Das Helferlein hat durchgemacht
belauscht nun die Tiere in der Nacht
Was ich immer schon einmal probieren wollte – den Bau eines Ultraschallwandlers auf der Basis des Philips Elektronik Baukasten 1050. Berufsbedingt beschäftige ich mich mit Bioakustik (Nachweis von Fledermäusen, Heuschrecken) und besitze eine ganze Anzahl professioneller Detektoren, die leicht bis zu einigen Tausend Euro/Stck. kosten können. Aber was sind schon gekaufte Geräte, wenn man sich ganz nebenbei auch für Elektronik-Baukästen interessiert und der Bau eines derartigen Geräts mit Baukastenteilen möglich erscheint.
Kleine Ultraschallkunde
Als Ultraschall bezeichnet man die Frequenzen, die über der menschlichen Hörschwelle (ca. 16kHz) liegen. Heimische Fledermäuse rufen im Bereich von ca. 10kHz (Europäische Bulldogfledermaus) bis 120kHz (Kleine Hufeisennase). Die Rufe der häufigsten heimischen Fledermausart, der Zwergfledermaus, liegen meistens zwischen ca. 43kHz und 49kHz (höchster Schalldruck), also in einem Bereich, der für das menschliche Ohr nicht wahrnehmbar ist.
Nun ist es aber möglich Ultraschallrufe der Fledermäuse auf elektronischem Weg in den für Menschen hörbaren Bereich zu transformieren. Dazu benötigt man einen Ultraschallwandler. Man unterscheidet im Allgemeinen drei Verfahren 1. Das Frequenzteilverfahren, 2. Das Mischverfahren und 3. Das Zeitdehnverfahren (s. f. Sonogramm) um Ultraschallaute zu transformieren. Damit möchte ich die kleine Feldermauskunde erst einmal beenden. Wer mehr erfahren möchte kann ja „googln“ oder nachfragen.
- Sonogramm: Zeitgedehnte, visualisierte Rufe der Wasserfledermaus (Vordergrund), im Hintergrund bei über 40kHz eine Wasserfledermaus
- WaFl-J-1-ZwFl-J-1.jpg (358.32 KiB) 55267 mal betrachtet
- Sonogramm: Zeitgedehnte, visualisierte Rufe der Wasserfledermaus (Vordergrund), im Hintergrund bei über 40kHz eine Wasserfledermaus
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Ein Ultraschall-Konverter konnte mit dem Philips Elektronik Baukasten EE 2016 zusammengesteckt werden. Ich nehme an, dass mit der Schaltung 4.7.14 (Ultraschall-Konverter) auch Fledermäuse detektiert werden kann. Leider besitze ich diesen Kasten (noch) nicht und kann daher seine diesbezügliche Funktion nicht testen. Vielleicht ist einer der Foristen in der Lage den Aufbau aus dem EE 2016 einmal auszuprobieren und berichtet im Forum über seine Ergebnisse.
Ich habe mich erst einmal für den Aufbau eines „Mischers“ entschieden, da er die Laute der Fledermäuse am realistischsten wiedergibt. Als Basis für die Versuche kam vorrangig der EE 1050 in Frage, da man das Versuchsbrett und die Vorderplatte bequem auf einer Fensterbank unterbringen kann. Versucht das einmal mit dem EE 2003. Dank meines 3D-Druckers kann ich mir immer die benötigten Versuchsbretter und Vorderplatten ausdrucken.
Benötigte Teile
Bei der im Folgenden beschriebenen Schaltung benötigt man einige zusätzliche Teile, die nicht dem EE 1050 beilagen. Insbesondere sind dies eine Ultraschallkapsel (Empfindlichkeit bei ca. 40kHz, z. Zt. bei Pollin, Best.-Nr.: 390048), 2 BC 547 (besser rauschärmere Typen), ein IC NE555, ein IC LM 386, ein Poti 10kΩ (mit Schalter), ein Poti 20-25kΩ und ein niederohmiger Lautsprecher (8Ω). Alles Teile, die ohnehin in einer gut sortierten Bastelkiste enthalten sein sollten. Dank Ingo63 standen mir ausreichend Trägerplatinen zur Aufnahme der Transistoren und IC´s zur Verfügung und es konnte fast losgehen.
