Schaltplan
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Beschreibung der Funktionsblöcke
Spannungsversorgung
Links oben an JP4 ist der Batterieanschluß zu sehen. Das Kabel kommt vom Batteriepack über den Ein-Ausschalter zu JP4. Je nachdem, ob Batterien oder Akkus verwendet werden, liegen hier 4V bis 7V an. C10 liegt parallel zur Batterie und sorgt für einen niedrigen dynamischen Innenwiderstand, auch bei alten Batterien.
Das Mikrofon erhält seine Betriebsspannung über das Tiefpaßglied R7/C3. Hochfrequente Störungen werden durch das RC-Glied herausgefiltert.
Da der Mikroprozessor eine Betriebsspannung unter 4,1V benötigt, wird für ihn eine zusätzliche Spannungsregelung mit Q3 realisiert. Da an die Genauigkeit der Mikrocontrollerspannung keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden, werden einfach zwei LEDs als "Konstantspannungsquelle" mißbraucht. In einem gewissen Maße stabilisieren die LEDs die Spannung auf etwa 2,8V. Als Nebeneffekt ergibt sich die Hinterleuchtung für die Frequenzanzeige, die so nicht noch extra unnötigen Strom verbraucht.
SeitenanfangMikrofonverstärker
Das Mikrofon wird über Widerstand R1 versorgt. Es handelt sich um eine Elektret-Kondensator-Kapsel. Ich habe mir aus mehreren herumliegenden Teilen, ausgebaut aus alten Kasettenrekordern, das empfindlichste ausgesucht. Es gibt diese Mikrofonkapseln aber auch im für unter 1€ im Versandhandel. Die Frequenzangabe ist nicht unbedingt vertrauenswürdig, da diese Mikrofone ja nicht für den Ultraschalleinsatz konzipiert sind. Aber wenn sie auch bei hohen Frequenzen eine nachlassende Empfindlichkeit haben, sind sie dennoch für diese Anwendung geeignet.
Die Wechselspannung des Mikrofons wird über C1 ausgekoppelt und mit den beiden Transistoren Q1 und Q2 verstärkt. Hier können auch ähnliche Typen, wie z.B. BC238 oder BC108, eingesetzt werden. Ob der Einsatz der rauscharmen Typen, wie z.B. BC239 hilft, weiß ich nicht.
Das verstärkte Ultraschallsignal wird über C4 dem Mischer zugeführt.
Mischer
Um das Ultraschallsignal der Fledermaus für Menschen hörbar zu machen, muß es in einen Frequenzbereich von ca. 20Hz bis 15kHz umgewandelt werden. Dies kann mit einem sogenannten Mischer geschehen, der zwei Signale miteinander mischt. Bei diesem Mischvorgang entstehen neue Signale, die Frequenzen aufweisen, die der Summe und der Differenz der Eingangssignale entsprechen. In diesem Fall wird also das Fledermaussignal an Pin 1 des Mischers geführt. An Pin 6 ist ein Referenzsignal mit einer festen Frequenz verfügbar, das mit dem Fledermaussignal gemischt wird. Am Ausgang Pin 5 ist das Frequenzgemisch verfügbar.
Sendet z.B. die Fledermaus Töne zwischen 45kHz und 55kHz aus und ist die Referenzfrequenz auf 60kHz eingestellt, so ist am Ausgang ein Signal zwischen 5kHz und 15kHz zu finden. Dies ist für den Menschen gut hörbar. Es entstehen auch noch Signale im Bereich 105kHz und 115kHz. Diese sind für uns nicht hörbar und werden außerdem noch durch das RC-Filter R8/C7 weggefiltert.
SeitenanfangMikrocontroller
Der Mikrocontroller MPS430F2001 sorgt für die Erzeugung des Referenzsignals und steuert das VU-Meter an, um die aktive Frequenz anzuzeigen.
Am Ausgang P1.5 erscheint eine Frequenz von 20kHz bis 100kHz. Diese wird vom Controller mit einem Timer erzeugt. Nach dem Einschalten der Detektors fährt der Controller den ganzen Frequenzbereich ab, um Fledermäuse zu detektieren. Hat der Anwender eine Fledermaus gehört, so kann er den Scanvorgang durch Druck auf eine der beiden Tasten an P1.0 und P1.1 abbrechen. Die Referenzfrequenz ist nun stabil und kann bei Bedarf durch weitere Drücke der Tasten verändert werden. Die linke Taste (P1.0) erniedrigt die Frequenz, die rechte (P1.1) erhöht sie. Werden beide Tasten gemeinsam gedrückt, so beginnt der Scanvorgang erneut.
Da das Ausgangssignal des Controller eine zu große Amplitude hat, wird es durch die Widerstände R12 und R13 auf unter 250mVss abgeschwächt.
Am Pin 2.7 wird ein PWM-Signal ausgegeben, das über den Widerstand R14 das VU-Meter ansteuert. Das PWM-Signal und R14 sind auf das spezielle eingebaute VU-Meter abgestimmt. Im Prozessor ist eine Tabelle hinterlegt, die den jeweiligen PWM-Wert der gewünschten Anzeige zuordnet. Damit lassen sich alle Nichtlinearitäten, die bei solch einfachen Instrumenten vorhanden sind, einfach ausgleichen.
R11 und C11 erzeugen einen Resetimpuls beim Einschalten. Widerstand R10 sorgt dafür, daß der Controller nicht in den Programmier- oder Testmodus wechselt. C9
SeitenanfangKopfhörerverstärker
Das gemischte Signal wird über das Tiefpaßfilter R8/C7 und den Lautstärkesteller JP2 auf den Verstärker U2 gegeben. An dessen Ausgang sind über C8 zwei parallelgeschaltete 3,5mm-Klinkensteckerbuchsen angeschlossen. So können zwei Personen gleichzeitig den Fledermäusen lauschen.