Как сделать ультразвуковой генератор? Описание
Неоднократно каждый из нас слышал выражение «ультразвук» — в данной статье мы рассмотрим что это, как создается, и для чего он нужен.
Понятие «ультразвук»
Ультразвук – это механические колебания, которые находятся значительно выше той области частот, которую слышит ухо человека. Колебания ультразвука чем-то напоминают волну, похожую на световую. Но, в отличие от волн светового типа, которые распространяются только в вакууме, ультразвуку нужна упругая среда – жидкость, газ или любое другое твердое тело.
Основные параметры ультразвука
Основными параметрами ультразвуковой волны принято считать длину волны и период. Время, которое требуется для полного цикла, принято называть периодом волны, измеряется оно в секундах.
Мощнейшим генератором ультразвуковых волн считается УЗ-излучатель. Человеку не под силу слышать ультразвуковую частоту, но его организм способен ее чувствовать. Если говорить другими словами, то человеческое ухо воспринимает ультразвуковую частоту, но участок мозга, отвечающий за слух, не в силах сделать расшифровку этой звуковой волны. Для человеческого слуха неприятна высокая частота, но, если поднять частоту на еще один диапазон, то звук полностью исчезнет — несмотря на то, что в УЗ-частоте он есть. И мозг прилагает усилия, чтобы безуспешно его раскодировать, из-за этого у человека возникает жуткая головная боль, головокружение, тошнота и другие не совсем приятные ощущения.
Генераторы ультразвуковых колебаний используются во всех областях техники и науки. Например, ультразвуку под силу не только постирать белье, но и сваривать металл. В современном мире УЗ активно применяется в сельскохозяйственной технике для отпугивания грызунов, поскольку организм большинства животных приспособлен к общению с себе подобными на ультразвуковой частоте. Также следует сказать, что генератор ультразвуковых волн способен отпугивать и насекомых — сегодня многие производители выпускают такого рода электронные репелленты.
Разновидности ультразвуковых волн
Ультразвуковые волны бывают не только поперечные или продольные, но и поверхностные и волны Лэмба.
Поперечные УЗ волны – это волны, которые движутся перпендикулярно плоскости направления скоростей и смещений частиц тела.
Продольные УЗ волны – это волны, движение которых совпадает с направлением скоростей и смещений частиц среды.
Волна Лэмба – это упругая волна, которая распространяется в твердом слое со свободными границами. Именно в этой волне происходит колебательное смещение частиц как перпендикулярно плоскости пластины, так и в направлении движения самой волны. Именно волна Лэмба – это нормальная волна в платине со свободными границами.
Рэлеевские (поверхностные) УЗ волны – это волны с эллиптическим движением частиц, которые распространяются на поверхности материала. Скорость поверхностной волны составляет почти 90% от скорости движения волны поперечного типа, а ее проникновение в материал равно самой длине волны.
Использование ультразвука
Как уже выше говорилось, разнообразное использование УЗ, при котором применяются самые различные его характеристики, условно можно разделить на три направления:
- получение информации;
- активное воздействие на вещество;
- обработка и передача сигналов.
Следует учитывать, что при каждом конкретном применении необходимо выбирать УЗ определенного частотного диапазона.
Воздействие ультразвука на вещество
Если материал или вещество попадает под активное воздействие УЗ-волн, то это приводит к необратимым в нем изменениям. Это обусловлено нелинейными эффектами в звуковом поле. Такой тип воздействия на материал популярно в промышленной технологии.
Получение информации при помощи УЗ-методов
Ультразвуковые методы сегодня широко применяются в различного рода научных исследованиях для тщательного изучения строения и свойств веществ, а также для полного понимания проходящих в них процессов на микро- и макроуровнях.
Все эти методы главным образом основаны на зависимости скорости распространения и затухания акустических волн от происходящих в них процессах и от свойств веществ.
Обработка и передача сигналов
Ультразвуковые генераторы используются для преобразования и аналоговой обработки различного рода электрических сигналов во всех отраслях радиоэлектроники и для контроля световых сигналов в оптике и оптоэлектронике.
Ультразвуковой излучатель своими руками
В современном мире ультразвуковой генератор используется достаточно широко. Например, в промышленности ультразвуковые ванны используются для быстрой и качественной очистки чего-либо. Следует сказать, что такой метод очистки зарекомендовал себя только с лучшей стороны. Сегодня ультразвуковой генератор набирает популярность в использовании и в других целях.
