ميكروفون منخفض التكلفة ومحول طاقة بالموجات فوق الصوتية: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

هل تريد تسجيل الدلافين أو الحيتان تتحدث؟ أو بناء نظام اتصال صوتي تحت الماء؟ حسنًا ، سنعلمك "كيف".

لنبدأ بالشيء الرئيسي: الهوائي. إذا كنا في الحياة اليومية نستخدم مكبرات الصوت (مثل الكمبيوتر المحمول أو السيارة) لانبعاث الصوت وميكروفون لتسجيل الصوت ، فسأسرع في إسعادك: نقل الصوت تحت الماء (نقول "إشعاع") وغالبًا ما يتم تنفيذ التسجيل الصوتي بواسطة نفس الجهاز ، والذي يسمى هوائيًا صوتيًا تحت الماء (صوتيًا مائيًا) ، أو مسامير (إذا كان جهاز استقبال فقط) ، أو محول الطاقة إذا كان يعمل في كلا الاتجاهين.

في الغالبية العظمى من الحالات ، يتكون الهوائي المائي الصوتي من عنصر واحد أو عدة عناصر كهرضغطية: ألواح ، وأقراص ، وحلقات ، وأنابيب ، وكريات ، ونصفي كرة ، إلخ.

عناصر بيزو لها ما يسمى تأثير كهرضغطية. إذا تم تطبيق إشارة كهربائية متناوبة على عنصر ما ، يبدأ العنصر في التذبذب ، وإذا كان العنصر يتأرجح ، على سبيل المثال ، بواسطة موجة صوتية ، عندها تبدأ إشارة كهربائية متناوبة في الظهور عليه.

لذلك ، فإن العنصر الكهرضغطية يحول الإشارة الكهربائية إلى موجات صوتية (اهتزازات ميكانيكية) والعكس بالعكس - الموجات الصوتية إلى إشارة كهربائية.

كما يقول المثل: النظرية بدون ممارسة ماتت! دعونا لا نضيع الوقت ونصنع زوجًا من الهوائيات المائية الصوتية.

الخطوة 1: فاتورة المواد

المواد التي نحتاجها:

• زوج من صفارات بيزو Ф35 مم (اشترينا 10 قطع مقابل 1.5 دولار على Aliexpress)
• قطعة بطول 10 أمتار من كابل RG-174
• موصلين استريو مقاس 3.5 مم
• لوح نحاسي / نحاسي / غير القابل للصدأ بعرض 50x100 ملم وسماكة 1-2 ملم
• الغراء الايبوكسي
• سيليكون مانع للتسرب (غير خليك)
• اللحام والتدفق
• كحول لإزالة الشحوم
• أي مقاومين بقيم اسمية ~ 100 درجة مئوية و470-1000 كيلو أوم (أخذنا 0.25 واط MF25)
• اثنين من الثنائيات 1N4934
• خيط النايلون

الادوات:

• الحفر والمثاقب Ф3 مم و 2.5 مم (لحفر صفيحة نحاسية)
• منشارا أو دريميل (لقطع صفيحة نحاسية)
• ورق صنفرة 200-600 حبيبة رملية (لتنظيف لوح نحاسي)
• سكين ، قواطع للأسلاك (لتجريد الأسلاك)
• لحام الحديد أو محطة إعادة العمل PCB
• ملعقة الأسنان لتسوية مانع التسرب

الخطوة 2: دوائر سهلة للغاية

ليس من الجيد توصيل عنصر بيزو ببطاقة صوت أو كمبيوتر محمول أو جهاز لوحي مباشرةً.

أولاً ، يمكن أن يتراكم عنصر كهرضغطية شحنة كبيرة بما يكفي يمكن أن تلحق الضرر بالإلكترونيات عند الاتصال.

ثانيًا ، عند الاتصال بخط أو إدخال ميكروفون لبطاقة الصوت ، فأنت بحاجة إلى حماية تسلسل الإدخال لبطاقة الصوت.

من أجل منع الهوائي غير المتصل من تراكم الشحنة ، نضع مقاومًا 0.5-1 MΩ (R1) بالتوازي معه.

