Ouvido Ultrassônico (ART1724)

Escrito por Newton C Braga

Não podemos ouvir sons cujas frequências estejam acima dos 18 000 Hz, ou seja, ultrassons, mas diversos animais podem e também emitem esses sons com diversas finalidades. Podemos, entretanto, com recursos eletrônicos, tornar audíveis estes sons e assim explorar a natureza de uma forma diferente.

Descrevemos a montagem de um interessante aparelho eletrônico que converte ultrassons em sons, fazendo a sua divisão de frequência.

Se bem que a forma de onda original não seja mantida podemos, entretanto, ouvir sons que de outra forma não conseguiríamos e assim penetrar na natureza dos estranhos ruídos de uma mata, por exemplo.

A idéia de se ouvir ultrassons vem de processos antigos, como os que faziam uso de gravadores de fita.

Usando microfones capazes de receber os ultrassons, a gravação era feita de forma normal, conforme mostra a figura 1.

 

   Figura 1 – Gravando ultrassons
Figura 1 – Gravando ultrassons

 

Para ouvir entretanto a fita era rodada com menor velocidade e assim, os sons gravados passavam a cair na faixa audível.

Uma outra possibilidade é a mostrada no diagrama de blocos da figura 2.

 

   Figura 2 – Um receptor ultrassônico por batimento
Figura 2 – Um receptor ultrassônico por batimento

 

Neste circuito um amplificador aumenta a intensidade dos ultrassons captados por um microfone especial.

Esses sinais são misturados com o sinal de um oscilador, de modo que se obtenha um sinal com a diferença entre as frequências, ou seja, um batimento.

Este batimento passa por um filtro, e como cai na faixa dos sons audíveis pode ser amplificado e reproduzido num alto-falante.

Os gravadores de fita quase não mais são encontrados, a não ser em estúdios antigos e de adeptos das tecnologias da época, assim, adotamos uma solução digital.

O que fazemos é mostrado na figura 3.

 

   Figura 3 – O processamento do sinal
Figura 3 – O processamento do sinal

 

 

O sinal captado pelo transdutor tem sua forma de onda alterada por um disparador de modo que ela se torna retangular.

Este sinal é aplicado a um divisor de frequência com o 4017, no exemplo, dado é dividida por 3, mas no nosso projeto, será dividida por 10.

Com isso, um sinal de 30 kHz, por exemplo, se torna 3 kHz, o que cai dentro da faixa audível.

No entanto, a forma de onda é retangular.

Aplicando este sinal a um filtro modificamos sua forma de onda para obter uma reprodução mais agradável num fone.

O circuito é alimentado por pilhas e o transdutor pode ser um tweeter piezoelétrico que responde bem às frequências ultrassônicas.

 

Montagem

Na figura 4 temos o diagrama completo do ouvido ultrassônico.

 

   Figura 4 – Diagrama do ouvido
Figura 4 – Diagrama do ouvido

 

A placa de circuito impresso para a montagem é mostrada na figura 5.

 

   Figura 5 – Placa para a montagem
Figura 5 – Placa para a montagem

 

 

Na montagem, observe a posição do circuito integrado e dos transistores.

Os resistores são todos de 1/8 W com qualquer tolerância e os capacitores conforme indicado na lista de materiais.

O LED indicador serve para mostrar que sinais ultrassônicos estão sendo captados pelo circuito.

Alguns microfones de eletreto podem responder à uma certa faixa de frequências ultrassônicas, como mostra a figura 6.

 

   Figura 6 – Experimentando microfones de eletreto
Figura 6 – Experimentando microfones de eletreto

 

O ideal é fazer experiências, de modo a se obter um transdutor que tenha boa resposta à faixa dos ultrassons.

Uma outra possibilidade é mostrada na figura 7, consistindo na colocação de um indicador de sinais.

 

   Figura 7 – Acrescentando um VU
Figura 7 – Acrescentando um VU

 

 

Teste e Uso

Para testar será conveniente ter uma fonte de ultrassons.

No site temos diversos circuitos que podem ser utilizados para esta finalidade.

Os Geradores de Ultrassons dos artigos MIN500 (http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/mini-projetos/170-efeitos-sonoros/9103-gerador-de-sons-ultrassons-min500) , CIR4319 e ART1611 (http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/projetos/14007-geradores-de-ultrassons-art1611) são exemplos.

No entanto, com um gerador de sinais ou de funções e um tweeter, conforme mostra a figura 8, podemos gerar um sinal ultrassônico de teste.

 

   Figura 8 – Um arranjo para teste
Figura 8 – Um arranjo para teste

 

Emitindo um sinal ultrassônico, devemos captar e ouvir, mas com a frequência dividida.

Podemos melhorar a qualidade de áudio com a alteração do capacitor C7 na faixa de 10 nF a 100 nF.

 

CI-1 – 4017 – circuito integrado

Q1 a Q5 – BC548 – transistores NPN de uso geral

Q6 – BC558 – transistor PNP de uso geral

LED – LED comum de qualquer cor

MIC ou TD – microfone de eletreto ou tweeter piezoelétrico

S1 – Interruptor simples

B1 – 6 V – 4 pilhas pequenas

F – jaque para fone de baixa impedância

R1, R5, R10, R14 – 10 k ohms – resistores – marrom, preto, laranja

R2 – 47 k ohms – resistor – marrom, preto, laranja

R3 – 100 k ohms – resistor – marrom, preto, amarelo

R4 – 4k7 ohms – resistor – amarelo, violeta, vermelho

R6 – 2k2 ohms – resistor – vermelho, vermelho, vermelho

R7 – 15 k ohms – resistor – marrom, verde, laranja

R8 – 6k8 ohms – resistor – azul, cinza, vermelho

R9 – 560 ohms – resistor – verde, azul, marrom

R11, R12 – 5k6 ohms – resistores – verde, azul, vermelho

R13 – 22k ohms – resistor – vermelho, vermelho, laranja

R15 – 3k3 ohms – resistor – laranja, laranja, vermelho

R16, R18 – 470 ohms – resistores – amarelo, violeta, marrom

R17 – 1 M ohms – resistor – marrom, preto, verde

R19 – 1k2 ohms – resistor – marrom, vermelho, vermelho

R20 – 330 ohms – resistor – laranja, laranja, marrom

C1, C3- 8n2 – capacitores cerâmicos ou poliéster

C2 – 2,2 uF – eletrolítico

C4, C6 – 180 nF – capacitores cerâmicos ou poliéster

C5 – 100 pF – capacitor cerâmico

C7 – 10 a 100 nF – capacitor de poliéster

C8 – 100 uF – capacitor eletrolítico

Diversos:

Placa de circuito impresso, suporte de pilhas, caixa para montagem, fone de baixa impedância, fios, solda, etc.