Weitgehend
unbemerkt jagen Feldermäuse an vielen Orten in warmen
Sommernächten nach Insekten. Oft bemerken wir nichts davon, weil
eine Fledermaus in der Dämmerung leicht mit einem kleinen Vogel
verwechselt werden kann. Die meisten Fledermäuse werden aber erst
munter, wenn die Vögel bereits ihre Schlafplätze aufgesucht
haben. Damit vermeiden sie es, von Raubvögeln angegriffen zu
werden. Wenn Sie sich an einem Sommerabend im Garten, auf dem Balkon
oder in der freien Natur aufhalten, achten Sie einmal darauf, was da
herumflattert. Irgendwann haben alle Vögel ihren Schlafplatz
gefunden. Man hört sie noch eine Zeit lang, aber man sieht sie
nicht mehr. Was dann noch herumflattert, könnte eine Fledermaus
sein! Wenn Sie einmal einen Blick dafür entwickelt haben, sehen
Sie Fledermäuse auch an Orten, wo Sie sie nicht vermuten
hätten, auch mitten in der Stadt oder ganz nahe an Ihrem Haus.
Bei
der Suche nach diesen interessanten Tieren kann der Fledermausdetektor
behilflich sein. Im Flug stoßen die Tiere laute Ultraschall-Laute
aus, die sie zur Navigation und zum Aufspüren der Beute einsetzen.
Die Rufe von Fledermäusen können wir mit unseren Ohren nicht
hören. Ein junger Mensch kann Töne bis zu einer höchsten
Frequenz von 20 kHz hören, in höherem Alter sinkt diese
Grenze teilweise bis unter 10 kHz ab. Eine Fledermaus ruft aber mit
Frequenzen weit oberhalb von 20 kHz, je nach Art z.B. bei 40 kHz oder
noch höher. Der Fledermausdetektor „übersetzt“
solche hohen Frequenzen in tiefere Töne, die wir gut hören
können. Und deshalb können Sie mit diesem Gerät
Fledermäuse oft eher hören als sehen. Mit etwas Übung
hören Sie, dass eine Fledermaus in der Nähe ist. Mit dem
Gerät können Sie sogar die Richtung auspeilen. Und dann
fällt es in der Dämmerung nicht mehr schwer, die Tiere auch
zu sehen.
Bauteile
Der Kern des Bausatzes ist eine
SMD-bestückte Platine mit den wichtigsten Bauteilen. SMD bedeutet
Sourface Mounted Device, oberflächenmontierte Bauteile. Diese
Bauteile sind so klein, dass sie nur mit Schwierigkeiten selbst
aufgelötet werden können. Diese Arbeit hat deshalb ein
Bestückungsautomat für Sie übernommen. Nur noch wenige
Bauteile mit Anschlussdrähten müssen Sie selbst
einlöten.
Die Platine
Die
wichtigsten weiteren Bauteile sind das Ultraschall-Mikrofon, der
Lautsprecher und die beiden Einstellregler für die
Lautstärke (mit Schalter) und für die Frequenz. Die
übrigen Bauteile müssen noch in die Platine eingelötet
werden. Ein Verstärker-IC LM386 mit acht Anschlussbeinchen sorgt
für die erforderliche Lautstärke. Der Spannungsregler 78L05
mit drei Anschlussbeinchen sieht aus wie ein üblicher Transistor
und sorgt in der Schaltung für eine stabile Spannung von 5 V.
Zusätzlich gibt es noch einen Widerstand mit den farbigen Ringen
Gelb, Violett, Braun und Gold also 470 Ω (Ohm) und mit
einer Genauigkeit von 5 % und vier Elektrolytkondensatoren, zwei mit 10
µF (Mikrofarad) und zwei mit 100 µF.
Der
fertige Gerät hat zwei Drehregler für Frequenz (kHz) und
Lautstärke (Vol) und einen Lautsprecher hinter den
Schalllöchern. Öffnen Sie das Gehäuse, indem Sie die
Seitenlasche des Deckels mit ihrem Magnetverschluss anheben. Die
Bauteile werden dann von innen montiert. Dafür benötigen Sie
noch keinen Lötkolben. Aber eine Flachzange und etwas Klebstoff
sind hilfreich.
