Sonorizare cu ajutorul ultrasunetelor

[VAX]

Introducere:

Dupa terminarea facultatii (anul 1983) si repartizarea la post (in invatamant) am ajuns intr-un oras mic, muncitoresc, la liceul din localitate. Nu eram membru de partid (PCR) pentru ca refuzasem in timpul facultatii (in anul al 3-lea mi s-a propus, pentru ca aveam medie mare - era conditie).

La liceul respectiv erau peste 75 de cadre (profesori, ingineri, maistri) PCR-iste si nemembri de partid erau doar patru persoane, printre care ma aflam si eu. Pentru noi, cei patru, faceau sedinte de partid "largite" (asa li se spunea), ca sa nu ne lase in pace si sa ne oblige sa asistam la mascarada. Ma plictiseam de moarte la sedinte si mi-a venit ideea sa fac ceva cu care sa-mi bat joc de tovarasi, fara sa-si dea seama ce se intampla si cine este autorul.

 

Datele problemei:

 

Mi-a trecut prin cap sa folosesc fascicule cu ultrasunete (directive) cu care sa creez senzatia de sunet (mesaj vocal, muzica).

Stiind cum se efectuau comunicatiile SSB si DSB, m-am gandit la un aparat care sa trimita doua fascicule de ultrasunete asupra unui grup de persoane. Un fascicul este nemodulat (sinusoida pura - purtatoarea) si al doilea sa contina semnal modulat in amplitudine, cu purtatoarea suprimata (DSB). M-am inspirat putin si din tehnica folosita la codarea analogica a semnalelor sterefonice. Stiam ca urechea are caracteristica de transfer logaritmica (adica neliniara) si am presupus ca se poate realiza heterodinare la nivelul timpanului (ca la detectorul de produs de la receptoarele SSB/CW).

Ipoteza asta era gresita, pentru ca raspunsul logaritmic al auzului se bazeaza pe bucla de RAA (AGC), urechea in sine fiind traductor liniar. Am luat in calcul si o eventuala modulatie in faza a unui fascicul, celalalt fiind de referinta, urmata de compunerea (interferenta) undelor, care sa duca in final la o modulatie in amplitudine a semnalului ultrasonor rezultat.

Nu am efectuat incercari in acest sens, totul a ramas la nivel de idee nepusa in practica. Nu aveam difuzoare care sa mearga eficient in domeniul ultrasonor (ma gandeam la minim 80 khz), nu aveam osciloscop, generatoare de JF. Dispuneam doar de ceva piese (din kituri didactice pentru copii, cumparate de la bisnitari, primite de pomana, recuperare). Chiar daca as fi realizat aparatura, nu as fi avut curajul sa o folosesc (instinctul de conservare imi functiona normal si nu eram nebun sa intru in coliziune directa cu "organili"). A fost doar o suparare de moment pe boii de la PCR.

 

Dupa "lovilutie" (cred ca prin '92 - a trecut timpul si am inceput sa uit detaliile) am povestit unui profesor din facultate ce-mi trecuse prin cap. Eram in cabinetul lui, la o cafea si un pahar de vorba. Persoana respectiva o banuiam inca din facultate ca lucra pentru spionajul NATO, dar nu m-a deranjat acest aspect pentru ca Ceausescu o luase razna si treburile mergeau prost. Nu m-am gandit nici macar o secunda ca proful ar putea sa preia ideea si sa o transmita in Vest.

Am fost total surprins cand am auzit la Radio BBC (cred ca dupa anul 2000) ca un specialist britanic din domeniul sonarului (adica ultrasunete) a descoperit o metoda ingenioasa de creare de efecte speciale (senzatie de sunet) cu ajutorul unor fascicule de ultrasunete. Din ce povestea crainicul de la BBC, era exact ce gandisem eu. Era normal sa devin suspicios si sa banuiesc ca ideea mi-a fost furata. Nu am cum sa dovedesc nimic. Nu pot sa dau nume. Vorba aia : "Prinde orbul, soate-i ochii". Sau: "Hotul cu un pacat si pagubasul cu sapte".

 

Va dau link-uri pe net, ca sa cititi si sa vedeti despre ce era vorba, pentru ca acum tehnica asta este folosita in scop comercial.