Сборка схемы УЗГ для отпугивания собак
Многие жители мегаполисов страны ежедневно сталкиваются с довольно-таки ощутимой проблемой встречи стаи бродячих собак. Заранее предугадать поведение стаи невозможно, поэтому здесь придет в помощь УЗГ.
В данной статье мы с вами разберем как сделать ультразвуковой генератор своими руками.
Для создания УЗГ в домашних условиях потребуются такие детали:
- печатная плата;
- миркосхема;
- радиотехнические элементы.
Самостоятельно собрать схему не составит большого труда. Для того чтобы была возможность управлять импульсами, следует закрепить при помощи паяльника к конкретным ножкам микросхемы радиодетали.
Разберем конструкцию генератора ультразвуковой частоты высокой мощности. В качестве генератора УЗ-частоты работает микросхема D4049, которая имеет 6 логическиХ интерторов.
Зарубежную микросхему можно заменить на аналог отечественного производства К561ЛН2. Для подстройки частоты требуется регулятор 22к, при помощи его УЗ можно снижать до слышимой частоты. На выходной каскад, благодаря 4-м биополярным транзисторам со средней мощностью, поступают сигналы с микросхемы. Особого условия по выбору транзисторов нет, здесь главное выбрать максимально близкие по параметрам комплементарные пары.
Практически любая ВЧ-головка, которая имеет мощность от 5 ватт, может быть использована в качестве излучателя. Идеальным вариантом станут отечественные головки типа 10ГДВ-6, 10ГДВ-4 или 5ГДВ-6, их с легкостью можно найти во всех акустических системах производства СССР.
Сделанную своими руками схему генератора УЗ осталось только спрятать в корпус. Контролировать мощность ультразвукового генератора поможет металлический рефлектор.
Схема ультразвукового генератора
В современном мире для отпугивания собак, насекомых, грызунов, а также для высококачественной стирки принято использовать генератор ультразвуковой. УЗГ также используется для того, чтобы значительно сократить временные затраты при промывке и травлении печатных плат. Химические процессы в жидкости протекают значительно быстрее благодаря кавитации.
В основе схемы УЗГ состоят два импульсных генератора прямоугольной формы и усилитель мощности мостового вида. На логических элементах типа DD1.3 и DD1.4 устанавливается перестраиваемый генератор импульсов УЗ частоты формы меандр. Следует помнить, что его рабочая частота напрямую зависит только от общей сопротивляемости резисторов R4 и R6, а также от емкости конденсатора С3.
Запомните правило: чем меньше частота, тем больше сопротивление этих резисторов.
На элементах DD1.1 и DD1.2 сделан генератор НЧ, который имеет рабочую частоту 1 Гц. Между собой генераторы связаны при помощи резисторов R3 и R4. Для того чтобы достичь плавного изменения частоты высокочастотного генератора нужно использовать конденсатор С2. Здесь также следует запомнить один секрет – если конденсатор С2 зашунтировать с помощью переключателя SA1, то частота генератора высоких частот станет постоянной.
Использование ультразвука: широчайшая сфера применения
Как все мы знаем, ультразвук в современном мире где только не используется. Наверняка каждый из нас хоть раз в жизни проходил процедуру УЗИ (ультразвукового исследования). Следует добавить, то именно благодаря УЗИ доктора могут обнаружить возникновение заболеваний органов человека.
Ультразвук активно применяется в косметологии для эффективного очищения кожного покрова не только от грязи и жира, но и от эпителия. К примеру, ультразвуковой фонофорез успешно используется в салонах красоты как для питания и очищения, так и для увлажнения и омоложения кожного покрова. Методика применения УЗ-фонофореза усиляет за счет действия ультразвуковой волны защитные механизмы кожи. Косметические процедуры с применением ультразвука считаются универсальными и подходят для всех типов кожи. Ультразвуковой фонофорез вторит чудеса!
Ультразвуковой генератор пара активно используется не только в турецких хаммамах, финских саунах, но и в наших современных русских банях. Благодаря пару наше тело эффективно очищается от невидимой грязи, наш организм избавляется от токсинов и шлаков, оздоравливаются кожа и волосы, пар положительно влияет на органы дыхания человека.
