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Oído Ultrasónico (ART319S)

  No podemos oír sonidos cuyas frecuencias están por encima de los 18.000 Hz, es decir, ultrasonidos, pero varios animales pueden y también emiten esos sonidos con diversas finalidades. Podemos, sin embargo, con recursos electrónicos, hacer audibles estos sonidos y así explorar la naturaleza de una forma diferente.

   Describimos el montaje de un interesante aparato electrónico que convierte ultrasonidos en sonidos, haciendo su división de frecuencia.

   Si bien la forma de onda original no se mantiene, podemos, sin embargo, oír sonidos que de otro modo no conseguimos y así penetrar en la naturaleza de los extraños ruidos de una mata, por ejemplo.

   La idea de escuchar ultrasonidos viene de procesos antiguos, como los que hacían uso de grabadores de cinta.

   Utilizando micrófonos capaces de recibir los ultrasonidos, la grabación se hizo de forma normal, como muestra la figura 1.

 

Figura 1 - Grabación de ultrasonidos
Figura 1 - Grabación de ultrasonidos

 

 

   Para escuchar sin embargo la cinta era girada con menor velocidad y así, los sonidos grabados pasaban a caer en la banda audible.

   Otra posibilidad es la que se muestra en el diagrama de bloques de la figura 2.

 

Figura 2 - Un receptor ultrasónico por batimiento
Figura 2 - Un receptor ultrasónico por batimiento

 

 

   En este circuito un amplificador aumenta la intensidad de los ultrasonidos captados por un micrófono especial.

   Estas señales se mezclan con la señal de un oscilador, de modo que se obtiene una señal con la diferencia entre las frecuencias, es decir, un batimiento.

   Este batimiento pasa por un filtro, y como cae en la banda de los sonidos audibles puede ser amplificado y reproducido en un altavoz.

   Los grabadores de cinta casi no se encuentran, a no ser en estudios antiguos y de adeptos de las tecnologías de la época, así que adoptamos una solución digital.

Lo que hacemos se muestra en la figura 3.

 

Figura 3 - El procesamiento de la señal
Figura 3 - El procesamiento de la señal

 

 

   La señal captada por el transductor tiene su forma de onda alterada por un disparador de modo que se vuelve rectangular.

   Esta señal se aplica a un divisor de frecuencia con el 4017, en el ejemplo, dado se divide por 3, pero en nuestro proyecto, se dividirá por 10.

   Con ello, una señal de 30 kHz, por ejemplo, se convierte en 3 kHz, lo que cae dentro del rango audible.

   Sin embargo, la forma de onda es rectangular.

  Aplicando esta señal a un filtro modificamos su forma de onda para obtener una reproducción más agradable en un auricular.

   El circuito es alimentado por pilas y el transductor puede ser un tweeter piezoeléctrico que responde bien a las frecuencias ultrasónicas.

 

   Montaje

   En la figura 4 tenemos el diagrama completo del oído ultrasónico.

 

   Figura 4 - Diagrama del oído
   Figura 4 - Diagrama del oído

 

 

   La placa de circuito impreso para el montaje se muestra en la figura 5.

 

Figura 5 - Placa para el montaje
Figura 5 - Placa para el montaje

 

 

   En el montaje, observe la posición del circuito integrado y de los transistores.

   Los resistores son todos de 1/8 W con cualquier tolerancia y los capacitores como se indica en la lista de materiales.

   El LED indicador sirve para mostrar que las señales ultrasónicas están siendo captadas por el circuito.

   Algunos micrófonos de electreto pueden responder a una cierta banda de frecuencias ultrasónicas, como muestra la figura 6.

 

Figura 6 - Experimentando micrófonos de electreto
Figura 6 - Experimentando micrófonos de electreto

 

 

   Lo ideal es hacer experimentos, para obtener un transductor que tenga buena respuesta a la banda de los ultrasonidos.

  Otra posibilidad se muestra en la figura 7, consistente en la colocación de un indicador de señales.

 

Figura 7 - Añadiendo un VU
Figura 7 - Añadiendo un VU

 

 

Prueba y uso

   Para probar será conveniente tener una fuente de ultrasonidos.

   En el sitio tenemos varios circuitos que se pueden utilizar para este propósito.

   Sin embargo, con un generador de señales o de funciones y un tweeter, como muestra la figura 8, podemos generar una señal ultrasónica de prueba.

 

Figura 8 - Un arreglo de prueba
Figura 8 - Un arreglo de prueba

 

 

   Emitiendo una señal ultrasónica, debemos captar y oír, pero con la frecuencia dividida.

   Podemos mejorar la calidad de audio con el cambio del capacitor C7 en el rango de 10 nF a 100 nF.

 

 

CI-1 - 4017 - circuito integrado

Q1 a Q5 - BC548 - transistores NPN de uso general

Q6 - BC558 - transistores PNP de uso general

LED - LED común de cualquier color

MIC o TD - micrófono de electreto o tweeter piezoeléctrico

S1 - Interruptor simple

B1 - 6 V - 4 pilas pequeñas

F - jack para auriculares de baja impedancia

R1, R5, R10, R14 - 10 k ohms - resistores - marrón, negro, naranja

R2 - 47 k ohms - resistor - marrón, negro, naranja

R3 - 100 k ohms - resistor - marrón, negro, amarillo

R4 - 4k7 ohms - resistor - amarillo, violeta, rojo

R6 - 2k2 ohms - resistor - rojo, rojo, rojo

R7 - 15 k ohms - resistor - marrón, verde, naranja

R8 - 6k8 ohms - resistor - azul, gris, rojo

R9 - 560 ohms - resistor - verde, azul, marrón

R11, R12 - 5k6 ohms - resistores - verde, azul, rojo

R13 - 22k ohms - resistor - rojo, rojo, naranja

R15 - 3k3 ohms - resistor - naranja, naranja, rojo

R16, R18 - 470 ohms - resistores - amarillo, violeta, marrón

R17 - 1 M ohms - resistor - marrón, negro, verde

R19 - 1k2 ohms - resistor - marrón, rojo, rojo

R20 - 330 ohms - resistor - naranja, naranja, marrón

C1, C3- 8n2 – capacitores

C2 – 2,2 uF – capacitores de cerámica poliéster

C5 – 100 pF - capacitores cerámica o poliéster

C4, C6 - 180 nF - capacitores cerámicos

C7 - 10 nF a 100 nF – capacitor cerámico o poliéster

C8 - 100 uF – capacitor electrolítico

Diversos: placa de circuito impreso, soporte de batería, caja para montaje, auricular de baja impedancia, hilos, soldadura, etc.

 

 

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