कम लागत वाला हाइड्रोफोन और अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

क्या आप डॉल्फ़िन या व्हेल बोलते हुए रिकॉर्ड करना चाहते हैं? या एक पानी के नीचे ध्वनिक संचार प्रणाली का निर्माण करें? ठीक है, हम आपको 'कैसे करें' सिखाने जा रहे हैं।

आइए मुख्य बात से शुरू करें: एंटीना। यदि रोजमर्रा की जिंदगी में हम ध्वनि उत्सर्जन के लिए स्पीकर (जैसे आपके लैपटॉप या कार में) और ध्वनि रिकॉर्डिंग के लिए एक माइक्रोफ़ोन का उपयोग करते हैं, तो मैं आपको खुश करने के लिए जल्दी करता हूं: ध्वनि संचारण पानी के नीचे (हम कहते हैं "विकिरण") और ध्वनि रिकॉर्डिंग अक्सर किसके द्वारा की जाती है एक ही उपकरण, जिसे पानी के भीतर ध्वनिक (हाइड्रोकॉस्टिक) एंटीना, या हाइड्रोफोन (यदि यह केवल-प्राप्त करने वाला उपकरण है), या ट्रांसड्यूसर कहा जाता है यदि यह दोनों तरीकों से काम करता है।

अधिकांश मामलों में, एक हाइड्रोकॉस्टिक एंटीना में एक या कई पीजोइलेक्ट्रिक तत्व होते हैं: प्लेट, डिस्क, रिंग, ट्यूब, गोले, गोलार्ध, आदि।

पीजो तत्वों में तथाकथित पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव होता है। यदि किसी तत्व पर एक वैकल्पिक विद्युत संकेत लगाया जाता है, तो तत्व दोलन करना शुरू कर देता है, और यदि तत्व दोलन करता है, उदाहरण के लिए, ध्वनिक तरंग द्वारा, तो उस पर एक वैकल्पिक विद्युत संकेत उत्पन्न होने लगता है।

इसलिए, पीजोइलेक्ट्रिक तत्व एक विद्युत संकेत को ध्वनिक तरंगों (यांत्रिक कंपन) में और इसके विपरीत - ध्वनिक तरंगों को विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है।

जैसा कि कहा जाता है: अभ्यास के बिना सिद्धांत मर चुका है! आइए समय बर्बाद न करें और हाइड्रोकॉस्टिक एंटेना की एक जोड़ी बनाएं।

चरण 1: सामग्री का बिल

सामग्री जो हमें चाहिए:

• पीजो बज़र्स की एक जोड़ी 35mm (हमने Aliexpress पर $1.5 के लिए 10 पीस खरीदे)
• RG-174 केबल का 10 मीटर का टुकड़ा
• दो जैक 3.5 मिमी स्टीरियो कनेक्टर
• तांबा / पीतल / स्टेनलेस प्लेट 50x100 मिमी चौड़ा 1-2 मिमी मोटा
• एपॉक्सी गोंद
• सिलिकॉन सीलेंट (गैर-एसिटिक)
• सोल्डर और फ्लक्स
• शराब कम करने के लिए
• नाममात्र मूल्यों के साथ कोई भी दो प्रतिरोधक ~ 100Ω और 470-1000 kΩ (हमने 0.25 W MF25 लिया)
• दो डायोड 1N4934
• नायलॉन का धागा

उपकरण:

• ड्रिल और ड्रिल 3mm और 2.5mm (तांबे की प्लेट को ड्रिल करने के लिए)
• हैकसॉ या डरमेल (तांबे की प्लेट काटने के लिए)
• सैंडपेपर 200-600 ग्रिट (तांबे की प्लेट को साफ करने के लिए)
• चाकू, तार कटर (तार अलग करने के लिए)
• सोल्डरिंग आयरन या पीसीबी रीववर्क स्टेशन
• सीलेंट को समतल करने के लिए डेंटल स्पैटुला

चरण 2: बहुत आसान सर्किटरी

पीजो तत्व को सीधे साउंड कार्ड, लैपटॉप या टैबलेट से जोड़ना एक अच्छा विचार नहीं है।

सबसे पहले, पीजोइलेक्ट्रिक तत्व एक बड़ा पर्याप्त चार्ज जमा कर सकता है जो कनेक्ट होने पर इलेक्ट्रॉनिक्स को नुकसान पहुंचा सकता है।

दूसरे, साउंड कार्ड की लाइन या माइक्रोफ़ोन इनपुट से कनेक्ट होने पर, आपको साउंड कार्ड के इनपुट कैस्केड को सुरक्षित रखने की आवश्यकता होती है।

असंबद्ध एंटेना को चार्ज होने से रोकने के लिए, हम इसके समानांतर में 0.5-1 MΩ (R1) का एक रोकनेवाला लगाते हैं।

