Pos tersebut menjelaskan pembangunan sistem pengeras suara direktif ultrasonik yang juga disebut speaker parametrik yang dapat digunakan untuk mengirimkan frekuensi audio ke tempat atau zona yang ditargetkan sehingga orang yang terletak tepat di tempat itu dapat mendengar suara sementara orang di sebelahnya. dia atau di luar zona tetap sama sekali tidak tersentuh dan tidak menyadari prosesnya.

Diciptakan dan dibangun oleh Kazunori Miura (Jepang)

Hasil yang luar biasa diperoleh dari pengujian Perangkat Akustik Jarak Jauh (LRAD) mengilhami American Technology Corporation untuk mengadopsi nama baru untuk itu dan diubah menjadi perusahaan LRAD pada 25 Maret 2010. Juga disebut Audio Spotlight, ini adalah produk dari Holosonic Research Labs, Inc dan digunakan untuk aplikasi non-militer.

Perangkat ini dirancang untuk menghasilkan pancaran suara yang sangat terfokus hanya pada area yang ditargetkan. Unit ini mungkin cocok di tempat-tempat seperti museum, perpustakaan, galeri pameran di mana pancaran suaranya dapat digunakan untuk mengirimkan pesan peringatan atau menginstruksikan orang yang melakukan kesalahan tertentu, sementara yang lain di sekitar diizinkan untuk melanjutkan dalam keheningan yang sempurna.

Efek suara terfokus dari sistem pengeras suara parametrik begitu akurat sehingga siapa pun yang menjadi sasarannya menjadi sangat terkejut untuk mengalami konten suara terfokus yang hanya didengar olehnya sementara orang di sampingnya tetap tidak menyadarinya.

Prinsip Kerja Pembicara Parametrik

Teknologi speaker parametrik menggunakan gelombang suara dalam kisaran supersonik yang memiliki karakteristik berjalan hampir di sepanjang garis pandang.

Namun orang mungkin bertanya-tanya bahwa karena jangkauan supersonik mungkin melampaui tanda 20kHz (tepatnya 40kHz), dapat sama sekali tidak terdengar oleh telinga manusia, jadi bagaimana sistem ini dapat membuat gelombang terdengar di zona fokus?

Salah satu metode untuk menerapkan ini adalah dengan menggunakan dua berkas 40kHz dengan yang satu memiliki frekuensi audio 1kHz ditumpangkan dan disudut untuk bertemu pada titik yang diarahkan di mana dua konten 40kHz membatalkan satu sama lain sehingga frekuensi 1kHz terdengar di tempat tertentu.

Idenya mungkin terlihat sederhana tetapi hasilnya bisa jadi terlalu tidak efisien karena volume suara yang rendah di titik yang diarahkan, tidak cukup baik untuk membuat orang yang diserang atau lumpuh, sangat bertentangan dengan LRAD.

Metode modern lainnya untuk menghasilkan suara direktif yang dapat didengar menggunakan gelombang supersonik adalah melalui modulasi amplitudo (AM), modulasi sideband ganda (DSB), modulasi sideband tunggal (SSB), modulasi frekuensi (FM), semua konsep bergantung pada teknologi sistem speaker parametrik yang baru-baru ini diteliti .

Tak perlu dikatakan, gelombang supersonik 110 dB + bisa jadi tidak seragam dengan distribusi gaya suaranya saat sedang dalam proses propagasi melintasi 'tabung' massa udara yang panjang.

Karena tekanan suara yang tidak seragam, distorsi yang sangat besar dapat dialami yang mungkin sangat tidak diinginkan untuk aplikasi di tempat-tempat yang damai seperti di museum, galeri, dll.

Respon non-linier di atas dihasilkan karena fakta bahwa molekul udara membutuhkan waktu yang relatif lebih lama untuk mengatur dirinya sendiri ke kerapatan aslinya dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengompresi molekul. Suara yang dibuat dengan tekanan yang lebih tinggi juga menghasilkan frekuensi yang lebih tinggi yang cenderung menghasilkan gelombang kejut saat molekul bertabrakan dengan molekul yang dikompresi.

“sakelar daya yang diaktifkan ponsel ”

Tepatnya karena konten yang dapat didengar dibentuk oleh molekul udara yang bergetar yang agak tidak sepenuhnya 'kembali', oleh karena itu ketika frekuensi suara meningkat, ketidakseragaman memaksa distorsi menjadi lebih terdengar karena efek yang paling baik. didefinisikan sebagai 'viskositas udara'.

Oleh karena itu, pabrikan menggunakan konsep speaker direktif DSP yang melibatkan reproduksi suara yang jauh lebih baik dengan distorsi minimum.

Di atas dilengkapi dengan penyertaan pengaturan speaker transduser parametrik yang sangat canggih untuk mendapatkan titik suara yang searah dan jelas.
Directivity tinggi yang dibuat oleh speaker parametrik ini juga karena karakteristik bandwidth kecil yang dapat diperbesar sesuai spesifikasi yang diperlukan hanya dengan menambahkan banyak jumlah transduser ini melalui pengaturan matriks.

Memahami Konsep Modulator Speaker 2-Saluran Parametrik

DSB dapat dengan mudah dieksekusi menggunakan rangkaian switching analog. Penemu awalnya mencoba ini, dan meskipun dapat menghasilkan suara yang keras, ini disertai dengan banyak distorsi.

