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

   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

   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

   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

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

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

   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

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

   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.