Ultraschall-Direktmischer

Entry to the 555 contest: Ultrasonic direct-conversion receiver
A 40 kHz signal from an ultrasonic transducer is converted down to the audio band. A NE555 works as oscillator and switching mixer. The discharge NPN transistor in the device shorts the 40 kHz signal periodically at the beat frequency. Thus the signal is converted to the audio frequency around 1 kHz. A 40 kHz source for the transmitter is also using a 555. One can hear the Doppler effect on moving objects. With some more amplification one can also listen to bats.

40 kHz kann man nicht hören. Deshalb wird ein Direktmischer gebraucht, der die empfangenen Signale in den hörbaren Bereich heruntermischt. Hier wird ein Timer 555 als Mischer und einstellbarer Oszillator eingesetzt. Stellt man den Oszillator z.B. auf 39 kHz ein, dann erscheint das Empfangssinganal bei 40 kHz - 39 kHz = 1 kHz. Am Ausgang kann ein Kopfhörer oder ein Lautsprecherverstärker angeschlossen werden.

Dass ein 555-Timer als Mischer eingesetzt wird, ist eher ungewöhnlich. Aber es funktioniert sehr gut. Das Prinzip beruht auf einem schaltenden Mischer mit dem internen Transistor mit offenem Kollektor am Discharge-Anschluss des 555.

Stellen Sie den Sender neben dem Empfänger auf und stimmen Sie die Oszillatorfrequenz ab. Sie kann unterhalb oder oberhalb der Sendefrequenz stehen oder auf Schwebungsnull eingestellt werden. In jedem Fall hört man die Differenzfrequenz. Stellen Sie den Ton auf eine gut hörbare Frequenz ein. Ein Direktmischer wird auch zum Empfang unmodulierter Morsesender verwendet. Setzen Sie eine Morsetaste an den Sender, dann können bereits drahtlos Nachrichten übertragen werden. Das ist sogar völlig legal.

Setzen Sie einen Verstärker am Ausgang des Empfängers ein. Nun lassen sich zahlreiche Versuche durchführen. Untersuchen Sie die Reflexion des Schallsignals an Gegenständen. Denkbar ist der Einsatz bei der Erkennung von Hindernissen für ein Roboter-System.

Führen Sie Versuche zum Doppler-Effekt durch. Wenn Sie den Sender bewegen, ändert sich die Frequenz deutlich hörbar. Aus der Frequenzänderung kann man auf die Geschwindigkeit schließen. Das ist bereits der grundlegende Aufbau für eine Geschwindigkeitsmessung nach dem Radar-Prinzip.