Bauen sie zuerst den Lautsprecher ein, indem
Sie ihn in die entsprechende Lasche schieben. Verwenden Sie am besten
auch gleich etwas Klebstoff um ihn dauerhaft zu fixieren. Bauen Sie die
beiden Potentiometer (Potis) ein wie es das Bild zeigt. Das Poti mit
dem zusätzlichen Drehschalter und insgesamt fünf
Anschlüssen ist der Lautstärkeregler (Vol), das Poti mit nur
drei Anschlüssen der Frequenzregler (kHz). Eine kleine Lasche
verhindert ein verdrehtes Einsetzen. Schrauben Sie beide Potis mit
ihren Ringmuttern fest und vergessen Sie dabei nicht die
zugehörigen Unterlegscheiben. Beim Anziehen der Muttern kann eine
Flachzange helfen.
Lautsprecher und Potis
Beim
Einbau des Ultraschall-Mikrofons muss die Einbaurichtung beachtet
werden. Einer der beiden Anschlüsse (Masse, im Foto rechts,
markiert mit einem schwarzen Punkt) ist leitend mit dem Alugehäuse
verbunden, der andere (Signal, im Foto links) ist gegenüber dem
Gehäuse isoliert.
Das Mikrofon
Bauen
Sie das Mikrofon so in die obere Seitenwand des Gehäuses ein, dass
der Massepin näher am Klappdeckel liegt. Markieren Sie diesen
Anschluss eventuell wie im Foto durch einen Punkt, damit er später
nicht verwechselt wird. Das Mikrofon soll mit etwas Klebstoff befestigt
werden, damit es unbeweglich wird und keine Nebengeräusche
entstehen können. Deshalb hat man es später schwerer,
festzustellen, welches der Masseanschluss am Mikrofongehäuse ist.
Falls übrigens am Ende die beiden Anschlüsse des Mikrofons
doch noch vertauscht werden sollten, wird das Gerät funktionieren,
aber etwas empfindlicher gegen elektrische Störsignale sein, was
ganz leicht durch Vertauschen der Anschlussdrähte korrigiert
werden kann.
Einbau des Mikrofons
Lötarbeiten
Falls
Sie noch wenig Erfahrung mit dem Löten haben, ist es sinnvoll mit
den Drähten zu beginnen und diese mit dem Lötkolben
vorzubereiten. Zum Aufbau des Geräts werden fünf
Kabelabschnitte benötigt. Schneiden Sie zunächst
Kabelstücke der folgenden Längen ab:
2 x 12 cm 3 x 5 cm
Entfernen
sie die Isolierung am Ende auf einer Länge von 5 mm. Die
Isolierung ist relativ weich und kann mit etwas Kraft mit den
Fingernägeln abgezogen werden. Verdrillen Sie die feinen Adern mit
den Fingern. Verzinnen Sie die abisolierten Kabelenden mit dem
Lötkolben, damit die feinen Adern zusammen bleiben. Achten Sie
darauf, das Kabelende gleichzeitig mit dem Lötkolben und dem
Lötzinn zu berühren. Weitere Hinweise zum richtigen
Löten finden Sie im Internet: www.elo-web.de
Löten Sie
nun die fehlenden Bauteile mit Anschlussdrähten in die Platine
ein. Die Drähte einiger Bauteile sind sehr lang und müssen
nach dem Einlöten abgekniffen werden. Heben Sie diese Drähte
gut auf, denn sie leisten später noch gute Dienste bei der
Verbindung mit den Potis und dem Lautsprecher.
Schaltbild der Platine
Das
Schaltbild der Platine dient zur besseren Orientierung, falls Sie
bereits Erfahrungen mit elektronischen Schaltungen haben. Das
Gerät wird aber auch dann funktionieren, wenn Sie nicht alles
genau verstehen sollten Am Ende dieser Anleitung finden Sie auch doch
den Komplettschaltplan mit Mikrofon, Lautsprecher und Potis.
Der Bestückungsplan der Platine
Der
Bestückungsplan zeigt alle Bauteile mit ihren Werten und
Teilenummern. Vergleichen Sie zuerst die Platine mit diesem Plan, um
sich einen Überblick zu verschaffen, welche Bauteile bereits
aufgelötet sind und welche Sie noch selbst einbauen müssen.
