Прибор для прослушивания ультразвука

Как известно орган слуха у человека не может принимать звук в диапазоне с частотой более 20...22 кГц (его называют ультразвуком). А иметь такую возможность было бы очень полезно при наблюдении за жизнью животных, способных издавать и слышать ультразвуковые сигналы, или при проверке дефектоскопов, моющих и других устройств, использующих ультразвук. В этом может помочь преобразователь, переносящий ультразвуковые сигналы в полосу частот слышимого звука.

Само по себе преобразование частоты хорошо известно и широко используется в супергетеродинных сигналов с их уверенным отделением от помех (фильтрацией) и устойчивым усилением на одной, называемой промежуточной, частоте. Это означает, что для переноса ультразвуковых сигналов в звуковой диапазон можно с успехом применить используемые в радиоприемниках схемные решения и элементную базу.

Схема предлагаемого прибора для прослушивания ультразвуковых сигналов показана на рис. 1.



Его основа — микросхема К174ХА10, содержащая все узлы супергетеродинного приемника: усилитель высокой частоты, смеситель с гетеродином, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор и усилитель звуковой частоты. Микросхема включена в основном по типовой схеме, но усилитель промежуточной частоты с детектором не используются. Сигнал с выхода смесителя подан прямо на вход усилителя звуковой частоты.

На малошумящем транзисторе VT1 собран предварительный усилитель ультразвуковой частоты. На его входе и выходе установлены фильтры верхних частот (соответственно C1R1C2 и C5R6C6R7C7), подаалящие сигналы частотой ниже 20 кГц. Усиленный и отфильтрованный сигнал поступает на вход усилителя высокой частоты (вывод 6 микросхемы) и далее на ее смеситель. Колебательный контур гетеродина L1C8C9 перестраивают конденсатором переменной емкости С8 в диапазоне приблизительно от 25 до 50 кГц. При этом возможны два варианта настройки на одини тот же ультразвуковой сигнал: при частоте гетеродина на несколько килогерц ниже или выше его частоты.

Собственно гетеродин связан с этим контуром с помощью катушки связи L2. Сигнал разностной частоты выделяется на резисторе R10 и через фильтр нижних частот C14R11C17R12C18 с частотой среза 4...5 кГц поступает на регулятор громкости (переменный резистор R13), а затем — на вход усилителя звуковой частоты микросхемы. После усиления его прослушивают через динамическую головку ВА1.

Большинство деталей прибора размещено на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, изображенной на рис. 2.



Она рассчитана на установку постоянных резисторов МЯТ или С2-23 указанной на схеме мощности, керамических конденсаторов К10-17 и оксидных К50-35. Переменный резистор R13 — СПО или серии СП4. Переменный конденсатор С8 — сдвоенный от карманного приемника. Две его секции емкостью 10 - 240 пФ соединены параллельно. Если уровень собственного шума прибора не критичен, транзистор КТ3102Б можно заменить любым другим той же серии или серии КТ342.

Катушка L1 — 500 витков провода ПЭВ-2 0,12. Поверх нее намотаны еще 50 витков того же провода — это катушка L2. Каркас с обмотками помещен в броневой магнитолровод Б26 из феррита М2000НМ1 с немагнитным зазором. Можно использовать и другие магнитопроводы, в том числе кольцевые, необходимо лишь обеспечить индуктивность катушки L1 в пределах 80... 100 мГн и сохранить отношение числа витков катушек L1 и L2 равным 10:1.

Смонтированную плату помещают в корпус подходящего размера, в нем же устанавливают динамическую головку (любую мощностью 0,25... 1 Вт и сопротивлением 8...16 Ом).
Налаживание прибора начинают с проверки режима транзистора VT1. Подбирая резистор R2, устанавливают на коллекторе транзистора напряжение 2...2,5 В. Затем проверяют работоспособность гетеродина и проводят "укладку диапазона его перестройки. Лучше всего это делать, контролируя частоту гетеродина по частотомеру. Если такого прибора нет, можно подать на базу транзистора VT1 сигнал от генератора, шкала которого проградуирована в требуемом диапазоне. Заодно будет проверена и чувствительность, в авторском экземпляре прибора она была около 200 мкВ.

Чтобы сдвинуть диапазон перестройки вверх или вниз, придется отматывать или доматывать витки катушки L1. Излишне широкий диапазон сужают, увеличивая емкость конденсатора С9, слишком узкий — расширяют, уменьшая его емкость.

Совместно с устройством желательно применять микрофон, специально предназначенный для приема ультразвука. Однако с худшей чувствительностью будет работать и обычный электретный или динамический. Не забудьтеподать на лектретный микрофон напряжение питания.

И. НЕЧАЕВ г. Курск

Редактор
А. Долгий, графика - Ю. Андреев