అల్ట్రాసోనిక్ డైరెక్టివ్ స్పీకర్ సర్క్యూట్ ఎలా చేయాలి

పారామెట్రిక్ స్పీకర్ అని కూడా పిలువబడే అల్ట్రాసోనిక్ డైరెక్టివ్ స్పీకర్ సిస్టమ్ నిర్మాణాన్ని పోస్ట్ వివరిస్తుంది, ఇది ఆడియో ఫ్రీక్వెన్సీని టార్గెటెడ్ స్పాట్ లేదా జోన్ ద్వారా ప్రసారం చేయడానికి ఉపయోగపడుతుంది, అంటే ఆ ప్రదేశంలో సరిగ్గా ఉన్న వ్యక్తి ధ్వనిని వినగలుగుతారు. అతడు లేదా జోన్ వెలుపల పూర్తిగా అంటరానివాడు మరియు కార్యకలాపాల గురించి తెలియదు.

కజునోరి మియురా (జపాన్) చేత కనుగొనబడింది మరియు నిర్మించబడింది

లాంగ్ రేంజ్ ఎకౌస్టిక్ పరికరం పరీక్ష నుండి పొందిన అత్యుత్తమ ఫలితాలు (LRAD) దీనికి కొత్త పేరును స్వీకరించడానికి అమెరికన్ టెక్నాలజీ కార్పొరేషన్‌ను ప్రేరేపించింది మరియు మార్చి 25, 2010 న దీనిని LRAD కార్పొరేషన్‌గా మార్చారు. దీనిని ఆడియో స్పాట్‌లైట్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది హోలోసోనిక్ రీసెర్చ్ ల్యాబ్స్, ఇంక్ యొక్క ఉత్పత్తి మరియు ఇది సైనిక రహిత అనువర్తనాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

పరికరం లక్ష్యంగా ఉన్న ప్రదేశంలో మాత్రమే తీవ్రంగా దృష్టి కేంద్రీకరించే ధ్వని కిరణాలను రూపొందించడానికి రూపొందించబడింది. మ్యూజియంలు, గ్రంథాలయాలు, ఎగ్జిబిషన్ గ్యాలరీలు వంటి ప్రదేశాలలో ఈ యూనిట్ బాగా సరిపోతుంది, ఇక్కడ దాని ధ్వని పుంజం హెచ్చరిక సందేశాన్ని పంపడానికి లేదా ఒక నిర్దిష్ట దుర్వినియోగ వ్యక్తికి సూచించడానికి ఉపయోగపడుతుంది, అయితే చుట్టూ ఉన్న ఇతరులు పరిపూర్ణ నిశ్శబ్దం కొనసాగించడానికి అనుమతించబడతారు.

అటువంటి పారామెట్రిక్ స్పీకర్ సిస్టమ్ నుండి ఫోకస్ చేసిన సౌండ్ ఎఫెక్ట్స్ చాలా ఖచ్చితమైనవి, దీనితో లక్ష్యంగా ఉన్న ఎవరైనా ఫోకస్ చేసిన సౌండ్ కంటెంట్‌ను అనుభవించడం చాలా ఆశ్చర్యానికి గురిచేస్తుంది, ఇది అతని ద్వారా మాత్రమే వినబడుతుంది, అయితే అతని పక్కన ఉన్న వ్యక్తి దాని గురించి పూర్తిగా తెలియదు.

పారామెట్రిక్ స్పీకర్ యొక్క పని సూత్రం

పారామెట్రిక్ స్పీకర్ టెక్నాలజీ సూపర్సోనిక్ పరిధిలో ధ్వని తరంగాలను ఉపయోగిస్తుంది, ఇవి దాదాపు లైన్-ఆఫ్-విజన్ ద్వారా ప్రయాణించే లక్షణాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

అయినప్పటికీ, సూపర్సోనిక్ పరిధి 20kHz గుర్తుకు మించి ఉండవచ్చు (40kHz ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే), మానవ చెవులకు ఖచ్చితంగా వినబడదు, కాబట్టి కేంద్రీకృత మండలంలో తరంగాలను వినగలిగేలా వ్యవస్థ ఎలా చేయగలదు?

