Fledermaus-Check

Die Aufbauanleitung richtet sich speziell an die Kinder, und die technischen Details stehen da nicht im Mittelpunkt. Aber die Eltern wollen vielleicht genauer wissen, wie das funktioniert. Ein genauer Blick auf die Platine zeigt, dass es nun nur noch zwei ICs gibt, den Oszillator NE555 und den Verstärker LM386. Wo ist denn da der Mischer geblieben. der bisher immer mit einem Radio-IC CD2003 realisiert wurde? Diese Aufgabe nimmt der NE555 jetzt ebenfalls wahr, und zwar als schaltender Mischer.

Das Grundprinzip des Fledermausdetektors stammt 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 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.

Das Ultraschallmikrofon ist direkt mit der Basis des Transistors BC547C verbunden. Dieser Vorverstärker bietet eine optimale Anpassung und etwa 100-fache Spannungsverstärkung (40 dB). Eine zweite Stufe verstärkt das Signal noch einmal um 40 dB. Ein paralleler Kondensator am Eingang schwächt eindringende HF-Signale und vermindert die Empfindlichkeit gegen elektromagnetische Störungen. Die Koppelkondensatoren sind mit 1 nF so klein, dass nur hohe Frequenzen ungeschwächt übertragen werden. Dieses Hochpassfilter mindert die Gefahr einer akustischen Rückkopplung.

Der Präzisionstimer NE555 dient zugleich als Oszillator und Mischstufe. Er erzeugt ein einstellbares Rechtecksignal nahe 40 kHz. Mit dieser Frequenz wird ein interner Schalttransistor angesteuert, der das verstärkte Mikrofonsignal periodisch abschaltet und so einen Schaltmischer bildet. Im weiteren Verlauf wird das Signal durch ein zweifaches Tiefpassfilter geleitet, sodass nur noch die durch die Mischung entstandenen niederfrequenten Signale an den Lautstärkeregler gelangen

Der Audioverstärker LM386 liefert eine Ausgangsleistung bis zu 500 mW an den 8-Ohm-Lautsprecher. Die Verstärkung wird mit dem Elko von 10 µF zwischen Pin 1 und Pin 8 auf den maximalen Wert eingestellt. Weil der Schaltmischer keine Verstärkung aufweist sondern das Signal etwas abschwächt, arbeiten die Vorverstärker und der Lautsprecherverstärker mit hoher Verstärkung.