 

http://www.soundlazer.com/what-is-a-parametric-speaker/

http://rexresearch.com/norris/norris.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_from_ultrasound

https://en.wikipedia.org/wiki/Joe_Pompei

http://ultrasonic-audio.com/products/acouspade-classic-speaker-with-focus/http://mashable.com/2012/03/22/soundlazer-kickstarter-speaker/#5R9KQajc0uqg

https://ccrma.stanford.edu/~dattorro/ultra.pdf

https://madpsy.link9.net/true-directional-speakers-using-modulated-ultrasound/

https://www.ece.cmu.edu/~ece796/seminar/12/seminar/blacksonic.ppt

http://ord1.audiologyonline.com/content/16900/16995/wp0001-revahypersoundtechnologywhitepaper05112015.pdf

http://zao.jp/radio/parametric/index_e.php

http://zao.jp/radio/parametric/parts-list_20160913.pdf

http://zao.jp/radio/parametric/sonic_smd.pdf

http://www.ebay.com/itm/New-Tiny-ultrasonic-directive-parametric-speaker-kit-high-quality-sound-/201725609020?ssPageName=STRK:MESE:IT

http://cmst.eu/wp-content/uploads/files/10.12921_cmst.2015.21.03.006_Bratoszewski.pdf

Spre deosebire de ce gandisem eu, "autorii" actuali ai inventiei considera sa neliniaritatea (insotita de heterodinare) se produce in mediul acustic (aer), la intensitate mare a ultrasunetului. Aici nu aveam cum sa stiu, la vremea respectiva, neavand mijloace experimentale la dispozitie.

Cautati si dvs. informatii suplimentare, in legatura cu subiectul asta.

Pe mine nu ma mai preocupa (am alta varsta si alte prioritati), dar pot sa va ajut (sa dau idei) sa construiti o "jucarie" din asta. Ar putea fi utila pe la discoteci, prin parcuri, etc.

Trebuie sa procurati difuzoare capabila sa emita eficient ultrasunete. Ideale ar fi unele care sa mearga la peste 100 khz. Am vazut ca variantele comerciale folosesc difuzoare piezoelectrice care merg la 40 khz (ca alea de la telecomenzile cu ultrasunete).

http://www.futurlec.com/Ultrasonic_Sensors.shtml

La puteri mari (sute de w, kw) se pot folosi sirene cu aer comprimat, de constructie speciala, cu posibilitatea de modulare in amplitudine a ultrasunetului emis. Dar astea sunt de domeniul militar (guvernamental), utilizabile la imprastierea manifestantilor, etc.

Editat Decembrie 15, 2016 de VAX

[Vizitator hand]

Aveti o schema?

[VAX]

Schema proprie nu m-am mai fortat sa proiectez, dupa ce am auzit minunea de la BBC. Insa este simplu de facut

Un oscilator sinusoidal pe frecventa la care lucreaza difuzorul (sa zicem 40 khz), un amplificator de putere (depinde de numarul de difuzoare piezo puse in paralel si de puterea lor). Asta pe un canal. Pe al doilea canal se ia semnal sinusoidal de la oscilator, se trece prin modulator echilibrat (cu MC1496 sau de alt tip). Tot la modulatorul echilibrat se aplica semnalul audio, dupa ce este trecut prin preamplificator. Semnalul DSB rezultat este amplificat in putere si actioneaza al doilea grup de difuzoare.

Fasciculele de ultrasunete se intersecteaza la nivelul persoanei la care se doreste sa auda mesajul transmis. Asta in cazul in care va complicati cu doua fascicule trimise din puncte diferite (pentru depistare dificila a sursei sonore).

Variantele comerciale lucreaza cu un singur fascicul modulat AM. Pentru cine a construit transceivere de radioamatori, nu este dificil sa realizeze un astfel de montaj experimental.

Cititi cu atentie la adresele indicate in prima postare, ca sunt date si ceva scheme.

http://zao.jp/radio/parametric/index_e.php

Acolo se lucreaza cu semnal modulat in durata (PWM), ca la amplificatoarele in clasa D. Adica nu se mai complica cu semnal DSB si cu purtatoare separata, ci pur si simplu se creeaza un semnal ultrasonor modulat in amplitudine (prin modularea in durata a unor impulsuri).

Cautati cu Google datasheet-urile circuitelor integrate utilizate, sa intelegeti cum functioneaza.

http://zao.jp/radio/parametric/sonic_smd.pdf

http://zao.jp/radio/parametric/parts-list_20160913.pdf

http://www.feng.pucrs.br/~fdosreis/ftp/catalogos/HALF-BRIDGE%20DRIVER%20IR2111.pdf

http://www.feng.pucrs.br/~fdosreis/ftp/catalogos/HALF-BRIDGE%20DRIVER%20IR2104.pdf

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl494.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation

https://en.wikipedia.org/wiki/Class-D_amplifier

[miron1947]

Eu am vazut intr-un documentar un astfel de sistem cu unde audio directionate foarte precis cu ultrasunete ca purtatoare, dar am inteles ca se utiliza modulatia in frecventa.