Microfoni audio-ultrasonici
Con una certa lungimiranza il nostro gruppo di ricerca “bioacustica” ha acquisito fin dal 2015 microfoni audio-ultrasonici della Ditta DODOTRONIC. Abbiamo cominciato con il modello Ultramic UM200K con un sampling-rate di 200 K e una risoluzione a 16 bit.
Passando attraverso l’UM250K e l’Ultramic 384K siamo infine approdati all’Ultramic 384K BLE. Ecco una completa descrizione tecnica:
UM384K BLE – Microfono ultrasonico USB per acquisizioni real-time e registrazione autonoma su scheda micro SD.
La configurazione è facilitata attraverso un’apposita app Android che dal cellulare si connette al dispostivo via bluetooth. Progettato e prodotto in Italia dalla Dodotronic, l’Ultramic 384K BLE è un microfono omnidirezionale sensibile alla banda audio e agli ultrasuoni.
Perfetto anche per registrazioni autonome, grazie all’orologio interno programmabile (con batteria tampone) e allo slot per memoria micro SD. Basterà alimentarlo tramite USB, (batteria a 5V) programmarlo secondo lo schema orario preferito, e la scheda eseguirà le registrazioni in autonomia.
Interfaccia USB 2.0 senza necessità di driver dedicati. Utilizza la classe standard UAC 1.1 per la massima compatibilità con computer e tablet.
Funziona come periferica audio sia su computer che su tablet/smartphone Android dotati di cavo OTG.
Amplificazione hardware e guadagno selezionabile su tre livelli.
Così li descrive il collega G.Filippin: <<gli Ultramic 384K BLE hanno una qualità audio molto buona, dal mio punto di vista sono i migliori microfoni sul mercato come rapporto qualità prezzo e flessibilità di utilizzo. Noi li abbiamo “maltrattati” sul Montello durante lo scorso anno e stiamo tirando fuori un sacco di dati interessanti. Per quanto riguarda le modalità di utilizzo in automatico, dipende da quello che si vuole fare, le nostre impostazioni sono Gain 100X (si regola con gli switches montati sul circuito), trigger attivo senza filtro PA, soglia di attivazione -30 dB in modo da non avere troppi file “vuoti”, ma al contempo non perdere i segnali deboli e da quello che stiamo vedendo pare un buon compromesso. Come diceva Andrea noi facciamo produrre al mic file di 3 s perchè ci agevolano l’analisi successiva, ma attenzione, per fare ciò avevamo chiesto a Dodotronic un firmware beta (lo 00.24D) e relativa app per smartphone (v1.07), perchè con il firmware e app di serie il file minimo impostabile era all’epoca di un minuto. ……… Se qualcuno dovesse avere bisogno di queste specifiche posso condividere i relativi software. Con questa particolare impostazione la soglia di disattivazione del trigger diventa ininfluente, perchè una volta innescata la registrazione il microfono è forzato a creare file di un tempo specificato (nel nostro caso 3 s, che è il quantitativo minimo). Per quanto riguarda l’autonomia operativa, tenete conto che con il sampling rate impostato a 384 kHz una micro SD da 32 GB può contenere 11 ore e mezza di registrazioni, naturalmente impostando sampling rate più bassi le ore “stoccabili” aumentano. Ho chiesto a Ivano di inserire nel prossimo firmware il sampling rate di 300K, penso che per certe applicazioni, ad esempio monitoraggi su scala ampia, possa essere vantaggioso. In realtà il limite max per quanto riguarda la micro SD utilizzabile non è 64 GB, ma 512 GB, il limite minimo è 2 GB, attenzione che prima di essere utilizzate le schede devono essere formattate con l’utility gratuita SD card Formatter, altrimenti c’è un grosso rischio che non vi funzioni (è sufficiente formattarle la prima volta, poi potete tranquillamente lavorare con taglia/incolla per svuotarle dai file). Sul fronte batterie considerate che un’ora di funzionamento attivo (cioè di effettiva scansione del trigger e/o registrazione) necessita di circa 100 mAh di energia, noi utilizziamo