अधिकतम वोल्टेज को सीमित करने के लिए प्राप्त करने वाले एंटीना में आप डायोड D1, D2 और रोकनेवाला 100Ω (R2) से सबसे सरल थ्रेशोल्ड लिमिटर को इकट्ठा कर सकते हैं। डायोड के रूप में, हमने 1N4934 का उपयोग किया और प्रतिरोधों R1, R2 के रूप में हमने MF25 (R1 470 kOhm) लिया।

कृपया ध्यान दें कि यदि आप प्राप्त एंटीना को माइक्रोफ़ोन इनपुट से कनेक्ट करने की योजना बना रहे हैं (और लाइन एक से नहीं), तो आपको अतिरिक्त रूप से नाममात्र 0.1.. 1 यूएफ के साथ कैपेसिटर सी 1 की आवश्यकता होगी, अन्यथा, साउंड कार्ड द्वारा आपूर्ति की जाने वाली शक्ति डायोड D1 के माध्यम से इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन को शॉर्ट-सर्किट किया जाएगा।

चरण 3: एंटीना का डिजाइन

पीजो तत्वों को स्वयं एपॉक्सी के साथ धातु की प्लेटों से चिपके रहने की आवश्यकता होती है। यह पीजोइलेक्ट्रिक तत्व की गुंजयमान आवृत्ति को कम कर देगा (जैसा कि निलंबित द्रव्यमान जोड़ा जाता है)।

इसके अलावा, एक तरफ से एक कठोर धातु की प्लेट से चिपके होने के कारण, पीजोइलेक्ट्रिक तत्व अनुबंध और खिंचाव नहीं कर पाएगा और उसे झुकना होगा। हमें यही चाहिए।

• हमने केबल के लिए दो वर्ग प्लेट 50 x 50 मिमी और ड्रिल किए गए छेद (व्यास में 3 मिमी) और एक पतले नायलॉन धागे के साथ केबल को बन्धन के लिए दो छेद काट दिए, यह फोटो की तरह निकला
• एंटेना को खरीदे गए 10-मीटर केबल के टुकड़े से 3 मीटर के दो टुकड़े मिले, बाकी को रिजर्व में छोड़ दिया गया
• हम केबल को छेद में घुमाते हैं, इसके केंद्रीय कोर को पीजोइलेक्ट्रिक तत्व की धातुकरण परत और स्क्रीन को इसके धातु आधार में मिलाते हैं। समानांतर में, सहमति के अनुसार, हम 470 kΩ के एक प्रतिरोधक को मिलाते हैं।
• हम केबल के दूसरे छोर को साफ करते हैं और कनेक्टर को इकट्ठा करते हैं: केंद्रीय कोर को केंद्रीय संपर्क (कनेक्टर की नोक) में मिलाप करते हैं, मध्य को बरकरार रखते हैं, और कनेक्टर बॉडी को केबल शीथ में मिलाते हैं।

मैं हमेशा कनेक्टर बॉडी को केबल पर रखना भूल जाता हूं और मुझे सब कुछ दो बार फिर से मिलाप करना पड़ता है। मेरी गलती मत दोहराओ)।

टांका लगाने के बाद फ्लक्स को साफ करना बहुत जरूरी है - खासकर पीजोइलेक्ट्रिक तत्व पर। अन्यथा, समय के साथ फ्लक्स सोल्डरिंग को खा जाएगा।

तो, हमने दो एंटेना तैयार किए हैं (उनमें से एक में थ्रेसहोल्ड लिमिटर है)। अब एपॉक्सी को गूंथने और लेटेक्स दस्ताने पहनने का समय आ गया है।

चरण 4: ग्लूइंग

पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों को तांबे की प्लेटों में चिपकाने से पहले, दोनों को अच्छी तरह से रेत और अल्कोहल (एथिल या आइसोप्रोपिल) या एसीटोन के साथ degreased किया जाना चाहिए।

कुछ और प्रयोग न करें! गैसोलीन या केरोसिन चिकना निशान छोड़ते हैं जो आसंजन को खराब करते हैं।

यह याद रखने योग्य है कि अल्कोहल, एसीटोन और एपॉक्सी के साथ सभी काम एक अच्छी तरह हवादार कमरे में अपने हाथों और आंखों की रक्षा के साथ किए जाने चाहिए। सुरक्षा नियमों की उपेक्षा न करें!