Flugs noch eine Bestückungskarte und eine Frontkarte generiert und los ging es.
- Bestückungskarte
- Bestueckungsplan.jpg (114.43 KiB) 55267 mal betrachtet
- Bestückungskarte
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- Frontkarte
- FrontMischer.jpg (45.46 KiB) 55267 mal betrachtet
- Frontkarte
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Nicht unbedingt notwenige Teile aus dem 3D-Drucker: Halter für das Ultraschallmikrofon, Adapter Lautsprecher, Adapter für Potis mit 6mm Achse, Lampenkappe als Halter für eine rote 5mm LED.
Beschreibung der Schaltung
Die Signale des Ultraschallmikrofons werden über einen 2stufigen Verstärker (2xBC 547) verstärkt und dem IC 1 (NE555) zugeführt. Der IC 555 fungiert als über das 20kΩ Poti einstellbarer Oszillator. Das über das Ultraschallmikrofon eingehende Eingangssignal wird mit der voreingestellten Frequenz des Oszillators „gemischt“. Die Differenz zwischen dem, verstärkten Signal und der eingestellten Oszillatorfrequenz wird dem Verstärker (LM 386) zugeführt. Beispiel: Eingangsfrequenz 44kHz, Oszillator schwingt bei 42kHz, ergibt eine Differenz von 2kHz, die im für den Menschen hörbaren Bereich liegt. Am Niederfrequenzausgang des LM 386 befindet sich ein 8Ω Lautsprecher, den ich mittels eines gedruckten Adapters (3D-Druck) an der Vorderplatte befestigt habe. Die Impedanz des originalen Philips-Lautsprechers beträgt bekanntlich 150Ω, er ist somt relativ ungeeignet.
- Bestückungsseitenansicht
- DSCI6995b.jpg (358.8 KiB) 55267 mal betrachtet
- Bestückungsseitenansicht
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- Frontansicht
- DSCI6990b.jpg (216.73 KiB) 55267 mal betrachtet
- Frontansicht
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Die ersten Versuche mit der Schaltung waren wenig befriedigend. Wie immer führte ich den „Schlüsseltest“ (klappern mit einem Schlüsselbund vor dem Mikrofon) durch. Nur ein Krächtsen war zu vernehmen. Die Schaltung wurde einige Male kontrolliert. Hatte ich eine Verbindung verwechselt oder vergessen? Nein! An was konnte es liegen? Schließlich fand ich heraus, dass die Schaltungsbeispiele im Datenblatt zum LM 386 mangelhaft waren. Nach dem Einbau eines zusätzlichen 100μF Elkos zwischen dem Beinchen 6 des IC´s und Masse klappt es endlich.
Nun erfolgte der Feldversuch. In der Dämmerung das Küchenfenster auf, den Detektor eingeschaltet, das Poti für die Oszillatorfrequenz in die Mittelstellung und schon hörte man das „stotternde knatterten“ von Zwergfledermäusen im Lautsprecher und die Punktiere Zartschrecke "paschte" aus dem Gebüsch. Ich hätte nicht gedacht, dass das „improvisierte“ Gerät so gut arbeitet.
Hier hätte ich gerne eine WAV-Deitei mit einer Fledermausaufnahme eingefügt - weiß aber nicht wie das geht.
Also, wer Fan der Philips Elektronik Baukästen ist, sich einmal auf dem Gebiet der Bioakustik betätigen möchte, sich selbst, seiner Frau, seinen Kindern oder Enkeln ein paar spannende Stunden oder Minuten gönnen möchte, ist zum Nachbau aufgerufen. Ich bin auf Eure Erfahrungen und natürlich auch auf Eure Anregungen gespannt.
Es grüßt vom Rhein
das Helferlein
Selbst ein schlechtes Experiment bildet die Wirklichkeit besser ab als eine gute Simulation.
):