Генераторы искусственного тумана активно используются для повышения влажности воздуха в помещениях, что благотворно влияет на климат в квартире. Особенно актуальным это стает в холодное время года, когда централизованное отопление пересушивает воздух. Используют генераторы искусственного тумана как в жилых помещениях, так и террариуме или зимнем саду. Специалисты советуют иметь ультразвуковой генератор тумана людям с заболеваниями дыхательных путей или склонными к аллергическим заболеваниям.
Вывод
В домашнем использовании ультразвуковой генератор пара или тумана – это очень полезный прибор, который не только создаст комфорт и уют, но и сможет обогатить воздух невидимыми глазу витаминами, легкими отрицательными аэроионами, которых так много на морском берегу, в горах или в лесу и крайне мало внутри наших квартир. А это, в свою очередь, будет способствовать повышению эмоционального состояния и улучшению здоровья.
Ультразвуковой генератор тумана
Не спорю, можно купить уже готовый ультразвуковой увлажнитель было бы быстрее, но у меня так сложилось по запчастям, что он вышел сам собой. В статье я покажу, как и из чего сделал его я, а в конце, расскажу, как бы я сделал его сейчас, основываясь на опыте теперешней обкатке.
В марте ко мне прибыл ультразвуковой распылитель в пластмассовом корпусе, я специально готовился к лету, конструкция была собрана, но однажды, встроенный в ультразвуковою головку датчик уровня не сработал, и как следствие работы на сухую – корпус датчика оплавился, а местами и прогорел, правда, заметил я это не сразу — обошлось.
Неделю назад, ко мне пришла ультразвуковая головка уже в металлическом корпусе, а значит, всю конструкцию мне пришлось разобрать и пересобрать заново.
Понадобится
В наличии у меня были:
- — офисное ведро емкостью 10 литров;
- — блок питания на 12 вольт;
- — ультразвуковой распылитель в металлическом корпусе;
- — черная монтажная коробочка размерами 100 x 60 x 25 мм;
- — любой повышающий модуль, у меня оказался модуль Xl6009;
- — регулятор оборотов 12 вольт;
- — турбинка;
- — выключатель питания, несколько гнезд и штекеров к ним;
- — подручная мелочь появлялась в процессе сборки;
- — а также – корпус от неисправного регулятора оборотов – его вы увидите далее.
Визуальная схема соединения
Мне пришлось постараться, что бы все это не выглядело кашей и было удобным для восприятия.
- — входные 12 вольт повышается модулем до 22 вольт и подается на ультразвуковой распылитель;
- — так же, входные 12 вольт подаются на регулирующий обороты вентилятора блок;
- — оба они соединены параллельно и через общий выключатель питания подключены к входному гнезду.
Готовый регулятор оборотов сразу пришел ко мне неисправным, и как бывает, отложился в кучку «до лучших времен», в дело пошел его корпус с четырьмя удобными отверстиями для крепления. Вы видите, что случилось с начинкой. Некоторое время, ток был настолько высок, что проводки, ведущие к гнезду на ультразвуковую головку, прогорели и расплавились. Однако, оба модуля оказались исправными и потребовалось только заменить проводку.
В торце офисной корзины, мной были просверлены четыре отверстия для установки винтов к которым крепился блок управления, еще ниже, вы видите отверстие для пропуска провода идущего к ультразвуковой головке.
Первый вариант, я собирал второпях, и такое решение выявило свои недостатки. Если взглянуть внутрь корзины, то видно, что головки винтов подвергались коррозии.
Что бы избавиться от ржавчины, потребовалось ее преобразовать тампонами смоченными крепким раствором пищевой лимонной кислоты
После чистки зубной щеточкой и сушки, головки были залиты прозрачным акриловым клеем из строительного магазина.
Узел вентилятора
Он должен быть полностью защищен от брызг и после короткого обдумывания, я решил применить центробежную турбинку которую вклеил в черную пластиковую коробочку на полосках двустороннего монтажного скотча на основе 1 мм.
Через меньшее отверстие на нижней крышке коробочки, воздух подается внутрь корзины. Обратите внимание на то что, заборное отверстие на верхней стороне коробочки и выпускное на нижней, будут распложены оппозитно друг другу. Тем самым, никакие брызги не смогут добраться до двигателя турбины. По периметру получившегося узла, я наклеил уплотняющую ленту, применяемую герметизации проемов открывающихся пластиковых окон, а к самой турбине, был подпаян отрезок витого шнура со штекеров на конце. Паянные контакты были герметизированы горячим клеем.