हम नायलॉन के धागे को संतृप्त करते हैं जो केबल को प्लेट में रखता है। पीजोइलेक्ट्रिक तत्व को प्लेट में चिपकाने के लिए बस थोड़ा सा एपॉक्सी गोंद का उपयोग करें। इसकी अति मत करो! एपॉक्सी को शीर्ष पर नहीं जाना चाहिए, अन्यथा, यह पोलीमराइजेशन के दौरान पीजोसिरेमिक की एक पतली परत को नष्ट कर सकता है, साथ ही एपॉक्सी पानी में खराब हो जाता है।

परिणाम तस्वीरों पर कुछ ऐसा होना चाहिए। आमतौर पर, एपॉक्सी 24 घंटों के भीतर पूरी तरह से पोलीमराइज़ हो जाता है। उदाहरण के लिए, हमने अपने एंटेना को अगले दिन तक छोड़ दिया।

चरण 5: वॉटरप्रूफिंग

जब हम सुबह प्रयोगशाला में पहुंचे, तो हमने पहला एंटीना (बिना थ्रेशोल्ड लिमिटर के) लैपटॉप के हेडफोन जैक से जोड़ा। यदि आप संगीत चालू करते हैं और अपने कान में एंटीना लाते हैं, तो आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि कम से कम श्रव्य आवृत्ति रेंज यह काफी अच्छी तरह से पुन: उत्पन्न हो। यहां तक कि बास का एक संकेत भी है, जो तांबे के आधार का परिणाम है।

तो अब हमारे पास एक ध्वनिक ट्रांसमिटिंग एंटीना है, लेकिन फिर भी एक हाइड्रोकॉस्टिक नहीं है। इसे ठीक करने के लिए, हमें एंटीना को फिर से नीचा दिखाना चाहिए और इसे सीलेंट की एक पतली परत में ढक देना चाहिए।

महत्वपूर्ण नोट: एसीटेट युक्त सैनिटरी सीलेंट का उपयोग न करें! इसमें निहित एसिटिक एसिड सोल्डर जोड़ों, केबल और पीजोइलेक्ट्रिक तत्व के धातुकरण को खराब कर देगा।

हम नावों और नौकाओं के लिए किम टेक लिक्विड रबर की सलाह देते हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका के DIY-ers सीलेंट के बजाय स्मूथ-ऑन कंपनी के उत्कृष्ट पॉलीयूरेथेन यौगिकों का उपयोग कर सकते हैं।

हमारी सुविधा के लिए, हम पहले मेडिकल डिस्पोजेबल सिरिंज को सीलेंट से भरते हैं, और फिर इसे पीजोइलेक्ट्रिक तत्व और सोल्डर जोड़ों पर लागू करते हैं।

सीलेंट लगाने के बाद, हम इसे एक दंत रंग के साथ या जो सुविधाजनक है (एक उंगली से भी) के साथ स्तरित करते हैं। अंत में, हमें यह चित्र की तरह मिला।

आपको सीलेंट की एक परत बहुत मोटी नहीं बनानी चाहिए - एंटीना संवेदनशीलता खो देगा। 1 मिमी की एक परत बिल्कुल पर्याप्त है। सीलेंट के साथ सोल्डर जोड़ों, प्रतिरोधों और डायोड की सावधानीपूर्वक रक्षा करें।

आप प्लेट के पीछे की तरफ सीलेंट के साथ कवर कर सकते हैं - हमने इसे एक एंटीना पर किया था।

यदि आप प्रतिरोधों और डायोड को केबल के करीब ले जाते हैं, तो पीजोइलेक्ट्रिक तत्व सीलेंट के साथ धब्बा करने के लिए अधिक सुविधाजनक होगा और परत चिकनी होगी।

इस तरह के मूर्तिकार का काम पूरा होने के बाद, हम फिर से एंटेना को 24 घंटे के लिए छोड़ देते हैं…।

और बधाई! अब आपके पास दो हाइड्रोफोन हैं!

चरण 6: पोस्ट स्क्रिप्टम

अब आप नवनिर्मित एंटेना को सीधे अपने लैपटॉप, टैबलेट या फोन से जोड़कर जांच सकते हैं कि एंटेना कितने अच्छे हैं।

दुर्भाग्य से, सभी डिवाइस पानी के नीचे ध्वनिकी के अनुकूल नहीं हैं। अधिकांश आधुनिक साउंड कार्ड में माइक्रोफ़ोन इनपुट में कम-पास फ़िल्टर होते हैं, जो 15 kHz से ऊपर की सभी चीज़ों को काटते हैं। लेकिन कुछ लैपटॉप में ऐसे फिल्टर नहीं होते हैं।

ये हाइड्रोफोन और ट्रांसड्यूसर जो हमने बनाए हैं, वे सिर्फ एक शुरुआत हैं: हम पानी के भीतर ध्वनिक संचार और नेविगेशन के बारे में इंस्ट्रक्शंस की एक श्रृंखला प्रकाशित करने की योजना बना रहे हैं, कृपया हमें बताएं कि क्या आप रुचि रखते हैं!