Bauen
Sie zuerst die integrierten Schaltungen ein. Beginnen Sie mit dem
Lautsprecherverstärker LM385 (IC2). Die Anschlussbeinchen sind von
der Produktion noch etwas zu weit gespreizt und müssen parallel
ausgerichtet werden. Drücken Sie das IC dazu seitlich auf eine
Tischfläche, sodass alle Beinchen einer Seite gleichzeitig etwas
nach innen gebogen werden. Dann lässt es sich leicht in die
Platine einsetzen. Beachten Sie dabei unbedingt die Einbaurichtung. Der
Bestückungsaufdruck zeigt eine Kerbe, die auch auf dem IC zu
finden ist. Löten Sie dann jedes Beinchen an der Unterseite an.
Die Lötaugen sind relativ klein und von einer großen
Massefläche umgeben. Der Lötstopplack verhindert jedoch, dass
das flüssige Lötzinn den Bereich der eigentlichen
Lötstelle überschreitet. Löten Sie auch den
Spannungsregler 78L05 (IC1) ein. Durch die dreieckige Anordnung der
Anschlüsse und den Bestückungsaufdruck ist eine falsche
Einbaurichtung ausgeschlossen.
IC1 und IC2 eingebaut
Bauen
Sie als nächstes die Elkos ein. Beachten Sie dabei die
Einbaurichtung. Die Elkos besitzen einen weißen Strich zur
Kennzeichnung ihres Minuspols. Der gegenüber liegende Pluspol ist
auf der Platine mit einem Pluszeichen markiert. Kontrollieren Sie vor
dem Anlöten noch einmal die Richtung. Bei den oberen beiden Elkos
C6 (10 µF) und C9 (100 µF) weist
der weiße Strick nach rechts, bei den rechten beiden Elkos C4
(100 µF) und C8 (10 µF) weist er nach links. Kneifen Sie
die langen Drähte erst nach dem Einlöten ab und heben Sie sie
für die spätere Endmontage auf.
Eingebaute Elkos
Jetzt
fehlt nur noch ein Bauteil, der Widerstand mit 470 Ω (Gelb
Violett Braun). Diesmal ist die Einbaurichtung unbedeutend.
Die fertig bestückte Platine
Kontrollieren
Sie am Ende noch einmal die Lötstellen. Eine zuverlässige
Verbindung erkennt man an ihrer glatten Oberfläche. Meist findet
man neben den Lötstellen noch etwas Flussmittel (Kolophonium), was
aber völlig unbedenklich ist, weil es gut isoliert.
Lötstellen auf der Unterseite der Platine
Nun
folgt die Endmontage. Die Platine wird dabei so mit den übrigen
Bauteilen verbunden, dass sie auch mechanisch festgehalten wird.
Verwenden Sie die abgeschnittenen harten Drahtstücke der Elkos
für einige der Verbindungen, damit die Platine stabil gehalten
wird.
Einbau der harten Drähte
Die
Anschlüsse LS+ und LS- werden mit kurzen Drahtstücken mit dem
Lautsprecher verbunden. Ein Draht führt von V+ zu einem Pol des
Schalters auf dem Lautstärkepoti. Der Anschluss P1A wird mit dem
oben Anschluss des Frequenzpotis verbunden, der Anschluss P1S mit dem
Mittelpin (Schleifer). Die Platine wird nun mit insgesamt fünf
harten Drahtstücken an drei Ecken gehalten und ist damit stabil
befestigt.
Alle weiteren Verbindungen werden mit weichem Kabel
gebaut. Die drei Anschlüsse P2B, P2S und P2A führen zum
Lautstärkepoti. Am zweiten Pol des Schalters wird der Pluspol
(rot) des Batterieclips angelötet. Der Minuspol führt zum
Anschluss GND (Ground, Masse).
Einbau der weichen Kabel
Zwei
weitere Drähte von 12 cm Länge führen zum
Ultraschallmikrofon. K2 wird mit dem Masseanschluss des Mikrofons
verbunden, K1 mit dem Signalanschluss. Beide Kabel überkreuzen
sich nicht.
