Innlegget forklarer konstruksjonen av et ultralydsdirektiv høyttalersystem, også kalt parametrisk høyttaler som kan brukes til å overføre en lydfrekvens over et målrettet sted eller sone slik at personen som ligger nøyaktig på det stedet er i stand til å høre lyden mens personen ved siden av ham eller like utenfor sonen forblir helt urørt og uvitende om saksbehandlingen.

Oppfunnet og bygget av Kazunori Miura (Japan)

De enestående resultatene oppnådd ved testing av langdistanse akustisk enhet (LRAD) inspirerte American Technology Corporation til å vedta et nytt navn på det og ble endret til LRAD-selskap 25. mars 2010. Også kalt Audio Spotlight, det er et produkt fra Holosonic Research Labs, Inc og brukes til ikke-militære applikasjoner.

Enheten er designet for å generere intensivt fokuserte lydstråler over et målrettet område. Enheten kan være godt egnet på steder som museer, biblioteker, utstillingsgallerier der lydstrålen kan brukes til å sende en advarsel eller instruere en bestemt mishaving person, mens andre rundt får fortsette i perfekt stillhet.

De fokuserte lydeffektene fra et slikt parametrisk høyttalersystem er så nøyaktige at alle som er målrettet mot det blir enormt overrasket over å oppleve det fokuserte lydinnholdet som bare høres av ham mens fyren ved siden av ham forblir helt uvitende om det.

Arbeidsprinsipp for en parametrisk høyttaler

Parametrisk høyttalerteknologi benytter lydbølger i det supersoniske området som har karakteristikken ved å reise gjennom nesten synsfeltet.

Imidlertid kan man lure på at ettersom supersonisk rekkevidde godt kan være utenfor 20 kHz-merket (40 kHz for å være presis), kan det være helt uhørbart for menneskelige ører, så hvordan kan systemet gjøre bølgene hørbare i den fokuserte sonen?

En metode for å implementere dette er å bruke to 40 kHz stråler med en som har en lydfrekvens på 1 kHz overlagret og vinklet for å møtes på det dirigerte punktet der de to 40 kHz-innholdet avbryter hverandre og etterlater 1 kHz-frekvensen hørbar på det bestemte stedet.

Ideen kan se enkel ut, men resultatet kan være for ineffektivt på grunn av lav volumlyd på det dirigerte stedet, ikke bra nok til å bedøve eller inhabilisere de målrettede menneskene, helt i motsetning til LRAD.

Andre moderne metoder for å produsere hørbar direktelyd ved bruk av supersoniske bølger er gjennom amplitude-modulering (AM), dobbel sidebåndmodulering (DSB), enkel sidebåndmodulering (SSB), frekvensmodulering (FM), alle konsepter er avhengig av den nylig undersøkte parametriske høyttalersystemteknologien .

Unødvendig å si, kan en 110 dB + supersonisk bølge være uenhetlig med sin lydkraftfordeling mens den er i løpet av forplantning over et langt luftmasse 'rør'.

På grunn av den ikke ensartede lydtrykket, kan det oppleves en enorm forvrengning som kan være svært uønsket for applikasjoner på fredelige steder som i museer, gallerier, etc.

Ovennevnte ikke-lineære respons er produsert på grunn av det faktum at luftmolekyler tar relativt mer tid å ordne seg til sin tidligere opprinnelige tetthet sammenlignet med tiden det tar å komprimere molekylene. Lyd opprettet med høyere trykk resulterer også i høyere frekvenser som har en tendens til å generere sjokkbølger mens molekylene kolliderer med de som blir komprimert.

“fjernkontrollsender og mottaker kretsdiagram ”

For å være presis siden det hørbare innholdet består av de vibrerende luftmolekylene som heller ikke helt 'returnerer', og når lydfrekvensen øker, tvinger den ikke-ensartede forvrengningen til å bli mye hørbar på grunn av den effekten som kan være best definert som 'luftviskositet'.

Derfor bruker produsenten DSP-direktivets høyttalerkonsept som innebærer mye forbedret lydgjengivelse med minimal forvrengning.

Ovennevnte suppleres med inkluderingen av svært avanserte parametriske transduserhøyttalerarrangementer for å få et ensrettet og klart lydpunkt.
Den høye retningsevnen som er skapt av disse parametriske høyttalerne, skyldes også deres små båndbreddekarakteristikker som kan forstørres i henhold til den nødvendige spesifikasjonen ved ganske enkelt å legge til mange av disse transduserne gjennom et matriksarrangement.

Forstå Parametric 2-Channel Speaker Modulator Concept

DSB kan enkelt utføres ved hjelp av analoge koblingskretser. Oppfinneren prøvde opprinnelig dette, og selv om den kunne oppnå en høy lyd, fulgte den med veldig mye forvrengning.

Deretter ble en PWM-krets prøvd, som benyttet konseptet i likhet med FM-teknologi, selv om den resulterende lydeffekten var mye distinkt og fri for forvrengning, ble intensiteten funnet å være mye svakere sammenlignet med DSB.

