TRASDUTTORE ACUSTICO = SCHEMA ELETTRICO, RELAZIONE TECNICA

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TRASDUTTORE ACUSTICO

SCHEMA ELETTRICO

ELENCO COMPONENTI

RELAZIONE TECNICA

Il progetto riguarda un trasduttore acustico, il quale, come possibile dedurre, traduce una segnale elettrico (di tensione o di corrente) in un segnale acustico. L'intensità di tale segnale acustico dipende chiaramente dal segnale che il trasduttore trova in ingresso.

È possibile schematizzare il circuito progettato mediante un opportuno schema a blocchi:

Analizziamo ora il funzionamento di ciascun blocco.

INGRESSO

In ingresso troviamo il segnale elettrico, nel nostro caso un segnale continuo con tensione di 5V. Altro non è che il segnale che verrà poi tradotto in segnale acustico.

PILOTAGGIO

Come variante del circuito è stata inserita una fotoresistenza, che rappresenta una sorta di interruttore. Se infatti la fotoresistenza non è esposta alla luce, e quindi è messa al buio, il suo valore diventa elevato (idealmente pari ad infinito). In uscita al nostro multivibratore astabile triggerato a porta NAND troveremo allora livello logico alto, e quindi il trasduttore acustico non emetterà alcun suono. Caso contrario, se la fotoresistenza è esposta a una sorgente luminosa, la sua resistenza è minima, e il buzzer (trasduttore) emetterà un suono.

MULTIVIBRATORE ASTABILE

Grazie al multivibratore astabile, mediante un opportuno segnale di trigger, proveniente da una rete di ingresso dotata di un condensatore, viene stabilita la periodicità del segnale elettrico, che sarà poi convertito in acustico.

TRASDUTTORE ACUSTICO

Non è altro che un componente, denominato buzzer, che traduce un segnale elettrico, nel nostro caso periodico, in segnale acustico. Precisamente, se il livello logico di tale segnale in ingresso è alto, non emette alcun suono; caso contrario se il segnale è invece a livello basso.

Osserviamo ora lo schema del circuito. Al primo ingresso del multivibratore troviamo una fotoresistenza (R₁), collegata a Vcc ed unita mediante un nodo ad una resistenza (R₂), collegata a massa; mentre al secondo ingresso troviamo un condensatore (C) collegato a massa. Nel primo ingresso, la funzione della fotoresistenza, come abbiamo già visto, è quella di poter pilotare esternamente l'uscita del circuito, e quindi variare il segnale acustico. Nel momento in cui la fotoresistenza non è esposta a luce, il suo valore è tendenzialmente infinito, quindi sull'ingresso troveremo livello basso. Quando invece è esposta alla luce, tende a comportarsi come un cortocircuito, portando così sull'ingresso del multivibratore un livello logico alto. La resistenza R₂ impedisce pertanto che, in questa seconda ipotesi, si abbia un cortocircuito sull'ingresso del multivibratore. Essa viene determinata come segue:

Il condensatore, scelto di 2200 μF, da l'impulso all'ingresso del multivibratore, permettendo così di determinare la durata delle pulsazioni. La maglia è la seguente:

Si può sintetizzare il funzionamento del multivibratore astabile mediante un'opportuna tabella di verità:

Possiamo così dedurre che quando la fotoresistenza è al buoi, e sull'ingresso A avremo quindi livello logico basso, in uscita al multivibratore rimarrà uno stato alto, qualsiasi sia il valore del segnale sull'ingresso B. Nel momento in cui, invece, la fotoresistenza è esposta alla luce, quindi l'ingresso A è a livello logico alto, il segnale di carica-scarica del condensatore detta il susseguirsi delle oscillazioni in uscita al multivibratore, come mostrato di seguito:

Affinché il nostro integrato sia predisposto a tale funzione, occorre comunque dimensionare la resistenza R₃. Supponiamo di voler ottenere in uscita un segnale con un periodo di un secondo. La resistenza viene quindi dimensionata per come segue:

In questo modo, il periodo della semionda positiva del segnale è pari a quello della semionda negativa: il buzzer emetterà quindi un suono che si alterna tra una durata di 0,5 secondi e una pausa di 0,5 secondi. Ad integrare la funzionalità del buzzer, è stato aggiunto un diodo LED, collegato in serie ad una resistenza, che si accende ritmicamente seguendo il suono emesso dal dispositivo. Il valore della resistenza limitatrice del LED è pari a:

Possiamo quindi sintetizzare il funzionamento del circuito dicendo che, quando la fotoresistenza non è esposta a luce, in uscita al multivibratore troveremo comunque un livello alto, e quindi LED e buzzer disattivati; quando invece la fotoresistenza è esposta alla luce, l'uscita al multivibratore si alterna tra lo stato alto e lo stato basso, determinando così il funzionamento, ad intermittenza, di LED e buzzer.

COLLAUDO

A progetto terminato sono state realizzate le elaborazioni principali per giungere al collaudo del lavoro: stesura dello sbroglio, che mostra il progetto per la realizzazione del circuito stampato; master e layout, che mostrano rispettivamente i collegamenti stampati e la disposizione dei componenti.

Successivamente il progetto è stato realizzato sperimentalmente su bread-board. Il tutto è stato visionato con l'ausilio di un tester, per verificare la presenza di eventuali errori o problemi di collegamento, e successivamente collaudato sperimentalmente. Alimentato il circuito, si può verificare realmente il funzionamento dello stesso: oscurando la fotoresistenza, il buzzer e il LED non hanno emesso alcun tipo di segnale, mentre quando la fotoresistenza è stata esposta alla luce, LED e buzzer hanno generato segnali, rispettivamente luminoso e sonoro, periodicamente, e in contemporanea. Il circuito realizzato risponde pertanto perfettamente ai parametri impostati nella progettazione.