Verbindung zum Mikrofon
Der erste Test
Setzen
Sie eine 9-V-Batterie ein und schalten Sie das Gerät ein. Stellen
Sie zunächst eine mittlere Lautstärke ein. Sie hören ein
leises Rauschen. Reiben sie dann ganz leicht den Zeigefinger gegen den
Daumen. Dabei entsteht ein leises Geräusch, das Sie nur nahe am
Ohr wahrnehmen können. Das Geräusch enthält aber auch
Ultraschall und eignet sich jederzeit als Test für den
Ultraschalldetektor. Das Gerät setzt diese
Ultraschallgeräusche in hörbaren Schall um. Testen Sie dabei
verschiedene Frequenzeinstellungen. Bei einer mittleren Position des
Reglers werden die Geräusche besonders laut. Die optimale Position
gehört zu einer Frequenz von etwas 40 kHz. Der Ultraschalldetektor
ist bei dieser Frequenz besonders empfindlich. Auch im Abstand von
einem Meter sind noch Geräusche reibender Finger deutlich zu
hören.
Testen Sie das Gerät bei unterschiedlichen
Einstellungen und auch bei voller Lautstärke. Wenn alles in
Ordnung ist, arbeitet das Gerät stabil. Falls ein Pfeifen
hörbar wird, das bei kleinerer Lautstärke ganz verschwindet,
kommt es zu einer akustischen oder elektrischen Rückkopplung. Eine
mögliche Ursache ist eine schwache Batterie. Eine andere
mögliche Ursache ist ein schlecht befestigtes Mikrofon. Stellen
Sie dann sicher, dass das Ultraschallmikrofon am Gehäuse so
festgeklebt ist, sodass es nicht beweglich ist und kein Schall an
dieser Stelle nach außen dringen kann.
Falls etwas nicht
so funktioniert, wie es sollte, kontrollieren Sie noch einmal alle
Lötstellen mit einer Lupe und suchen Sie nach möglichen
Unterbrechungen oder falschen Verbindungen durch Lötzinnspritzer
oder ähnliches. Falls Sie ein Messgerät zur Hand haben,
überprüfen Sie auch einmal die Betriebsspannung von 9 V und
die stabilisierte Spannung von 5 V.
Verwenden Sie ein blankes
Drahtstückchen für weitere Tests, indem Sie unterschiedliche
Anschlüsse berühren. Für einen Test des
Endverstärkers berühren Sie den Anschluss P2S oder den Pin 2
des LM386. Aus dem Lautsprecher sollte ein leises Brummen zu hören
sein. Tippen Sie die Anschlüsse P1A oder P1S an. Wenn im Bereich
des Oszillators rund um den 555 alles in Ordnung ist, entsteht dabei
ein lautes Knacken und ein verändertes Rauschen. Um auch den
Vorverstärker und den Mischer zu testen berühren Sie den
Mikrofoneingang am Pin K1. Dabei sollte ein lautes Rauschen oder Summen
entstehen, weil elektrische Störsignale wie über eine Antenne
eingekoppelt werden. Berühren Sie auch einmal die Anschlüsse
des Mikrofons und das Mikrofon-Gehäuse. Nur der Signalpin sollte
ein lautes Geräusch liefern. Falls dieser Effekt auch beim
Berühren des Mikrofongehäuses entsteht, ist das Mikrofon
falsch angeschlossen. Drehen sie dann die Anschlussdrähte um.
Fledermäuse beobachten
Fledermäuse
sind nur in den Sommermonaten zu beobachten. Im Winter ziehen sie sich
in Höhlen und verlassene Gebäude zurück, wo man sie
keinesfalls stören sollte. Während der Brutzeit in den warmen
Monaten jedoch findet man sie fast überall, sogar mitten in der
Stadt. Einige verbreitete Arten wie z.B. die Zwergfledermäuse
brauchen nur kleinste Wohnhöhlen, die sich sogar an modernen
Gebäuden finden. Oder sie nisten in Baumhöhlen. Tagsüber
bleiben sie so gut wie unsichtbar. Aber am Abend fliegen sie umher, auf
der Suche nach Insekten.
Wenn Sie bereits wissen, dass es bei
Ihnen Fledermäuse gibt, brauchen Sie nur bis zur Dämmerung
warten. Schalten Sie das Gerät ein und stellen Sie es auf eine
mittlere Frequenz von 40 kHz ein. Machen Sie mit Ihren Fingern ein
Geräusch, um die Frequenz höchster Empfindlichkeit
einzustellen. Halten Sie dann das Mikrofon in verschiedene Richtungen.