Узел крышки
Обратная сторона.
Крышка офисного ведра, как вы знаете, снабжена вращающимся клапаном, и он, доставил мне больше всего неудобств.
- — вначале, я наметил и проделал отверстие для выхода водяного тумана;
- — затем, я дремлем вырезал прямоугольное окно для узла вентилятора;
- — чтобы застопорить клапан, по всей внутренней площади крышки, я на водостойкий клей наклеил заготовку из поролона;
- — заготовку, для того чтобы она не травила пар, пришлось хорошо увлажнить тем же клеем в несколько приемов;
- — после высыхания, на почти водоотталкивающую поролоновую заготовку, я наклеил заготовку из обрезка линолеума.
В срезе, вы можете видеть, какой сандвич вышел:
Крышка с лицевой стороны. В отверстие для выпуска мороси, вставлена половинка от шоколадного яйца. С некоторым усилием, она может вращаться. Советую прожечь в ней отверстия только на одной стороне, чтобы поток холодного пара можно было направить в сторону от узла вентилятора и воздухозаборного отверстия.
В итоге, общий вид отмытой офисной корзины без установленного узла вентилятора вот такой.
Для придания менее колхозного вида, по контуру щели вращающегося клапана я наклеил оставшуюся гермоленту.
Узел поплавка
Круглый поплавок я вырезал из вспененного полиэтилена, в раму из такого материала «одевают» дисплеи и телевизоры.
В поплавок вставлен стаканчик из-под йогурта, в который, будет вставлен ультразвуковой распылитель.
Первые испытания тут же показали, что ультразвуковая головка должна быть утоплена под поверхностью воды, на глубину фаланги пальца, но при этом, отдельные брызги таки вылетали из фонтанчика тумана. Потому пришлось подумать о каплегасителе. Он сделан из крышки баллона с монтажной пеной, и на счастье, он имел ушко с отверстием для пеноподающей трубки.
Следы ржавчины объясняются тем, что вместо нейлоновых кабельных стяжек, я использовал металлический штифт, и после замачивания в лимонной кислоте, при окончательной сборке, я стану применять именно их.
Собственно, всё – уборка закончена, далее пойдет серия фотографий с пояснениями, на которых вы увидите процесс окончательной компиляции запчастей.
За ней, я поделюсь мыслями о том, что я сделал бы иначе и видео работы увлажнителя в сборе.
Узел электроники
Провода были перепаяны. При этом, слева, вы видите гнездо для подключения вентиля торного блока.
И крышка закрыта. Два нижних гнезда. Правое, выход на ультразвуковую головку, левое гнездо предназначается для подсоединения внешнего блока питания +12 вольт.
Ультразвуковая головка и система поплавка
Мне пришлось обрезать штатный провод из-за его плохой гибкости и срастить его с гибкими проводниками в силиконовой оболочке. Места пайки были щедро герметизированы горячим клеем. И, обратите внимание – провод пропущен через силиконовую крышечку которой укупоривают баночки с антибиотиками.
Вы видели сквозное отверстие в офисной корзине, крышечка с проводом по ее центру будет вставлена в него, что послужит не только препятствием для выхода мелкодисперсного тумана, но и позволит извлекать весь этот узел не перекусывая проводников.
А вот плавающую платформу пришлось полностью изменить. Металлический распылитель оказался тяжелым для нее и плавучесть была отрицательная.
Я взял, как вы видите пенопласт, мне повезло, это плотный пенопласт от пенопластовой же коробочки размером по ширине 24 мм и по сторонам 100 на 115 мм.
Корзиночку для ультразвуковой головки тоже пришлось заменить на целый стаканчик из-под йогурта. Распылитель был плотно вдавлен в стаканчик до дна, и паяльником, были прожжены отверстия для доступа воды внутрь этой небольшой емкости.
Вам придется экспериментальным путем выяснить плавучесть платформы, но скажу сразу – альтернативы пенопласту – нет.
Тестовый прогон
В корзину налита вода, ультразвуковой узел опущен на поверхность, штекер ультразвукового узла через силиконовую крышечку прошел стенку офисной корзины насквозь. Так же вы видите, что по внутреннему периметру корзины, наклеен всё тот же герметизирующий шнур.
Система на средних оборотах.
Потребление системы составило на максимальных оборотах вентилятора и при внешнем источнике питания 12V — 1.92A. Без вентилятора 1.72A.