దీన్ని అమలు చేసే ఒక పద్ధతి ఏమిటంటే, రెండు 40kHz కిరణాలను ఉపయోగించడం, వాటిలో 1kHz ఆడియో ఫ్రీక్వెన్సీ ఉన్నది మరియు రెండు 40kHz కంటెంట్ ఒకదానికొకటి రద్దు చేసుకునే దిశలో కలుసుకునే దిశలో కలుసుకునే కోణంలో 1kHz ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్దిష్ట ప్రదేశంలో వినవచ్చు.

ఆలోచన సరళంగా అనిపించవచ్చు, కాని దర్శకత్వం వహించిన ప్రదేశంలో తక్కువ వాల్యూమ్ ధ్వని కారణంగా ఫలితం చాలా అసమర్థంగా ఉంటుంది, LRAD కి విరుద్ధంగా, లక్ష్యంగా ఉన్న వ్యక్తులను ఆశ్చర్యపర్చడానికి లేదా అసమర్థపరచడానికి సరిపోదు.

సూపర్సోనిక్ తరంగాలను ఉపయోగించి వినగల డైరెక్టివ్ ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేసే ఇతర ఆధునిక పద్ధతులు యాంప్లిట్యూడ్ మాడ్యులేషన్ (AM), డబుల్ సైడ్‌బ్యాండ్ మాడ్యులేషన్ (DSB), సింగిల్ సైడ్‌బ్యాండ్ మాడ్యులేషన్ (SSB), ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేషన్ (FM) ద్వారా, అన్ని అంశాలు ఇటీవల పరిశోధించిన పారామెట్రిక్ స్పీకర్ సిస్టమ్ టెక్నాలజీపై ఆధారపడి ఉంటాయి .

110 డిబి + సూపర్సోనిక్ వేవ్ దాని సౌండ్ ఫోర్స్ డిస్ట్రిబ్యూషన్‌తో ఏకరీతిగా ఉంటుందని ప్రత్యేకంగా చెప్పనవసరం లేదు, ఇది సుదీర్ఘ వాయు ద్రవ్యరాశి 'ట్యూబ్'లో ప్రచారం చేస్తున్నప్పుడు.

ధ్వని పీడనం యొక్క ఏకరూపత లేని కారణంగా, అపారమైన వక్రీకరణను అనుభవించవచ్చు, ఇది మ్యూజియంలు, గ్యాలరీలు మొదలైన ప్రశాంతమైన ప్రదేశాలలో అనువర్తనాలకు చాలా అవాంఛనీయమైనది.

అణువులను కుదించడానికి తీసుకున్న సమయంతో పోల్చితే గాలి అణువులు తమ మునుపటి అసలు సాంద్రతకు అనుగుణంగా ఏర్పడటానికి ఎక్కువ సమయం తీసుకుంటున్నందున పైన పేర్కొన్న నాన్-లీనియర్ స్పందన ఉత్పత్తి అవుతుంది. అధిక పీడనాలతో సృష్టించబడిన ధ్వని అధిక పౌన encies పున్యాలకు దారితీస్తుంది, ఇవి షాక్ తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, అణువులు కుదించబడిన వాటితో ide ీకొంటాయి.

వినగల కంటెంట్ పూర్తిగా 'తిరిగి' లేని వైబ్రేటింగ్ గాలి అణువులచే ఏర్పడినందున, ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, ధ్వని యొక్క పౌన frequency పున్యం పెరిగినప్పుడు, ఏకరూపత లేనిది వక్రీకరణను బాగా వినగలిగేలా చేస్తుంది. 'ఎయిర్ స్నిగ్ధత' గా నిర్వచించబడింది.