Wie mit einem Suchscheinwerfen können Sie so die gesamte Umgebung
absuchen. Irgendwann hören Sie die besondern Geräusche einer
Fledermaus. Und wenn sie einmal die Richtung gefunden haben, fällt
es auch nicht mehr schwer sie zu sehen. Meist fliegen die Tiere in
engen Kreisen, auf der Jagt nach Insekten. Manchmal jagen sie immer um
einen Baum herum oder immer wieder nahe an einem Haus entlang, manchmal
auch tief über dem Boden, je nachdem, wo sich gerade die meisten
Insekten aufhalten.
Wenn die Tiere nahe genug auf den
Beobachter zufliegen werden die Geräusche deutlich lauter. Der
Schall wird nach vorn ausgestoßen, damit das Echo den
Fledermäusen alle Hindernisse und eventuelle Beutetiere
verrät. Suchen Sie nach der optimalen Frequenz. Bei der richtigen
Einstellung können Sie hören, dass z.B. die Zwergfledermaus
nicht mit einer konstanten Frequenz ruft, sondern die Tönhöhe
während des Rufs ändert. Mit dem Fledermausdetektor hört
man eine Art Zwitschern. So hat jede Art ihren besondern Klang.
Erfahrene Naturbeobachter erkennen die Arten an ihren Rufen.
Es
gibt Orte, die ideale Lebensbedingungen für Fledermäuse
bieten. Ein typisches Beispiel ist ein kleiner Waldsee. Am Wasser leben
Mücken, Libellen und andere Insekten in großer Zahl. Und die
umgebenden Bäume bieten genügend Wohnraum für die
Fledermäuse. Hier sollten Sie einmal auf die Suche gehen. Warten
Sie bis zur Dämmerung, wenn keine Vögel mehr umherfliegen.
Schalten Sie dann Ihr Gerät ein und suchen Sie in allen
Richtungen. Irgendwann werden Sie die typischen Geräusche der
Tiere hören. Oft ist es gar nicht so einfach, sie auch zu sehen.
Mit dem Fledermausdetektor wird es aber einfacher die Richtung
auszumachen. Vielleicht haben Sie die ganze Zeit vergeblich über
dem Wasser nach den Tieren gesucht, aber das Gerät weist nach
oben. Und tatsächlich, da ist eine größere Gruppe
zwischen den Baumwipfeln gut gegen den Abendhimmel zu sehen. In anderen
Fällen weist das Gerät nach vorn, und Sie entdecken die Tiere
über dem Wasser. Es kann auch vorkommen, dass zwei Arten wie z.B.
Wasserfledermäuse und Zwergfledermäuse sich gleichzeitig in
der Umgebung aufhalten. Versuchen Sie dann einmal, beide an ihrem Klang
und ihrer bevorzugten Frequenz zu unterscheiden.
In vielen
Städten werden geführte Fledermaus-Exkursionen angeboten.
Nutzen Sie die Erfahrungen von Fachleuten, die Ihnen mehr über die
Fledermäuse in Ihrer Umgebung sagen können. Welche Arten gibt
es hier, wie erkennt man sie, wo sind Ihre Nisthöhlen, was ist
ihre bevorzugte Nahrung, und was kann man tun um Ihren Lebensraum zu
erhalten. So werden Sie einen Blick für diese Tiere entwickeln und
sie auch dort entdecken, wo Sie sie bislang übersehen hatten.
Ultraschall-Experimente
Um
Ihr Gerät und seine Bedienung besser kennen zu lernen, sollten Sie
möglichst viele Ultraschallquellen untersuchen. Klappern sie
einmal mit einem Schlüsselbund vor dem Mikrofon. Es entstehen
dabei Geräusche, die an Glocken erinnern. Angestoßene
Metallgegenstände klingen im Ultraschallbereich nach. Das gilt
auch für Schrauben und Nägel. Einige Gegenstände haben
eine deutliche Eigenfrequenz, die bei einer bestimmten Einstellung des
Geräts besonders deutlich zu hören ist. Auch das Klicken der
Tasten an Ihrer Computer-Maus erzeugt Töne im Ultraschallbereich,
weil die beteiligten Metallteile sehr klein sind.
Andere
Geräusche sind im normalen Hörbereich sehr leise, im
Ultraschallbereich dagegen sehr laut. Das gilt z.B. für platzende
Gasbläschen in einem Glas Sprudelwasser oder Sekt oder für
fallende Sandkrönchen oder Kies. Auch alle Arten von
Reibgeräuschen, z.B. das eines Fingernagels auf Papier werden
deutlicher hörbar.