Чтобы я изменил теперь.
Во-первых – крышка, мне кажется вышла не совсем удачно. Поднимитесь вверх до картинки, на которой я показал перевернутую крышку. Будет лучше, если из цельного листа пластика, вы вырежете заготовку размеров с внутренний бортик (ступеньку) крышки. После проклейки и проверки на герметизацию, узел вентилятора можно разместить в образовавшемся месте под вращающимся клапаном крышки офисной корзины. Думаю, что там же хватило места и для другой электроники. Какой?
Например – датчика влажности. Есть модули с датчиками влажности совмещенными с реле, и после калибровки и установки модуля на влажность 40% можно будет забыть об играх с выключателем. Влажность всегда будет автоматически поддерживаться на оптимальном уровне.
Во-вторых, — система безопасности. Я догадываюсь, отчего прогорел прежний генератор тумана в пластиковом корпусе. На нем (как и на этом), в виде скобки установлен датчик емкости и вероятно, генератор тумана из-за своей легкости перекосило – датчик емкости оказался в воде, а пьезо-мембрана оказалась частью в воздухе, что и привело к перегреву всей головки. На микросхеме TTP223 выпускают компактные датчики емкости, его можно и нужно наклеить на минимальном уровне воды в корзине с внешней стороны, при котором гарантированно, эта ультразвуковая головка, пусть и тяжелая, но все равно, была бы в воде. Сам датчик, может управлять повышающим модулем, у повышающего модуля есть управляемый вход.
В-третьих, повышающий модуль может быть и дешевле, не обязательно такой, который использовал я – больше ничего под рукой не было.
Примерная стоимость всего набора:
- — офисная корзина – 2.5 долларов.
- — ультразвуковой распылитель – 5.6 долларов.
- — повышающий модуль Xl6009, который может быть и другим — 0.80 долларов.
- — турбинка – 1.43 долларов.
- — черная коробочка 100x60x25 мм – 1.08 долларов.
- — готовый регулятор оборотов – 1.32 долларов.
Итого: примерно 12 долларов.
Все остальное у меня было в наличии. Я считаю, что эта самоделка, не претендующая на центр праздничного стола как самовар, тем не менее, имеет все необходимые потребительские качества, которые за эти деньги, в готовом варианте скорее всего не найти.
Спасибо за внимание.
Руслан.
Смотрите видео работы
Ультразвуковая пушка своими руками | all-he
Сегодня в сети можно найти огромное количество конструкций ультразвуковых генераторов, но я бы хотел поделиться конструкцией самого простого и доступного из них.
Ультразвуковая пушка собрана своими руками всего на двух логических инверторах и имеет минимальное количество комплектующих компонентов. Не смотря на простоту сборки, конструкция достаточно мощная и может применяться против пьяных алкашей, собак или подростков, которые засиживаются и поют в чужих подъездах.
Схема ультразвуковой пушки
Для генератора подойдут микросхемы СD4049 (HEF4049), CD4069, или отечественные микросхемы К561ЛН2, К176ПУ1, К176ПУ3, К561ПУ4 или любые другие микросхемы стандартной логики с 6-ю или 4-я логическими инверторами, но придется менять цоколевку.
Наша схема ультразвуковой пушки выполнена на микросхеме HEF4049. Как уже было сказано, нам нужно задействовать всего два логических инвертора, а какие из шести инверторов задействовать – вам решать.
Сигнал с выхода последней логики усиливается транзисторами. Для раскачки последнего (силового) транзистора в моем случае применены два маломощных транзистора КТ315, но выбор огромный, можно ставить любые NPN транзисторы малой и средней мощности.
В качестве излучателя можно использовать любые СЧ и ВЧ головки с мощностью 3-20 Ватт, можно также задействовать пьезоизлучатели от сирен (как в моем случае).
Подбором конденсатора и сопротивления подстроечного резистора — настраивается частота.
Такая ультразвуковая пушка собранная своими руками вполне подойдет для охраны дачной территории или частного дома.
Собирайте, тестируйте, радуйтесь — но будьте предельно осторожны, а я с вами прощаюсь, но ненадолго — АКА КАСЬЯН.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Схема ультразвукового генератора | для увлажнителя воздуха
Практическое использование ультразвука нашло широкое применение во многих областях человеческой деятельности. В зависимости от частоты колебаний ультразвук может разрушать, разделять, нагревать, плавить, отражаться, и при этом оставаться неслышимым для человека. Несмотря на то что ультразвуковые колебания открыты человеком очень давно, применять его начали сравнительно недавно, не считая свисток Гальтона, который с 1883 года использовался для подачи сигнала охотничьим собакам.