في هوائي الاستقبال للحد من الحد الأقصى للجهد ، يمكنك تجميع أبسط محدد عتبة من الثنائيات D1 و D2 والمقاوم 100Ω (R2). كثنائيات ، استخدمنا 1N4934 وكمقاومات R1 ، R2 أخذنا MF25 (R1470 كيلو أوم).

يرجى ملاحظة أنه إذا كنت تخطط لتوصيل هوائي الاستقبال بإدخال الميكروفون (وليس بالسطر الأول) ، فستحتاج بالإضافة إلى ذلك إلى مكثف C1 بقيمة اسمية 0.1.. 1 uF ، وإلا ، فإن الطاقة التي توفرها بطاقة الصوت إلى الميكروفون الكهربائي سيكون قصير الدائرة من خلال الصمام الثنائي D1.

الخطوة الثالثة: تصميم الهوائي

تحتاج عناصر بيزو نفسها إلى لصقها على الألواح المعدنية باستخدام الإيبوكسي. سيقلل من تردد الرنين لعنصر كهرضغطية (عند إضافة الكتلة غير المعلقة).

أيضًا ، نظرًا لأنه يتم لصقها من جانب واحد على لوحة معدنية صلبة ، فإن العنصر الكهرضغطية لن يكون قادرًا على الانكماش والتمدد وسيتعين عليه الانحناء. هذا هو ما نحتاجه.

• قمنا بقص لوحين مربعين 50 × 50 مم وحفرنا فتحات للكابل (قطرها 3 مم) وثقبين لتثبيت الكابل بخيط نايلون رفيع ، اتضح كما في الصورة
• حصلت الهوائيات على قطعتين بطول 3 أمتار من قطعة الكابل المشتراة التي يبلغ طولها 10 أمتار ، وبقي الباقي في الاحتياطي
• نقوم بلف الكابل في الفتحة ، ولحام قلبه المركزي بطبقة المعدن الخاصة بالعنصر الكهروإجهادي ، والشاشة بقاعدتها المعدنية. بالتوازي ، كما هو متفق عليه ، قمنا بلحام المقاوم 470 kΩ.
• نقوم بتنظيف الطرف الآخر من الكبل وتجميع الموصل: قم بلحام النواة المركزية بجهة الاتصال المركزية (طرف الموصل ذاته) ، وترك الطرف الأوسط سليمًا ، ولحام جسم الموصل بغمد الكابل.

أنسى دائمًا وضع جسم الموصل على الكبل ويجب أن أقوم بإعادة لحام كل شيء مرتين. لا تكرر خطأي).

بعد اللحام ، من المهم جدًا تنظيف التدفق - خاصةً على عنصر كهرضغطية. خلاف ذلك ، مع مرور الوقت سوف يأكل الجريان اللحام.

لذلك ، قمنا بإعداد هوائيين (أحدهما له محدد العتبة). حان الوقت الآن لعجن الإيبوكسي وارتداء قفازات اللاتكس.

الخطوة 4: الإلتصاق

قبل لصق العناصر الكهرضغطية بالصفائح النحاسية ، يجب صنفرة كليهما جيدًا وإزالة الشحوم باستخدام الكحول (الإيثيل أو الأيزوبروبيل) أو الأسيتون.

لا تستخدم أي شيء آخر! يترك البنزين أو الكيروسين آثارًا دهنية تضعف الالتصاق.

تجدر الإشارة إلى أنه يجب إجراء جميع الأعمال مع الكحول والأسيتون والإيبوكسي في غرفة جيدة التهوية مع حماية يديك وعينيك. لا تهمل قواعد السلامة!

نشبع خيط النايلون الذي يحمل الكابل على اللوحة. من أجل لصق عنصر كهرضغطية على اللوحة ، استخدم القليل من الغراء الإيبوكسي. لاتبالغ بها! لا ينبغي أن يصل الإيبوكسي إلى القمة ، وإلا فإنه يمكن أن يدمر طبقة رقيقة من السيراميك البيزرامي أثناء البلمرة ، بالإضافة إلى تدهور الإيبوكسي في الماء.

