребно је рећи да суперсонични талас од 110 дБ + може бити неуједначен са расподелом звучне силе док је у току ширења кроз дугу „цев“ ваздушне масе.

Због неуједначености звучног притиска могло би доћи до огромног изобличења, што би могло бити крајње непожељно за примену на мирним местима, као што су музеји, галерије итд.

Горњи нелинеарни одговор настаје због чињенице да молекулима ваздуха треба релативно више времена да се прилагоде својој претходној првобитној густини у поређењу са временом потребним за компресију молекула. Звук створен при вишим притисцима резултира и вишим фреквенцијама које имају тенденцију да генеришу ударне таласе док се молекули сударају са компримованим.

“контролер нивоа воде са пловним прекидачем ”

Тачније, будући да звучни садржај чине вибрирајући молекули ваздуха који се прилично не „враћају“, па када се фреквенција звука повећава, неуједначеност приморава изобличење да постане много чујно због ефекта који би могао бити најбољи дефинисано као „вискозност ваздуха“.

Због тога произвођач прибегава концепту звучника ДСП директиве који укључује знатно побољшану репродукцију звука уз минимална изобличења.

Наведено је допуњено укључивањем високо напредног параметарског распореда звучника претварача за добијање једносмерних и јасних звучних тачака.
Висока усмереност коју стварају ови параметарски звучници је такође последица њихових малих пропусних карактеристика које се могу повећати у складу са потребном спецификацијом једноставним додавањем великог броја ових претварача кроз распоред матрице.

Разумевање концепта параметарског двоканалног модулатора звучника

ДСБ се лако може извршити помоћу аналогних склопних кола. Проналазач је у почетку ово покушао, и иако је могао да постигне гласан звук, пратио га је врашки много изобличења.

Следеће је испробано ПВМ коло, које је користило концепт сродан ФМ технологији, иако је резултујући звук био много различит и без изобличења, утврђено је да је интензитет много слабији у поређењу са ДСБ-ом.

Недостатак је на крају решен уређивањем двоканалног низа претварача, сваки низ који укључује чак 50 бројева претварача од 40 кХз паралелно повезаних.

Разумевање круга аудио рефлектора

Позивајући се на параметарски звучник или коло звучника са ултразвучном директивом приказано доле, видимо стандардни ПВМ круг конфигурисан око ПВМ генератора ИЦ ТЛ494.

Излаз из ове ПВМ фазе доводи се до степеништа мосфет драјвера на пола моста користећи специјализовану ИЦ2111 ИЦ.

ИЦ ТЛ494 има уграђени осцилатор чија се фреквенција може подесити путем спољне Р / Ц мреже, овде је представљена кроз унапред подешене Р2 и Ц1. Основну фреквенцију осциловања подешава и подешава Р1, док оптимални опсег одређује одговарајућим подешавањем Р1 и Р2 од стране корисника.

Аудио улаз који треба да буде усмерен и постављен на горе подешену ПВМ фреквенцију примењује се на К2. Имајте на уму да аудио улаз мора бити довољно појачан употребом малог појачавача као што је ЛМ386 и не сме се напајати из утичнице за слушалице аудио уређаја.

Будући да се излаз из фазе ПВМ доводи преко двоструког полу-мост постављеног ИЦ-а, коначни појачани надзвучни параметарски излази могу се постићи преко два излаза кроз приказана 4 фет-а.

Појачани излази се доводе у низ високо специјализованих пиезо претварача од 40 кХз путем оптимизујућег индуктора. Сваки низ претварача може се састојати од укупно 200 претварача распоређених паралелном везом.

МОСФЕТ-ови се обично напајају 24В једносмерном струјом за погон пиезоа, који могу бити изведени из засебног 24В једносмерног извора.

На тржишту може бити доступан мноштво таквих претварача, тако да опција није ограничена на било који одређени тип или оцену. Аутор је преферирао пиезо пречника 16 мм који је додељен са фреквенцијским спецификацијама од 40 кХз.

Сваки канал мора да садржи најмање 100 од њих како би се створио разуман одговор када се користи напољу усред великог метежа.

Размак претварача је пресудан

Размак између претварача је пресудан како суседне јединице не би реметиле или поништавале фазу коју ствара сваки од њих. С обзиром да је таласна дужина само 8 мм, грешка позиционирања од чак 1 мм може резултирати знатно нижим интензитетом због фазне грешке и губитка СПЛ-а.

Технички, ултразвучни претварач имитира понашање кондензатора и на тај начин би могао бити присиљен да резонира укључивањем индуктора у серију.

Стога смо у серију укључили индуктор само да бисмо постигли ову особину за оптимизацију претварача до њихових максималних перформанси.

Израчунавање резонантне фреквенције

Резонантна фреквенција претварача може се израчунати помоћу следеће формуле:

фр = 1 / (2пи к ЛЦ)

Унутрашњи капацитет претварача од 40 кХз могао би бити око 2 до 3нФ, па би паралелно са њих 50 настао нето капацитет од око 0,1уФ до 0,15уФ.

Користећи ову цифру у горњој формули, добијамо вредност индуктора између 60 и 160 уХ, што мора бити укључено у серију са излазима драјвера МОСФЕТ-а на А и Б.

Индуктор користи феритну шипку што се може видети на доњој слици. Корисник је могао да појача резонантни одзив подешавањем штапа клизањем унутар калема док се не постигне оптимална тачка.

Кружни дијаграм

коло ултразвучног система са директивним звучницима или параметарски звучник

Идеја за струјно коло: Електор елецтроницс.

У свом прототипу сам експериментисао са аудио трансформатором, као што је приказано доле, за потребно појачање, са једним заједничким напајањем од 12В. Нисам користио ниједан резонантни кондензатор, па је појачање било премало.

Ефекат сам могао да чујем са удаљености од 1 стопа тачно преко праве линије са претварачем. Чак и лаганим покретом звук је нестао.

Индуктор звучника (мали аудио излазни трансформатор):

Како повезати трансформатор и претвараче

Детаљи ожичења претварача могу се видети на доњој слици, требаће вам две од ових поставки да буду повезане са тачкама А и Б кола.

Трансформатор може бити погодан појачани трансформатор у зависности од тога колико је одабраних претварача.

Прототипе Имаге : Горњи параметарски круг звучника успешно сам тестирао и потврдио помоћу 4 ултразвучна претварача, који су реаговали тачно онако како је наведено у објашњењу чланка. Међутим, пошто су коришћена само 4 сензора, излаз је био пренизак и могао се чути само на метар удаљености.