Применение ультразвука
Сегодня ультразвук используется как минимум в 11 направлениях:
- Медицина: диагностика, терапия.
- Промышленность (резка).
- Климатическая техника.
- Приготовление смесей (гомогенизация).
- В биологии (разделение клеток).
- Для очистки воды (кавитационная эрозия).
- Эхолокация.
- Расходометрия.
- Дефектоскопия.
- Ультразвуковая сварка.
- Гальванотехника.
В повседневной жизни практически каждый человек сталкивался с ультразвуковой техникой. Это УЗИ, эхолот, ультразвуковой увлажнитель воздуха, табулятор и др. Частотой колебаний ультразвуковых волн считается от 20 КГц, что за краем восприятия человеческого слуха. Тем не менее многие животные его слышат, подают друг другу сигналы и даже используют для эхолокации.
Современные источники ультразвука
Не считая природных источников, в современной ультразвуковой технике используются генераторы ультразвука. Такой генератор состоит из трех основных узлов – это задающий генератор высоких частот, усилитель и излучатель. Для наглядности можно рассмотреть устройство ультразвукового увлажнителя воздуха. В данной технике, кроме ультразвукового генератора, применяется нагнетатель (вентилятор центробежного типа). Ультразвук разбивает воду на мелкую дисперсию, а вентилятор выдувает ее через сопло. На фото показаны главные элементы схемы.
Справа вверху излучатель, внизу задающий генератор, слева внизу усилитель с регулятором мощности, а слева вверху вентилятор.
Коммутируются элементы следующим образом.
В заводских моделях схема ультразвукового генератора и пьезокерамический излучатель компактно устроены на одной плате.
Принципиальная схема выглядит так.
Еще одним наглядным примером является схема ультразвукового генератора на 40 КГц, предназначенного для отпугивания грызунов.
Если для увлажнителя частота ультразвука составляет 1,7 МГц, то здесь при частоте всего 40КГц в качестве излучателя можно применить высокочастотный динамик 4ГД-1.
Похожая схема для табулятора (ультразвукового ингалятора)
Усилитель
Выходной каскад изготавливается на силовых транзисторах и в зависимости от мощности УЗ-генератора может быть выполнен по двухтактной схеме, по схеме полумоста или по мостовой.
Двухтактный до 100 Вт
В данной схеме напряжение питания выбирается по условию Е< Uk/2.
Где Е- напряжение питания.
Uk-максимально допустимое напряжение на коллекторе (или стоке) транзистора.
Полумостовой до 300 Вт
Здесь источник питания подключен к мосту, где транзисторы подключаются между точками, обозначенными на схеме «вг». При этом выходной транзистор подключен к точкам «аб». На транзисторы Т1 и Т2 подаются импульсы возбуждения в противофазе с трансформатора Тр1. Так как на транзисторе падает напряжение питания Е, требуется чтобы Е< Uk.
Мостовой более 300 Вт
Здесь выходной каскад УЗ-генератора выполнен из четырех транзисторов. Выходной транзистор подключен в диагональ «вг», а источник питания – «аб». Напряжение базы подается на плечи моста Т1-Т4 так, что когда Т1 и Т3 открыты, то Т2 и Т4 закрыты и потом наоборот. Это переключение приводит к четырехкратному повышению выделяемой мощности в нагрузке по сравнению с мощностью отдаваемой одним транзистором. Напряжение питания выбирается из условия Е < Uk.
Сложение мощностей
Эта схема применяется для больших мощностей
Схема работает по принципу сложения мощности полумостовых ячеек. Количество ячеек может быть разным и чем их больше, тем выше выходная мощность. Суммирование мощности происходит на выходном трансформаторе Тр2. Напряжение питания для данной схемы выбирается из условия Е< n*Uk.