يجب أن تكون النتيجة شيء مثل في الصور. عادة ، يتبلمر الايبوكسي تمامًا في غضون 24 ساعة. على سبيل المثال ، تركنا الهوائيات الخاصة بنا حتى اليوم التالي.

الخطوة 5: العزل المائي

عندما وصلنا إلى المختبر في الصباح ، قمنا بتوصيل الهوائي الأول (بدون محدد العتبة) بمقبس سماعة الرأس في الكمبيوتر المحمول. إذا قمت بتشغيل الموسيقى وجلب الهوائي إلى أذنك ، فيمكنك التأكد على الأقل من نطاق التردد المسموع الذي يتم إنتاجه جيدًا. حتى أن هناك تلميحًا للباس ناتجًا عن القاعدة النحاسية.

إذن لدينا الآن هوائي إرسال صوتي ، ولكن لا يزال ليس هوائيًا صوتيًا مائيًا. لإصلاح هذا ، يجب أن نخفض الهوائي مرة أخرى ونغطيه بطبقة رقيقة من مانع التسرب.

ملاحظة مهمة: لا تستخدم مانع التسرب الصحي المحتوي على الأسيتات! سوف يتسبب حمض الأسيتيك الموجود فيه في تآكل مفاصل اللحام والكابل ومعادن العنصر الكهروضغطي.

نوصي باستخدام المطاط السائل Kim Tek للقوارب واليخوت. يمكن لمصممي DIY من الولايات المتحدة استخدام مركبات البولي يوريثين الممتازة من شركة Smooth-On بدلاً من المواد المانعة للتسرب.

من أجل راحتنا ، نقوم بملء المحقنة الطبية التي تستخدم لمرة واحدة بمادة مانعة للتسرب أولاً ، ثم نطبقها على العنصر الكهروضغطي ومفاصل اللحام.

بعد تطبيق المادة المانعة للتسرب ، نقوم بتثبيتها بملعقة أسنان أو بما هو مناسب (حتى بإصبع). في النهاية ، حصلنا عليها كما في الصورة.

يجب ألا تجعل طبقة مانعة للتسرب سميكة جدًا - سيفقد الهوائي الحساسية. طبقة 1 مم كافية تمامًا. احرص على حماية وصلات اللحام والمقاومات والصمامات الثنائية باستخدام مادة مانعة للتسرب.

يمكنك تغطية الجانب الخلفي من اللوحة باستخدام مادة مانعة للتسرب - قمنا بذلك على هوائي واحد.

إذا قمت بتحريك المقاومات والصمامات الثنائية بالقرب من الكابل ، فسيكون العنصر الكهرضغطية أكثر ملاءمة للتلطيخ باستخدام مادة مانعة للتسرب وستكون الطبقة أكثر سلاسة.

بعد الانتهاء من هذا النوع من أعمال النحات ، نترك الهوائيات مرة أخرى لمدة 24 ساعة….

ومبروك! الآن لديك نوعان من الماء!

الخطوة 6: بعد البرنامج النصي

يمكنك الآن التحقق من مدى جودة الهوائيات المبنية حديثًا عن طريق توصيلها مباشرة بجهاز الكمبيوتر المحمول أو الجهاز اللوحي أو الهاتف.

لسوء الحظ ، ليست كل الأجهزة صديقة للأجهزة الصوتية تحت الماء. تحتوي معظم بطاقات الصوت الحديثة على مرشحات تمرير منخفضة في إدخال الميكروفون ، مما يقطع كل شيء فوق 15 كيلو هرتز. لكن بعض أجهزة الكمبيوتر المحمولة لا تحتوي على مثل هذه المرشحات.

هذان الميكروفون ومحول الطاقة اللذان أنشأناهما مجرد بداية: نخطط لنشر سلسلة من التعليمات حول الاتصالات والملاحة الصوتية تحت الماء ، يرجى إعلامنا إذا كنت مهتمًا!