అందువల్ల తయారీదారు DSP డైరెక్టివ్ స్పీకర్ భావనను ఆశ్రయిస్తారు, ఇది కనీస వక్రీకరణతో మెరుగైన ధ్వని పునరుత్పత్తిని కలిగి ఉంటుంది.

ఏకదిశాత్మక మరియు స్పష్టమైన ధ్వని మచ్చలను పొందడానికి అత్యంత అధునాతన పారామెట్రిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ స్పీకర్ అమరికను చేర్చడం పైన పేర్కొన్నది.
ఈ పారామెట్రిక్ స్పీకర్లు సృష్టించిన అధిక డైరెక్టివిటీ వారి చిన్న బ్యాండ్‌విడ్త్ లక్షణాల వల్ల కూడా అవసరం, ఈ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను మాతృక అమరిక ద్వారా జతచేయడం ద్వారా అవసరమైన స్పెసిఫికేషన్ ప్రకారం విస్తరించవచ్చు.

పారామెట్రిక్ 2-ఛానల్ స్పీకర్ మాడ్యులేటర్ కాన్సెప్ట్‌ను అర్థం చేసుకోవడం

అనలాగ్ స్విచ్చింగ్ సర్క్యూట్లను ఉపయోగించి DSB ని సులభంగా అమలు చేయవచ్చు. ఆవిష్కర్త మొదట్లో దీనిని ప్రయత్నించాడు, మరియు పెద్ద శబ్దాన్ని సాధించగలిగినప్పటికీ, ఇది చాలా వక్రీకరణతో కూడి ఉంది.

తరువాత, ఒక పిడబ్ల్యుఎం సర్క్యూట్ ప్రయత్నించబడింది, ఇది ఎఫ్ఎమ్ టెక్నాలజీకి సమానమైన భావనను ఉపయోగించింది, ఫలితంగా వచ్చిన ధ్వని ఉత్పత్తి చాలా భిన్నంగా మరియు వక్రీకరణ నుండి విముక్తి పొందినప్పటికీ, డిఎస్‌బితో పోలిస్తే తీవ్రత చాలా బలహీనంగా ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది.

లోపం చివరికి డబుల్ ఛానల్ శ్రేణి ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఏర్పాటు చేయడం ద్వారా పరిష్కరించబడింది, ప్రతి శ్రేణి సమాంతరంగా అనుసంధానించబడిన 40kHz ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లలో 50 సంఖ్యలతో సహా.

ఆడియో స్పాట్‌లైట్ సర్క్యూట్‌ను అర్థం చేసుకోవడం

క్రింద చూపిన పారామెట్రిక్ స్పీకర్ లేదా అల్ట్రాసోనిక్ డైరెక్టివ్ స్పీకర్ సర్క్యూట్ గురించి ప్రస్తావిస్తూ, PWM జెనరేటర్ IC TL494 చుట్టూ కాన్ఫిగర్ చేయబడిన ప్రామాణిక PWM సర్క్యూట్ మనకు కనిపిస్తుంది.

ఈ PWM దశ నుండి అవుట్‌పుట్ ప్రత్యేకమైన IR2111 IC ని ఉపయోగించి సగం వంతెన మోస్‌ఫెట్ డ్రైవర్ దశకు ఇవ్వబడుతుంది.

IC TL494 లో అంతర్నిర్మిత ఓసిలేటర్ ఉంది, దీని ఫ్రీక్వెన్సీని బాహ్య R / C నెట్‌వర్క్ ద్వారా సెట్ చేయవచ్చు, ఇక్కడ ఇది ప్రీసెట్ R2 మరియు C1 ద్వారా ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది. ప్రాథమిక డోలనం పౌన frequency పున్యం R1 చేత సర్దుబాటు చేయబడుతుంది మరియు సెట్ చేయబడుతుంది, అయితే సరైన పరిధి వినియోగదారు R1 మరియు R2 ను సముచితంగా అమర్చడం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

పై సెట్ PWM ఫ్రీక్వెన్సీపై దర్శకత్వం వహించాల్సిన ఆడియో ఇన్పుట్ K2 కు వర్తించబడుతుంది. LM386 వంటి చిన్న యాంప్లిఫైయర్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా ఆడియో ఇన్‌పుట్ తగినంతగా విస్తరించబడాలి మరియు ఆడియో పరికరం యొక్క హెడ్‌ఫోన్ సాకెట్ ద్వారా మూలం పొందకూడదు.

