¿Sonido amplificado de 80dBA 40KHz de onda cuadrada de 3V?

¿Cómo se puede producir un tono fuerte de alta frecuencia a partir de una onda cuadrada de 3V?

Dado que:

  • la onda cuadrada es de 3V y puede tener una frecuencia variable (máx. 4mA)
  • El suministro de alta corriente de 12 VCC está disponible

Requisitos:

  • Debe ser lo más alto posible (la distorsión no importa, a menos que reduzca la potencia de salida)
  • Barato (si un transistor puede hacer el truco, ¿por qué usar un IC?)
  • Sencillo (preferible)

Simplemente conectando el PWM al piezo funciona, pero es muy silencioso. El uso de un MOSFET o NPN (3904) no entrega más volumen cuando se conecta como:

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  1. 3V 50% onda cuadrada -> 100R -> B
  2. 12V -> Altavoz+
  3. Altavoz- -> E
  4. C -> Tierra

Agregar un filtro de paso alto (condensador pequeño) antes de la base elimina el desplazamiento, pero realmente reduce el voltaje de la señal. No hay sonido en este caso (la frecuencia de entrada se cambió a 10 KHz para la prueba a continuación):

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¿Puede un transistor NPN, como el 3904, mantenerse al día con 20 KHz? 40 KHz? Parece estar cambiando a 2 KHz cuando se le da una entrada de 10 KHz. Y aunque 12Vdc está conectado al emisor, solo sale 4V en el Colector:

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Pero el problema principal es que el sonido no se amplifica (y no consume ninguna potencia notable del suministro de 12V).

¿Se requiere un puente en los terminales de los altavoces? ¿Cuál es la mejor manera de obtener un volumen alto de un piezoeléctrico de alta frecuencia?

Actualizar:

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El simple uso de ondas cuadradas opuestas de 3V en cada terminal del piezo proporciona un nivel de sonido decente, aunque no tan potente como el que puede manejar el altavoz.

El voltaje en los terminales piezoeléctricos:

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¿Ya probaste un puente H?
Si tiene un suministro adecuado de 12 V CC, no hay límite teórico en cuanto a qué tan fuerte podría ser su salida. Lo que razonablemente puede lograr es un asunto diferente.

Respuestas (1)

Coloque un inductor realmente grande (como 30 mH más o menos, obtenga un montón de inductores de 5 o 10 mH y comience a colocarlos en serie uno a la vez) en paralelo con el piezoeléctrico. Y cubre tus oídos. Es posible que deba jugar un poco con la frecuencia y la inductancia para obtener el mejor empuje. Obtuve un tono sorprendentemente fuerte de un piezoeléctrico a aproximadamente 4 kHz en aproximadamente 4 voltios con 30 mH de inductancia. Estoy seguro de que puedes hacerlo aún mejor con 12 voltios.

La idea es que la capacitancia del piezo resuene con la inductancia, produciendo un sonido mucho más grande de lo que podría producir de otra manera.

En realidad, para 40 kHz es posible que desee un inductor mucho más pequeño, tal vez alrededor de 5 o 10 mH.

Buena idea. Definitivamente hay algo mal con la oscilación: mover la sonda del osciloscopio alrededor del emisor hace que el minúsculo volumen se cuadruplique. Pero 1 mH a través del piezoeléctrico (que actúa como un condensador) no hace absolutamente nada para aumentar el volumen (que es tan bajo que apenas es audible a 10 kHz). Mientras adquiero un inductor más grande, ¿ve algo más que pueda estar mal con el circuito (un terminal conectado directamente a 12 V, mientras que el otro va al colector y luego al emisor a tierra?
No veo nada obviamente malo, desafortunadamente. ¿Supongo que estás manejando el transistor correctamente? Su esquema no contiene mucha información útil. Cuando agrega el inductor en paralelo, en realidad debería generar un voltaje bastante alto cuando oscila, probablemente más alto que el voltaje de suministro debido a la resonancia.
@ alex.forencich Cambié el circuito para tomar DOS ondas cuadradas de 3V (cada una opuesta a la otra). Conectado directamente desde un microcontrolador, produce un sonido 10 veces más alto, pero bastante silencioso. Lo suficientemente fuerte como para molestar en la misma habitación a 10 kHz, después de unos segundos. Pero agregar un 1mH L a través de los terminales (en paralelo con el piezoeléctrico) solo reduce el volumen a la mitad. Supongo que esto se debe a que las señales ya están desfasadas 180 grados, y la L solo interfiere con eso (en 90 grados), lo que provoca cierta superposición.
Mmm. ¿Puedes publicar un esquema actualizado para que pueda ver lo que hiciste? Agregar una inductancia definitivamente ayudará siempre que sea del tamaño correcto. Si es demasiado grande o demasiado pequeño, lo hará más silencioso. Aunque dependerá de cómo lo estés conduciendo. Si está tratando de hacer un tira y afloja, no le ayudará en absoluto.
Bien, agregué el nuevo esquema que usa dos ondas cuadradas opuestas al final de la pregunta anterior. Luego, al aplicar el inductor de 1 mH a través de los terminales piezoeléctricos, el volumen se reduce aproximadamente a la mitad. Se requerirá un amplificador para hacer que el sonido sea más fuerte (el altavoz puede manejar 200W). Pero si un inductor debería ayudar, probaré con otros más grandes cuando llegue el pedido.
Ah, ya veo. Sí, en ese caso, un inductor no ayudará, ya que los controladores en ambos extremos no permitirán que el inductor y el elemento piezoeléctrico resuenen. El circuito original que tenía debería funcionar; el circuito que usé fue esencialmente el mismo, excepto que usé un MOSFET en lugar de un BJT y luego tuve el inductor paralelo.
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