Selanjutnya, sirkuit PWM dicoba, yang menggunakan konsep yang mirip dengan teknologi FM, meskipun keluaran suara yang dihasilkan jauh berbeda dan bebas dari distorsi, intensitasnya ternyata jauh lebih lemah dibandingkan dengan DSB.

Kelemahan ini pada akhirnya diselesaikan dengan mengatur susunan saluran ganda transduser, setiap susunan termasuk sebanyak 50 nomor transduser 40kHz yang dihubungkan secara paralel.

Memahami Sirkuit Spotlight Audio

Mengacu pada rangkaian speaker parametrik atau speaker direktif ultrasonik yang ditunjukkan di bawah ini kita melihat rangkaian PWM standar yang dikonfigurasi di sekitar IC generator PWM TL494.

Output dari tahap PWM ini diumpankan ke tahap driver mosfet jembatan setengah menggunakan IC IR2111 khusus.

IC TL494 memiliki osilator built-in yang frekuensinya dapat diatur melalui jaringan R / C eksternal, di sini diwakili melalui preset R2 dan C1. Frekuensi osilasi dasar diatur dan diatur oleh R1, sedangkan kisaran optimal ditentukan dengan pengaturan R1 dan R2 yang tepat oleh pengguna.

Input audio yang perlu diarahkan dan ditumpangkan pada frekuensi PWM yang disetel di atas diterapkan ke K2. Perhatikan bahwa input audio harus diperkuat secara memadai dengan menggunakan amplifier kecil seperti LM386 dan tidak boleh bersumber dari soket headphone perangkat audio.

Karena keluaran dari tahap PWM diumpankan ke sebuah IC setengah jembatan kembar, keluaran parametrik supersonik akhir yang diperkuat dapat dicapai melalui dua keluaran di 4 fets yang ditunjukkan.

Output yang diperkuat diumpankan ke array transduser piezo 40 kHz yang sangat terspesialisasi melalui induktor yang mengoptimalkan. Setiap larik transduser dapat terdiri dari total 200 transduser yang diatur melalui koneksi paralel.

MOSFET biasanya diumpankan dengan suplai DC 24V untuk menggerakkan piezos yang mungkin berasal dari sumber DC 24V terpisah.

Mungkin ada sejumlah transduser yang tersedia di pasar, jadi opsinya tidak terbatas pada jenis atau peringkat tertentu. Penulis lebih suka piezo berdiameter 16mm yang biasanya digunakan dengan spesifikasi frekuensi 40kHz.

Setiap saluran harus menyertakan setidaknya 100 di antaranya untuk menghasilkan respons yang wajar saat digunakan di luar ruangan di tengah keributan tingkat tinggi.

Jarak Transduser Sangat Penting

Jarak antar transduser sangat penting agar fase yang dibuat oleh masing-masing transduser tidak terganggu atau dibatalkan oleh unit yang berdekatan. Karena panjang gelombang hanya 8mm, kesalahan pemosisian bahkan 1mm dapat menghasilkan intensitas yang jauh lebih rendah karena kesalahan fase dan hilangnya SPL.

Secara teknis, transduser ultrasonik meniru perilaku kapasitor dan dengan demikian dapat dipaksa untuk beresonansi dengan memasukkan induktor secara seri.

Oleh karena itu, kami menyertakan induktor dalam rangkaian hanya untuk mencapai fitur ini guna mengoptimalkan transduser ke batas kinerja puncaknya.

Menghitung Frekuensi Resonan

Frekuensi resonansi transduser dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

fr = 1 / (2pi x LC)

Kapasitansi internal dari transduser 40 kHz bisa sekitar 2 hingga 3nF, sehingga 50 di antaranya secara paralel akan menghasilkan kapasitansi bersih sekitar 0,1uF hingga 0,15uF.

Dengan menggunakan gambar ini dalam rumus di atas kita mendapatkan nilai induktor berada di antara 60 dan 160 uH yang harus dimasukkan dalam seri dengan keluaran driver MOSFET pada A dan B.

Induktor menggunakan batang ferit seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini. Pengguna dapat meningkatkan respons resonansi dengan menyesuaikan batang dengan menggesernya ke dalam koil hingga titik optimal dapat dicapai.

Diagram Sirkuit

rangkaian sistem speaker direktif ultrasonik atau speaker parametrik

Ide sirkuit milik: Elektor elektronik.

Dalam prototipe saya, saya bereksperimen dengan trafo audio seperti yang ditunjukkan di bawah ini untuk amplifikasi yang diperlukan, dengan satu suplai 12V umum. Saya tidak menggunakan kapasitor resonan karena amplifikasi terlalu rendah.

Saya bisa mendengar efek dari jarak 1 kaki persis melintasi garis lurus dengan transduser. Bahkan sedikit gerakan menyebabkan suara itu menghilang.

Induktor Speaker (Transformator Output Audio Kecil):

Bagaimana menghubungkan trafo dan transduser

Detail kabel transduser dapat dilihat pada gambar di bawah ini, Anda akan memerlukan dua pengaturan ini untuk dihubungkan dengan titik A dan B dari rangkaian.

Trafo bisa cocok meningkatkan trafo tergantung pada berapa banyak transduser yang dipilih.

Gambar Prototipe : Rangkaian speaker parametrik di atas berhasil diuji dan dikonfirmasi oleh saya menggunakan 4 transduser ultrasonik, yang merespons persis seperti yang ditentukan dalam penjelasan artikel. Namun, karena hanya 4 sensor yang digunakan, outputnya terlalu rendah dan hanya dapat didengar dari jarak satu meter.