ELECTRONIQUE 3D
L'ELECTRONIQUE FACILE ET AMUSANTE

Détecteur de chauve-souris

- Nous ne pouvons pas percevoir les ultrasons émis par les chauves-souris puisque leurs fréquences se situent bien au-delà de la limite supérieure des fréquences perceptibles par nos oreilles. Une chauve-souris produit de petits bruits secs avec des fréquences situées entre 12 et 150 kHz ; ce sont des « clics » qui se succèdent rapidement à un rythme qui va de 20 à 100 fois par seconde. Les grandeurs exactes varient selon les espèces. 
Pour convertir ces « clics » sonores en quelque chose de perceptible, l’auteur a mis au point un détecteur de chauve-souris. Comparativement à d’autres conceptions, la sienne est très simple et compacte, mais fonctionne néanmoins parfaitement. Quand l’auteur a testé son détecteur pour la première fois, il a été effaré par l’énorme volume sonore produit par ces animaux. C’était comme si les chauves-souris poussaient leurs cris à pleins poumons !
Ce circuit peut traiter le spectre sonore complet de la chauve-souris. Le seul facteur limitatif est le microphone ; pour le construire, l’auteur a « détourné » un haut-parleur dit « tweeter piézoélectrique conique », qui est un haut-parleur d’aigus piézoélectrique avec une membrane en forme de cône (voir photo). Un haut-parleur de ce genre peut capter des ondes sonores jusqu’à 50 kHz, ce qui convient pour détecter la plupart des types de chauves-souris. Vous pourriez également faire des essais avec un vibreur piézoélectrique ordinaire ou avec un haut-parleur piézoélectrique à pavillon.
Il existe deux méthodes pour convertir les ultrasons de chauve-souris en sons perceptibles. La première comprime simplement le spectre des ondes ultrasonores situé entre 20 et 100 kHz pour l’amener dans une gamme de fréquences audible (par exemple entre 2 et 10 kHz). En d’autres termes, cette méthode transforme les hautes fréquences imperceptibles en fréquences audibles. L’autre méthode, moins compliquée d’un point de vue technique et que l’auteur a utilisé ici, se sert des motifs d’interférence qui apparaissent après le mélange d’une fréquence générée par un oscillateur avec des fréquences provenant des chauves-souris. Le signal résultant est composé à la fois des fréquences de la somme et de la différence des deux ondes d’entrée, comme c’est le cas dans les récepteurs superhétérodynes. Supposons donc que nous détections un son de fréquence constante, par exemple 40 kHz, et que l’oscillateur soit réglé sur 35 kHz. Le signal de sortie sera composé de deux fréquences : 5 kHz (la différence) et 75 kHz (la somme). La dernière est inaudible, puisqu’elle est à l’extérieur de notre gamme de réception, mais nous entendrons sans problème la première. Avec cette approche, il est donc très important de régler l’oscillateur sur une valeur qui produit des sons audibles.

Le circuit:
 
- Voyons maintenant cela plus en détail. Les cris de chauve-souris captés par le haut-parleur d’aigus piézoélectrique X1 qui sert de microphone sont considérablement amplifiés par un trio d’ampli-op (IC1B à IC1D). Le gain d’amplification est contrôlé par le potentiomètre P1. Les trois ampli-op sont logés sur le même circuit, le TS924IN, qui en contient quatre au total. Puisque le quatrième ampli-op (IC1A) reste inutilisé, ses deux entrées sont reliées à la masse pour être sûr qu’il reste inactif.
 Après l’amplification, le signal passe par la porte NON-ET IC2B qui le transforme en signal carré bien formé. Le signal est ensuite mélangé avec la fréquence ajustable générée par l’oscillateur IC2A (et les composants qui l’entourent) dans la porte NON-ET IC2C. Cette porte fait apparaître en sortie la différence des deux fréquences, sortie qui est ensuite amenée à l’écouteur (X2). La porte restante d’IC2, IC2D, permet une petite astuce : elle inverse le signal pour l’autre côté de l’écouteur. Ceci double le volume sonore en déplaçant la membrane de l’écouteur à la fois vers l’intérieur et l’extérieur par rapport à sa position de repos. Sans cette astuce, la membrane ne bougerait que dans une seule direction. 
 L’utilisation d’un écouteur tel que celui montré sur la photo est vivement recommandée. Le principe du superhétérodyne, sur lequel le circuit est basé, rend ce circuit très sensible à l’effet Larsen du au couplage entre le microphone X1 et le haut-parleur X2. Cet effet est atténué en plaçant la source sonore directement dans l’oreille. Un autre moyen de réduire ce problème est d’augmenter la valeur de R11 (utilisée pour limiter l’intensité du courant) à 1 MΩ ou de placer le microphone X1 dans un cylindre (par exemple dans un morceau de tube en PVC). Ainsi, on obtient même une sorte de microphone directionnel !
Calibration et utilisation :

Vous n’avez pas besoin d’une chauve-souris pour faire des essais. 
Si vous faites un son du type sssssh ou psssst vous produisez aussi des hautes fréquences inaudibles. Vous pouvez même produire des ondes ultrasonores en claquant des doigts ou en vous frottant les mains (sèches) ! 
Alimentez le détecteur (le circuit nécessite environ 10 mA, qu’une pile de 9 V délivrera aisément) et placez l’écouteur dans votre oreille. Pensez à régler P1 et P2 au maximum de leurs résistances, de sorte que le volume et la fréquence de l’oscillateur soient à leurs minimums. Tournez maintenant le potentiomètre de sensibilité P1 jusqu’à ce que les harmoniques supérieures (qui pourront être produites selon l’une des méthodes précédentes) puissent être clairement perçues. Cela permet une assez bonne calibration du détecteur de chauve-souris. Pour régler le circuit plus finement, approchez-le d’un vieux tube cathodique de télévision.
Les tubes à rayons cathodiques produisent également des ondes ultrasonores. La chasse aux chauves-souris peut maintenant commencer ! Mais gardez à l’esprit qu’il y beaucoup d’autres sources ultrasonores dans la nature, comme les oiseaux ou les criquets. Si vous dirigez le microphone vers une chauve-souris en train de voler, vous devriez entendre des sons proches de clics ou de cliquetis. Si besoin, rajustez le potentiomètre P2. Les chauves-souris sont des espèces officiellement protégées dans la plupart des pays, alors ne les dérangez jamais dans leur vie quotidienne ! 
Une dernière astuce : le détecteur peut être utilisé pour localiser une fuite sur un pneu de vélo ! Un gaz qui s’échappe d’une ouverture étroite produit également des ultrasons. 

Conception : Thomas Scarborough  © Elektor
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