పిడబ్ల్యుఎం దశ నుండి అవుట్‌పుట్ ఏర్పాటు చేసిన ట్విన్ హాఫ్ బ్రిడ్జ్ ఐసి అంతటా ఇవ్వబడుతుంది కాబట్టి, చూపిన 4 ఫెట్స్‌లో రెండు అవుట్‌పుట్‌ల ద్వారా తుది విస్తరించిన సూపర్సోనిక్ పారామెట్రిక్ అవుట్‌పుట్‌లను సాధించవచ్చు.

ఆప్టిమైజింగ్ ఇండక్టర్ ద్వారా విస్తరించిన ఉత్పాదనలు అత్యంత ప్రత్యేకమైన 40 kHz పైజో ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ల శ్రేణికి ఇవ్వబడతాయి. ప్రతి ట్రాన్స్డ్యూసెర్ శ్రేణి సమాంతర కనెక్షన్ ద్వారా ఏర్పాటు చేయబడిన మొత్తం 200 ట్రాన్స్డ్యూసర్‌లను కలిగి ఉండవచ్చు.

పిజ్జోలను నడపడానికి మోస్ఫెట్లను సాధారణంగా 24 వి డిసి సరఫరాతో తింటారు, ఇది ప్రత్యేక 24 వి డిసి మూలం నుండి పొందవచ్చు.

మార్కెట్లో అందుబాటులో ఉన్న అటువంటి ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ల హోస్ట్ ఉండవచ్చు, కాబట్టి ఈ ఎంపిక ఏదైనా నిర్దిష్ట రకం లేదా రేటింగ్‌కు పరిమితం కాదు. సాధారణంగా 40kHz ఫ్రీక్వెన్సీ స్పెక్‌తో కేటాయించిన 16mm వ్యాసం గల పైజోస్‌ను రచయిత ఇష్టపడ్డారు.

ప్రతి ఛానెల్ అధిక స్థాయి కల్లోలం మధ్య ఆరుబయట ఉపయోగించబడుతున్నప్పుడు సహేతుకమైన ప్రతిస్పందనను పొందడానికి వీటిలో కనీసం 100 ని కలిగి ఉండాలి.

ట్రాన్స్డ్యూసెర్ స్పేసింగ్ కీలకం

ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ల మధ్య అంతరం చాలా ముఖ్యమైనది, తద్వారా వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి సృష్టించిన దశ ప్రక్కనే ఉన్న యూనిట్‌లకు భంగం కలిగించదు లేదా రద్దు చేయబడదు. తరంగదైర్ఘ్యం కేవలం 8 మిమీ కాబట్టి, 1 మిమీ యొక్క పొజిషనింగ్ లోపం దశ లోపం మరియు ఎస్పిఎల్ కోల్పోవడం వలన గణనీయంగా తక్కువ తీవ్రతకు దారితీస్తుంది.

సాంకేతికంగా, ఒక అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ ఒక కెపాసిటర్ యొక్క ప్రవర్తనను అనుకరిస్తుంది మరియు అందువల్ల ఇది ఒక ఇండక్టర్‌ను సిరీస్‌లో చేర్చడం ద్వారా ప్రతిధ్వనించవలసి వస్తుంది.

అందువల్ల ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను వారి గరిష్ట పనితీరు పరిమితులకు ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ఈ లక్షణాన్ని సాధించడానికి మేము ఒక ఇండక్టర్‌ను సిరీస్‌లో చేర్చుకున్నాము.

ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీని లెక్కిస్తోంది

కింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీని లెక్కించవచ్చు:

fr = 1 / (2pi x LC)

40 kHz ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ల యొక్క అంతర్గత కెపాసిటెన్స్ 2 నుండి 3nF వరకు ఉంటుంది, అందువల్ల వాటిలో 50 సమాంతరంగా నికర కెపాసిటెన్స్ 0.1uF నుండి 0.15uF వరకు ఉంటుంది.

పై సూత్రంలో ఈ సంఖ్యను ఉపయోగించి మేము ఇండక్టర్ విలువను 60 మరియు 160 uH మధ్య ఉండాలి, ఇది A మరియు B వద్ద మోస్‌ఫెట్స్ డ్రైవర్ అవుట్‌పుట్‌లతో సిరీస్‌లో చేర్చాలి.

దిగువ చిత్రంలో కనిపించే విధంగా ప్రేరక ఫెర్రైట్ రాడ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. ఆప్టిమల్ పాయింట్ కొట్టే వరకు కాయిల్ లోపల స్లైడ్ చేయడం ద్వారా రాడ్‌ను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా వినియోగదారు ప్రతిధ్వని ప్రతిస్పందనను పెంచుకోవచ్చు.

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం

సర్క్యూట్ ఆలోచన మర్యాద: ఎలెక్టర్ ఎలక్ట్రానిక్స్.

నా ప్రోటోటైప్‌లో, అవసరమైన యాంప్లిఫికేషన్ కోసం క్రింద చూపిన విధంగా నేను ఒక సాధారణ 12V సరఫరాతో ఆడియో ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌తో ప్రయోగాలు చేసాను. నేను ప్రతిధ్వనించే కెపాసిటర్లను ఉపయోగించలేదు కాబట్టి విస్తరణ చాలా తక్కువగా ఉంది.

ట్రాన్స్డ్యూసర్‌తో సరళ రేఖకు సరిగ్గా 1 అడుగుల దూరం నుండి నేను ప్రభావాన్ని వినగలను. స్వల్ప కదలిక కూడా శబ్దం మాయమైంది.

స్పీకర్ ఇండక్టర్ (చిన్న ఆడియో అవుట్పుట్ ట్రాన్స్ఫార్మర్):

ట్రాన్స్ఫార్మర్ మరియు ట్రాన్స్డ్యూసర్లను ఎలా కనెక్ట్ చేయాలి

ట్రాన్స్డ్యూసెర్ వైరింగ్ వివరాలను క్రింద ఇచ్చిన చిత్రంలో చూడవచ్చు, సర్క్యూట్ యొక్క A మరియు B పాయింట్లతో అనుసంధానించడానికి మీకు ఈ రెండు సెటప్‌లు అవసరం.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ అనుకూలంగా ఉంటుంది స్టెప్ అప్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ ఎన్ని ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఎంచుకుంటారు అనే దానిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ప్రోటోటైప్ చిత్రం : పై పారామెట్రిక్ స్పీకర్ సర్క్యూట్ 4 అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఉపయోగించి విజయవంతంగా పరీక్షించబడింది మరియు ధృవీకరించబడింది, ఇది వ్యాసం వివరణలో పేర్కొన్న విధంగా స్పందించింది. అయినప్పటికీ, 4 సెన్సార్లు మాత్రమే ఉపయోగించబడినందున అవుట్పుట్ చాలా తక్కువగా ఉంది మరియు మీటర్ నుండి మాత్రమే వినవచ్చు.

హెచ్చరిక - ఆరోగ్య ప్రమాదం. అధిక అల్ట్రాసోనిక్ ధ్వని స్థాయిలకు దీర్ఘకాలికంగా గురికాకుండా నిరోధించడానికి తగిన చర్యలు తీసుకోవాలి.

అసలు పత్రం కావచ్చు ఇక్కడ చదవండి