Wenn Sie mit dem Gerät in Ihrer
Wohnung umhergehen, werden Sie erstaunt sein, wo überall
Ultraschall abgestrahlt wird. Starke Ultraschallquellen sind z.B.
Energiesparlampen. Die darin eingebaute Spule des elektronischen
Vorschaltgeräts erzeugt üblicherweise Ultraschall im Bereich
von 30 kHz bis 50 kHz. Das Geräusch ist oft mit einem Brummen
moduliert, das der Netzfrequenz entspricht.
Viele andere
netzbetriebene Geräte enthalten Schaltnetzteile mit Frequenzen,
die im Empfangsbereich des Ultraschalldetektors liegen. Meist erzeugen
darin eingebauten Spulen oder Transformatoren Ultraschalltöne, die
mit dem Gerät hörbar werden. Beim Durchstimmen hört man
an einer Stelle der Skala einen tiefen Ton, der nach beiden Seiten hin
höher wird. Dieser Überlagerungston entspricht der
Differenzfrequenz zwischen der Signalfrequenz und der eingestellten
Oszillatorfrequenz.
Schwebungstöne Besonders stabile
Ultraschalltöne werden von Röhrenmonitoren und
Röhrenfernsehern abgestrahlt. Man hört dann die
Zeilenfrequenz oder ihre Obertöne. Ein üblicher
Röhrenfernseher arbeitet mit 15,625 kHz, ein hoch auflösender
Computermonitor z.B. mit ca. 60 kHz. Mit dem Frequenzregler können
Sie einen gut hörbaren Ton von z.B. 1 kHz einstellen. Der Ton ist
die Differenz wischen Eingangsfrequenz und Oszillatorfrequenz und wird
auch als Überlagerungston oder Schwebungston bezeichnet.
Stellen
Sie die Oszillatorfrequenz genau auf die Empfangsfrequenz ein, dann
entsteht ein sehr tiefer Ton oder überhaupt kein Ton mehr, weil
die Differenzfrequenz Null ist. Man spricht hier von einer Einstellung
auf Schwebungsnull.
Eine andere Art der Schwebung beobachtet
man, wenn zwei Tonquellen mit fast genau gleicher Frequenz gehört
werden. Der Ton erscheint dann im Takt der Differenzfrequenz lauter und
leiser, d.h. die Intensität ändert sich laufend. Dieser
Effekt kann z.B. beobachtet werden, wenn zwei Energiesparlampen
gleicher Bauart gleichzeitig betrieben werden.
Doppler-Effekt Der
Doppler-Effekt ist die Veränderung der Tonhöhe bei einer
relativen Bewegung zwischen Sender und Empfänger eines Tons. Man
kennt diesen Effekt von schnell vorbeifahrenden Fahrzeugen. Das
Motorengeräusch, eine Hupe oder eine Sirene erscheint bei der
Annäherung höher und bei größer werdender
Entfernung tiefer.
Der Dopplereffekt tritt mit dem
Ultraschalldetektor noch deutlicher hervor und ist auch schon bei
kleinen Geschwindigkeiten gut zu hören, weil eine relative
Frequenzänderung durch das Heruntermischen größer wird.
Wenn sich die Tonhöhe bei 40 kHz um 1% ändert, macht das 400
Hz aus. Heruntergemischt auf 1 kHz bleibt der Unterschied von 400 Hz
erhalten, macht aber nun 40 % aus und ist damit deutlicher zu
hören.
Stellen Sie den Frequenzregler etwa 1 kHz unter
Schwebungsnull ein, sodass Sie einen klaren Ton hören. Bewegen sie
dann den Utraschalldetektor auf die Schallquelle zu. Der Ton wird
höher. Bewegen Sie ihn von der Schallquelle weg, dann wird der
gehörte Ton tiefer. Mit einer schnellen Hin- und Herbewegung wird
die Tonfrequenz moduliert. Stehende Wellen und Wellenlänge Jeder
Schall wird an Wänden und Gegenständen reflektiert. Das gilt
ebenfalls für Utraschall, was sich die Fledermäuse zur Ortung
von Hindernissen nutzbar machen. Wenn Schall reflektiert wird, dann
findet man Orte, an denen sich der hinlaufende Schall und der
reflektierte Schall überlagern. Dabei kommt es an einigen Stellen
zu einer Verstärkung und an anderen Stellen zu einer
Abschwächung oder sogar Auslöschung des Schalls. Man findet
dann stehende Wellen mit lauten und leisen Orten. Mit dem
Ultraschalldetektor können Sie ein solches Schallfeld genau
untersuchen. Tasten Sie den Raum ab, um Orte zu finden, an denen ein
Ultraschallsignal sich gerade auslöscht.