Читайте также:
ИЗЛУЧАТЕЛЬ УЛЬТРАЗВУКА
УЗ излучатель — это генератор мощных ультразвуковых волн. Как мы знаем, ультразвуковую частоту человек не слышит, но организм чувствует. Иными словами ультразвуковая частота воспринимается человеческим ухом, но определенный участок мозга, отвечающий за слух, не может расшифровать данные звуковые волны. Те, кто занимаются построением аудио систем должны знать, что высокая частота очень неприятна для нашего слуха, но если поднять частоту на еще высокий уровень (УЗ диапазон) то звук исчезнет, но на самом деле он есть. Мозг попытается безуспешно раскодировать звук, в следствии этого возникнет головная боль, тошнота, рвота, головокружение и т.п.
Ультразвуковая частота давно применяется в самых разных областях науки и техники. При помощи ультразвука можно сваривать металл, провести стирку и многое другое. Ультразвук активно применяется для отпугивания грызунов в сельскохозяйственной технике, поскольку организм многих животных приспособлен к общению с себе подобными на УЗ диапазоне. Есть данные и про отпугивание насекомых с помощью УЗИ генераторов, многие фирмы выпускают такие электронные репелленты. А мы предлагаем вам самостоятельно собрать такой прибор, по приведённой схеме:
Рассмотрим конструкцию достаточно простой УЗ пушки высокой мощности. Микросхема D4049 работает в качестве генератора сигналов ультразвуковой частоты, она имеет 6 логических инверторов.
Микросхему можно заменить на отечественный аналог К561ЛН2. Регулятор 22к нужен для подстройки частоты, ее можно снижать до слышимого диапазона, если резистор 100к заменить на 22к, а конденсатор 1,5нФ заменить на 2,2-3,3нФ. Сигналы с микросхемы подаются на выходной каскад, который построен всего на 4-х биполярных транзисторах средней мощности. Выбор транзисторов не критичен, главное подобрать максимально близкие по параметрам комплементарные пары.
В качестве излучателя можно использовать буквально любые ВЧ головки с мощностью от 5 ватт. Из отечественного интерьера можно использовать головки типа 5ГДВ-6, 10ГДВ-4, 10ГДВ-6. Такие ВЧ головки можно найти в акустических системах производства СССР.
Осталось только оформить все в корпус. Для направленности УЗ сигнала нужно использовать металлический рефлектор.
Как изготовить ультразвуковой генератор? Описание
Неоднократно каждый из нас слышал выражение «ультразвук» — в данной статье мы рассмотрим что это, как создается, и для чего он нужен.
Понятие «ультразвук»
Ультразвук – это механические колебания, которые находятся значительно выше той области частот, которую слышит ухо человека. Колебания ультразвука чем-то напоминают волну, похожую на световую. Но, в отличие от волн светового типа, которые распространяются только в вакууме, ультразвуку нужна упругая среда – жидкость, газ или любое другое твердое тело.
Основные параметры ультразвука
Основными параметрами ультразвуковой волны принято считать длину волны и период. Время, которое требуется для полного цикла, принято называть периодом волны, измеряется оно в секундах.
Мощнейшим генератором ультразвуковых волн считается УЗ-излучатель. Человеку не под силу слышать ультразвуковую частоту, но его организм способен ее чувствовать. Если говорить другими словами, то человеческое ухо воспринимает ультразвуковую частоту, но участок мозга, отвечающий за слух, не в силах сделать расшифровку этой звуковой волны. Для человеческого слуха неприятна высокая частота, но, если поднять частоту на еще один диапазон, то звук полностью исчезнет — несмотря на то, что в УЗ-частоте он есть. И мозг прилагает усилия, чтобы безуспешно его раскодировать, из-за этого у человека возникает жуткая головная боль, головокружение, тошнота и другие не совсем приятные ощущения.
Генераторы ультразвуковых колебаний используются во всех областях техники и науки. Например, ультразвуку под силу не только постирать белье, но и сваривать металл. В современном мире УЗ активно применяется в сельскохозяйственной технике для отпугивания грызунов, поскольку организм большинства животных приспособлен к общению с себе подобными на ультразвуковой частоте. Также следует сказать, что генератор ультразвуковых волн способен отпугивать и насекомых — сегодня многие производители выпускают такого рода электронные репелленты.
Разновидности ультразвуковых волн
Ультразвуковые волны бывают не только поперечные или продольные, но и поверхностные и волны Лэмба.
Поперечные УЗ волны – это волны, которые движутся перпендикулярно плоскости направления скоростей и смещений частиц тела.
Продольные УЗ волны – это волны, движение которых совпадает с направлением скоростей и смещений частиц среды.