dei pacchi batterie ricaricabili, al litio e autocostruiti, con una capacità di 7200 mAh e consentono al microfono di lavorare per circa 80 ore (le fasi in cui il mic resta in stand-by sono trascurabili dal punto di vista del consumo). Usando i torcioni tipo D vedo che le Energizer industrial (non ricaricabili) hanno una capacità dichiarata di 20500 mAh, hanno quindi un’autonomia teorica di lavoro di circa 200 ore (le batterie sono 3, ma messe in serie, quindi si somma la tensione e non la capacità…) ). Per la programmazione del microfono si utilizza l’applicazione scaricabile direttamente dal sito Dodotronic (attenzione che gira solo su SO Android!), è molto intuitiva e user friendly, quindi non mi dilungo, attenzione però che per avere il funzionamento ottimale bisogna utilizzare smartphone di marche premium (Samsung, LG, ecc), abbiamo constatato che telefoni di “seconda fascia”, ad esempio Honor, Hauwei et similia spesso non supportano appieno il protocollo BLE, rendendo difficoltosa o impossibile la comunicazione col mic. Come anticipato da Vincenzo, se lo smartphone non funziona per vari motivi, è possibile editare direttamente un file xml prototipo con i parametri opportuni, salvarlo sulla micro SD e configurare così il microfono. Il file può essere scritto con app tipo Blocco Note di Windows o similari, anche direttamente dallo smartphone quando ci si trova sul campo. In definitiva gli smartphone che lavorano meglio con l’Ultramic, sia in modalità automatica che transetto sono i Samsung (attenzione che per poter connettere il microfono al telefono questo DEVE avere la porta USB OTG!). Il microfono in modalità transetto, connesso al telefono e senza micro SD quindi, funziona anche con IOS e relative applicazioni (che non conosco), come applicazione Android per l’utilizzo in transetto consiglio caldamente BatRecorder. Un consiglio: in qualsiasi caso non utilizzate l’inserto con membrana in GoreTex! Serve a garantire l’impermeabilità del microfono, ma è un muro per gli ultrasuoni e più le frequenze sono alte, più il muro diventa spesso! Io trovo che la degradazione del segnale dovuta alla membrana non sia accettabile e infatti col nuovo modello la membrana è avvitabile/svitabile 🙂 . Per ovviare al problema pioggia consiglio di utilizzare dei contenitori, tipo tubo, che proteggano microfono e power bank con il lato sensore aperto. Attenzione però a non incassare il microfono troppo in profondità, altrimenti vi diventa estremamente direzionale, con tutti i problemi del caso, noi del CERC abbiamo messo a punto dei contenitori come quelli della foto, che garantiscono l’impermeabilità dell’insieme microfono/pacco batterie, la direzionalità è minima e si possono facilmente appendere su appigli inaccessibili. Per quanto riguarda l’osservazione di Andrea sulla modalità eterodina di BatRecorder, si tratta di una caratteristica del sensore del mic, che ha una risposta piatta dalle frequenze udibili fino a 60 kHz per poi decrescere, non ci sono filtri hardware per cui anche i suoni vengono captati ottimamente, a volte coprendo gli ultrasuoni dei pipistrelli. BatRecorder ha comunque la banda di ascolto impostabile e questo dovrebbe alleviare il problema. >>
Queste le sue applicazioni:
Bioacustica e Acustica Ambientale:
Detezione, registrazione e analisi in tempo reale di segnali in banda audio e ultrasuoni fino a 190kHz / Studi per la valutazione di incidenza e impatto per impianti industriali su animali sensibili agli ultrasuoni. / Registrazione ed analisi di segnali ultrasonici nei roditori.
Industria:
Ricerca di perdite nelle condotte in pressione / Manutenzione predittiva delle parti in movimento di motori e meccanismi / Detezione di segnali ad alta frequenza in sistemi di alimentazione, in schermi LCD, in turbine e in sistemi di illuminazione.
Video tutorial