Wenn stehende
Wellen zu beobachten sind, kann man sehr leicht die Wellenlänge
ausmessen. Am besten gelingt dies, wenn der Schall von einer geraden
Wand genau wieder auf die Schallquelle zurück reflektiert wird.
Der kürzeste Abstand zwischen zwei Lautstärke-Minima
beträgt eine halbe Wellenlänge.
Aus der
Wellenlänge lässt sich die Frequenz berechnen, denn es gilt
die Beziehung: Frequenz = Schallgeschwindigkeit /
Wellenlänge. Die Schallgeschwindigkeit beträgt etwa 330 m/s.
Wenn Sie eine Wellenlänge von einem Zentimeter messen, dann
beträgt die Frequenz 33 kHz. Umgekehrt lässt sich aus einer
Frequenz von 40 kHz die Wellenlänge 8,25 mm berechen. Allgemein
gilt: Je höher die Frequenz, desto kleiner die Wellenlänge.
Das ist für die Fledermäuse bedeutend, weil sich mit
Reflexionen nur Details in der Größenordnung der
Wellenlänge oder größer erkennen lassen. Kleinere
Fledermausarten jagen kleinere Insekten und müssen daher Töne
mit höherer Frequenz ausstoßen.
Elektrische Signale Der
Ultraschalldetektor ist nicht elektrisch abgeschirmt und empfängt
daher neben Schallsignalen auch elektrische Signale im gleichen
Frequenzbereich, wenn die elektrische Feldstärke hoch genug ist.
Nahe vor einem Röhrenmonitor empfängt man möglicherweise
gleichzeitig ein Schallsignal und ein elektrisches Signal mit der
Ablenkfrequenz. Beide lassen sich eindeutig mit Hilfe des
Dopplereffekts unterscheiden, der nur für Schallsignale beobachtet
werden kann. Prinzipiell existiert der Dopplereffekt zwar auch für
elektrische Wellen, allerdings würden dafür millionenfach
höhere Geschwindigkeiten nötig. Wenn Sie also unsicher sind,
ob Sie gerade ein Schallsignal oder ein elektrisches Signal empfangen,
bewegen Sie das Gerät hin und her. Wenn sich dabei die
gehörte Frequenz verändert, handelt es sich eindeutig um ein
Schallsignal.
Der Utraschalldetektor kann mit geringem Aufwand
zu einem Detektor für elektrische Wechselfelder im Frequenzbereich
20 kHz bis 100 kHz erweitert werden. Löten Sie einen
zusätzlichen Draht von 10 cm Länge an den Mikrofoneingang K1
an. Dieser Draht soll dann als Antenne aus dem Gehäuse ragen.
Testen sie damit z.B. das Umfeld elektrischer Geräte. Sie werden
zahlreiche Signale finden. Ein LCD-Flachbildschirm zeigt z.B.
unterschiedliche Geräusche an verschiedenen Stellen vor dem
Display. Auf einigen Frequenzen hört man sogar Geräusche, die
sich mit dem Bildinhalt ändern.
Untersuchen Sie auch
andere Geräte wie Netzgeräte, Lampen, Uhren oder Motoren.
Jedes Gerät hat seinen eigenen Klang und seine eigenen
Frequenzen. Auch Kabel und Leitungen lassen sich aufspüren,
teilweise sogar, wenn Sie unter Putz verlegt sind.
Eine der
stärksten Quellen elektromagnetischer Wellen sind Gewitter. Ein
Blitz strahlt Signale überwiegend im Frequenzbereich unterhalb 100
kHz aus. Deshalb kann der Detektor auch als Gewitter-Warngerät
eingesetzt werden.
