di GIAMPAOLO BUZIO
ar
Gil stranissimi segnali naturali degli uccelli:
esaminiamo, con un apparato sperimentale da
autocostruire, alcuni particolari suoni che fuoriescono dalle normali fasce uditive umane. Per esempio le voci dei pipistrelli.
Q
uesu mammiferi sono esseri dal-le caratteristiche a dir poco ec-cezionali, anche se di aspetto poco piacevole, che hanno eccitato la fan-tasia della gente, permeando la loro vita di fantasie e leggende. Sono in-settivori, divorano cioè insetti in vo-lo.La caratteristica inconfondibile di questi animali è il modo con cui iden-tificano e catturano la preda pur es-sendo quasi ciechi.
Durante il volo emettono fasci di oscillazioni ultrasoniche, direziona-te in avanti rispetto alla direzione di volo.
Percepiscono in continuazione, tramite il sistema uditivo, il treno
L'urlo" da loro emesso tramite l'apparato vocale è tale da non di-sturbare la percezione contempora-nea dell'eco.
In pratica, il segnale riflesso è con-tinuamente elaborato dal loro cer-vello in modo tale da avere una vera e propria immagine dell'insetto o del-l'ostacolo davanti al quale essi si tro-vano.
Si pensa che sia simile a quella che appare sugli oscilloscopi delle appa-recchiature radar.
In una frazione di secondo, quin-di, sanno distinguere il muro di una abitazione da una zanzara, che si alzi in volo partendo dal muro.
Per dare un'idea della realtà e
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d'onda di ritorno, che si è riflesso sul-l'oggetto su cui è andato a cadere. Ma fermiamoci un istante a parlare del-l'eco e sulle possibilità umane di ascolto.
Immaginiamo di essere in un corti-le, ad una distanza di almeno dicias-sette metri da un muro.
Se emettiamo un breve suono od un urlo, siamo già in grado di perce-pirne l'eco. Ma se facendo questo, chiudiamo gli occhi, non siamo certo in grado di dire di che oggetto si trat-ta. Non solo. Se ci avviciniamo ad una distanza inferiore ai diciassette metri, non riusciamo a distinguere il suono da noi emesso dall'eco. Que-sto perchè ascoltiamo contempora-neamente entrambi i segnali acustici.
Non cosi avviene con i pipistrelli.
cisione degli studi fatti su questi vola-tili descriverà una mia esperienza personale che conferma quanto ho detto fino ad ora.
Mi trovavo in montagna, era not-te; camminavo in una strada deserta illuminata da alcuni lampioni. Intor-no volteggiavaIntor-no alcuni pipistrelli intenti a catturare insetti che erano attratti dalla luce.
Per osservare le loro reazioni, pro-vai a raccogliere alcune pietre cer-cando di lanciarla nel mucchio di in-setti, accanto ad un lampione.
Ma nessuno dei volatili prestava attenzione aile mie pietre.
Mi stancai e presi la mira in dire-zione di un pipistrello tirando a tutta forza. Lanciai ad una distanza di al-meno otto metri.
SCHEMA ELETTRICO esseri umani distinguere un suono emesso dal suo eco, se non ad una di-stanza di diciassette metri minimi.
Vediamo perchè.
La risposta puè sembrare un po' strana per chi non sa nulla di fisica:
per dare tempo all'oscillazione meccanica (acustica nel nostro ca-so) di raggiungere il corpo che ci sta di fronte (il muro), tramite il mezzo di propagazione (l'aria che c'è fra iioi ed il muro), e ritornare indietro.
Vediamo il "numero magico", 17.
La velocità del suono a 20°C è di cir-ca 340 m/sec.
Si sa che la velocità è uguale a spa-zio diviso tempo.
Affinchè noi possiamo distinguere il suono emesso dall'eco ricevuto deve passare almeno 1 decimo di secon-do. Quindi sostituendo si avrà: 340
= X/0,1 (X sarebbe dunque uguale a 34 metri).
Ma non dimentichiamo che lo spa-zio percorso dal suono è doppio, poichè si ha andata del treno di onde da noi emesse e ritorno delle stesse.
Sarà quindi necessario dividere per 211 risultato ottenuto 34: 2 = 17.
Restai stupefatto. In un attimo l'a-nimale era riuscito ad evitare la pie-tra che era arrivata ad una decina di centimetri dalla sua bocca, picchian-do verso terra precipitosamente.
C'è da chiedersi per quale motivo uno di quegli orribili volatili non si presenti in un centro di intercettazio-ne radar del Ministero della Difesa:
verrebbe assunto immediatamente!
Scherzi a parte veniamo al nostro circuito elettronico.
E' in grado di rendere udibile emesso anche ad una distan-za di trenta metri, trasformandolo in un fischio della frequenza di 4 KHz.
Sarà cosi possibile stabilire la presen-za di questi animali, per poterli osser-vare mentre si nutrono, o mentre spe-cialmente in primavera volano a cop-pia.
L'ascolto dovrà essere fatto al tra-monto oppure all'alba con cielo sere-no.
Vi è anche un altro uso di questo circuito. Lo si puà utiiizzare per veri-ficare il corretto funzionamento dei trasduttori ultrasonici, usati nei tele-comandi, primi fra tutti quelli dei TV color.
Ricordiamo infime che si potrà ve-rificare il funzionamento di impianti antifurto ad ultrasuoni, sempre che funzionanti sulla frequenza di riso-nanza del nostro microfono riceven-te.
Funzionamento Per meglio comprendere il
funziona-mento dividiamo tutto il circuito in tre stadi.
Il primo è costituito dal trasdutto-re fisico-elettrico, cioè il microfono ultrasonico piezoceramico, la cui frequenza di risonanza è fuori dal campo uditivo umano. L'impedenza di questo dispositivo è molto elevata;
per questo motivo è stato necessario l'uso del primo stadio formato dal transistor T 1 e la relativa polarizza-zione. Quest'ultimo ha il compito di abbassare l'impedenza del sistema in, modo da avere un segnale facilmente amplificabile, che puà essere prele-vato sul suo emettitore. La configu-razione circuitale di questo stadio è come si vede dal circuito elettrico, a collettore comune, utilizzante un transistor PNP al silicio a bassissimo rumore.
Segue poi una serie di tre stadi di amplificazione, quasi identici fra di loro, in modo da amplificare le fre-quenze ultrasoniche ricevute ad un adeguato livello di tensione. La con-figurazione circuitale è quella classi-ca dell'emettitore comune. R4, R7 ed R 10 hanno il compito di stabilizzare elettronciamente i dispositivi, men-tre i relativi condensatori elettrolitici hanno il compito di by-pass, cioè di porre dinamicamente a massa l'e-mettitore dei tre transistor.
C2, C4 e C6 sono i relativi conden-satori di accoppiamento.
L'ultimo stadio è formato da un divisore di frequenza costituito da
ULTRASUONI
STAMPATO E COMPONENTI
MK
-I-, -I- 1 1 11
..I. R1 R5 Rb Ra R9 RAi
R2 TT T 7 TT
pc.4 ric
(17
>
E4
(CI Rd
rnc.5 (4)c7
R7 Rttb--/
lcd
EL
•C==..
Can
OUT B.F.