Ulempen ble til slutt løst ved å arrangere et dobbeltkanals array med svingere, hver array inkluderer så mange som 50 antall 40 kHz transdusere som er koblet parallelt.

Forstå Audio Spotlight Circuit

Med henvisning til parametrisk høyttaler eller ultralyddirektiv høyttalerkrets vist nedenfor ser vi en standard PWM-krets konfigurert rundt PWM-generatoren IC TL494.

Utgangen fra dette PWM-trinnet mates til et halvbro-mosfet-driver-trinn ved hjelp av den spesialiserte IR2111 IC.

IC TL494 har en innebygd oscillator hvis frekvens kan stilles inn via et eksternt R / C-nettverk, her er det representert gjennom forhåndsinnstilte R2 og C1. Den grunnleggende oscilleringsfrekvensen justeres og stilles inn med R1, mens det optimale området bestemmes av riktig innstilling av R1 og R2 av brukeren.

Lydinngangen som må rettes og legges på den ovennevnte innstilte PWM-frekvensen, blir brukt på K2. Vær oppmerksom på at lydinngangen må forsterkes tilstrekkelig ved å bruke en liten forsterker som LM386 og ikke må hentes via hodetelefonkontakten på en lydenhet.

Siden utgangen fra PWM-scenen blir matet over en dobbel halvbro-IC-konfigurasjon, kan de endelige forsterkede supersoniske parametriske utgangene oppnås via to utganger over de viste 4 føttene.

De forsterkede utgangene mates til en rekke høyspesialiserte 40 kHz piezo-transdusere via en optimaliserende induktor. Hver av transduseroppsettet kan bestå av totalt 200 transdusere arrangert gjennom en parallell forbindelse.

Mosfetsene blir vanligvis matet med en 24V DC forsyning for å drive piezos som kan stamme fra en separat 24V DC kilde.

Det kan være mange slike transdusere tilgjengelig i markedet, så alternativet er ikke begrenset til noen spesifikk type eller rangering. Forfatteren foretrukket piezoer med en diameter på 16 mm tildelt 40 kHz frekvensspesifikasjon.

Hver kanal må inneholde minst 100 av disse for å generere en rimelig respons når den brukes utendørs midt i høyt oppstyr.

Avstand mellom transdusere er avgjørende

Avstanden mellom transduserne er avgjørende slik at fasen som opprettes av hver av dem ikke blir forstyrret eller kansellert av de tilstøtende enhetene. Siden bølgelengden bare er 8 mm, kan posisjonsfeil på til og med 1 mm føre til en betydelig lavere intensitet på grunn av fasefeil og tap av SPL.

Teknisk etterligner en ultralydstransduser oppførselen til en kondensator, og dermed kan den bli tvunget til å resonere ved å inkludere en induktor i serie.

Vi har derfor tatt med en induktor i serie bare for å oppnå denne funksjonen for å optimalisere transduserne til deres maksimale ytelsesgrenser.

Beregner resonansfrekvens

Resonansfrekvensen til transduseren kan beregnes ved å bruke følgende formel:

fr = 1 / (2pi x LC)

Den interne kapasitansen til 40 kHz-transduserne kan være rundt 2 til 3nF, og dermed vil 50 av dem parallelt resultere i en nettokapasitans på omtrent 0.1uF til 0.15uF.

Ved å bruke denne figuren i formelen ovenfor får vi induktorverdien til å ligge mellom 60 og 160 uH, som må inngå i serie med mosfets driverutgangene ved A og B.

Induktoren bruker en ferrittstang, slik det kan sees i figuren nedenfor. Brukeren kunne maksimere resonansresponsen ved å justere stangen ved å skyve den inn i spolen til det optimale punktet kunne treffes.

Kretsdiagram

krets av ultralyddirektiv høyttalersystem eller parametrisk høyttaler

Kretside med tillatelse: Elektor electronics.

I prototypen min eksperimenterte jeg med en lydtransformator som vist nedenfor for den nødvendige forsterkningen, med en felles 12V-forsyning. Jeg brukte ingen resonanskondensatorer, derfor var forsterkningen for lav.

Jeg kunne høre effekten fra en avstand på 1 fot nøyaktig over en rett linje med svingeren. Selv en liten bevegelse fikk lyden til å forsvinne.

Høyttalerinduktor (liten lydutgangstransformator):

Hvordan koble transformatoren og transduserne

Kabeldetaljer for svingeren kan sees i figuren nedenfor, du trenger to av disse oppsettene for å være koblet til punkt A og B i kretsen.

Transformatoren kan være egnet trapp opp transformatoren avhengig av hvor mange svingere som er valgt.

Prototypebilde : Ovennevnte parametriske høyttalerkrets ble vellykket testet og bekreftet av meg ved hjelp av 4 ultralydtransdusere, som reagerte nøyaktig som spesifisert i artikkelforklaringen. Siden bare 4 sensorer ble brukt, var utgangen for lav og kunne bare høres fra en meter unna.