Erläuterungen zum Schaltbild
Die
wichtigsten Bauteile des Fledermausdetektors stammen aus der
Radiotechnik. Die Aufgabe ist ganz ähnlich: Signale mit hoher
Frequenz müssen so verarbeitet werden, dass sie hörbar
werden. Aber statt einer Antenne besitzt der Fledermausdetektor ein
spezielles Mikrofon, das seine höchste Empfindlichkeit im
Ultraschallbereich bei etwa 40 kHz hat. Die Signale werden dann einem
Mischer zugeführt, der sie in tieferen Frequenzen umsetzt. Wie ein
Radio auf ganz bestimmte Frequenzen abgestimmt werden kann, so
können Sie auch den Ultraschalldetektor in einem Bereich zwischen
ca. 20 kHz und 100 kHz abstimmen. Das hilft, unterschiedliche Arten von
Fledermäusen zu hören und zu unterscheiden. Und es hilft,
zahlreiche andere Ultraschallquellen aufzuspüren und genauer zu
untersuchen.
Das Gerät arbeitet als Direktmischer, wobei
das Mischprodukt aus Eingangssignal und Oszillatorfrequenz in den
hörbaren Bereich fällt. Stellt man z.B. eine
Oszillatorfrequenz von 39 kHz ein, wird ein Eingangssignal mit 40 kHz
auf die Differenzfrequenz 1 kHz heruntergemischt. Das gleiche
Eingangssignal wird auch bei einer Oszillatoreinstellung auf 41 kHz mit
1 kHz hörbar. Entscheidende Faktoren für die Qualität
des Geräts sind eine hohe Verstärkung, geringes Rauschen und
eine gute Unterdrückung möglicher akustischer
Rückkopplung, die zu Pfeifgeräuschen führen könnte.
Das verwendete Ultraschallmikrofon hat eine ausgeprägte Resonanz
bei 40 kHz und nur geringe Empfindlichkeit für Frequenzen im
unteren Hörbereich. Insgesamt können jedoch Signale zwischen
20 kHz und 100 kHz verarbeitet werden.
Das Ultraschallmikrofon
ist direkt mit der Basis des rauscharmen Transistors BC859 verbunden.
Dieser Vorverstärker bietet eine optimale Anpassung und etwa
100-fache Spannungsverstärkung (20 dB). Ein paralleler Kondensator
am Eingang schwächt eindringende HF-Signale und vermindert die
Empfindlichkeit gegen elektromagnetische Störungen. Die
Koppelkondensator zum Mischer-IC CD2003 ist so klein, dass nur hohe
Frequenzen ungeschwächt übertragen werden. Dieses
Hochpassfilter mindert die Gefahr einer akustischen Rückkopplung.
Das
zentrale IC CD2003 wurde ursprünglich für Radioempfänger
entwickelt und ist der Kern eines AM/FM-Radios mit Oszillatoren,
Mischstufen, Zwischenfrequenzverstärkern und Demodulatoren
für die beiden Bereiche. Hier werden nur der AM-Vorverstärker
und die AM-Mischstufe verwendet. Das Radio-IC bietet dabei eine
Gesamtverstärkung von 40 dB und eine Unterdrückung des
Eingangssignals von -20 dB. Am Ausgang des Mischers sorgt ein
Tiefpassfilter für eine weitere Dämpfung des Einganssignals.
Der
Audioverstärker LM386 liegt an der vollen Betriebsspannung von 9 V
und liefert eine Ausgangsleistung bis zu 500 mW an den
8-Ohm-Lautsprecher. Die Verstärkung wird mit dem
470-Ω-Widerstand am Pin 1 eingestellt. Man kann den Widerstand
weglassen, um die Verstärkung um etwa 10 dB zu verringern.
Alternativ kann statt des Widerstands auch eine Drahtbrücke
eingebaut werden, um die Verstärkung um 10 dB zu
vergrößern. Je größer die Verstärkung ist,
desto eher kann es allerdings zu einer akustischen Rückkopplung
mit unangenehmen Pfeifgeräuschen kommen.
Der
Endverstärker erzeugt üblicherweise gewisse
Spannungseinbrüche auf der Betriebsspannung, weil der
Innenwiderstand der Batterie nicht beliebig klein sein kann. Ein
paralleler Elko von 100 µF stützt die Versorgungsspannung
und sorgt für einen stabilen Betrieb auch bei nicht mehr ganz
frischer Batterie. Für die Vorstufen sind die Anforderungen an die
Spannungsversorgung wesentlich höher. Deshalb wird hier ein
Spannungsregler 78L05 eingesetzt, der eine stabile Spannung von 5 V
liefert.