Волна Лэмба – это упругая волна, которая распространяется в твердом слое со свободными границами. Именно в этой волне происходит колебательное смещение частиц как перпендикулярно плоскости пластины, так и в направлении движения самой волны. Именно волна Лэмба – это нормальная волна в платине со свободными границами.
Рэлеевские (поверхностные) УЗ волны – это волны с эллиптическим движением частиц, которые распространяются на поверхности материала. Скорость поверхностной волны составляет почти 90% от скорости движения волны поперечного типа, а ее проникновение в материал равно самой длине волны.
Использование ультразвука
Как уже выше говорилось, разнообразное использование УЗ, при котором применяются самые различные его характеристики, условно можно разделить на три направления:
- получение информации;
- активное воздействие на вещество;
- обработка и передача сигналов.
Следует учитывать, что при каждом конкретном применении необходимо выбирать УЗ определенного частотного диапазона.
Воздействие ультразвука на вещество
Если материал или вещество попадает под активное воздействие УЗ-волн, то это приводит к необратимым в нем изменениям. Это обусловлено нелинейными эффектами в звуковом поле. Такой тип воздействия на материал популярно в промышленной технологии.
Получение информации при помощи УЗ-методов
Ультразвуковые методы сегодня широко применяются в различного рода научных исследованиях для тщательного изучения строения и свойств веществ, а также для полного понимания проходящих в них процессов на микро- и макроуровнях.
Все эти методы главным образом основаны на зависимости скорости распространения и затухания акустических волн от происходящих в них процессах и от свойств веществ.
Обработка и передача сигналов
Ультразвуковые генераторы используются для преобразования и аналоговой обработки различного рода электрических сигналов во всех отраслях радиоэлектроники и для контроля световых сигналов в оптике и оптоэлектронике.
Ультразвуковой излучатель своими руками
В современном мире ультразвуковой генератор используется достаточно широко. Например, в промышленности ультразвуковые ванны используются для быстрой и качественной очистки чего-либо. Следует сказать, что такой метод очистки зарекомендовал себя только с лучшей стороны. Сегодня ультразвуковой генератор набирает популярность в использовании и в других целях.
Сборка схемы УЗГ для отпугивания собак
Многие жители мегаполисов страны ежедневно сталкиваются с довольно-таки ощутимой проблемой встречи стаи бродячих собак. Заранее предугадать поведение стаи невозможно, поэтому здесь придет в помощь УЗГ.
В данной статье мы с вами разберем как сделать ультразвуковой генератор своими руками.
Для создания УЗГ в домашних условиях потребуются такие детали:
- печатная плата;
- миркосхема;
- радиотехнические элементы.
Самостоятельно собрать схему не составит большого труда. Для того чтобы была возможность управлять импульсами, следует закрепить при помощи паяльника к конкретным ножкам микросхемы радиодетали.
Разберем конструкцию генератора ультразвуковой частоты высокой мощности. В качестве генератора УЗ-частоты работает микросхема D4049, которая имеет 6 логическиХ интерторов.
Зарубежную микросхему можно заменить на аналог отечественного производства К561ЛН2. Для подстройки частоты требуется регулятор 22к, при помощи его УЗ можно снижать до слышимой частоты. На выходной каскад, благодаря 4-м биополярным транзисторам со средней мощностью, поступают сигналы с микросхемы. Особого условия по выбору транзисторов нет, здесь главное выбрать максимально близкие по параметрам комплементарные пары.
Практически любая ВЧ-головка, которая имеет мощность от 5 ватт, может быть использована в качестве излучателя. Идеальным вариантом станут отечественные головки типа 10ГДВ-6, 10ГДВ-4 или 5ГДВ-6, их с легкостью можно найти во всех акустических системах производства СССР.
Сделанную своими руками схему генератора УЗ осталось только спрятать в корпус. Контролировать мощность ультразвукового генератора поможет металлический рефлектор.
Схема ультразвукового генератора
В современном мире для отпугивания собак, насекомых, грызунов, а также для высококачественной стирки принято использовать генератор ультразвуковой. УЗГ также используется для того, чтобы значительно сократить временные затраты при промывке и травлении печатных плат. Химические процессы в жидкости протекают значительно быстрее благодаря кавитации.
В основе схемы УЗГ состоят два импульсных генератора прямоугольной формы и усилитель мощности мостового вида. На логических элементах типа DD1.3 и DD1.4 устанавливается перестраиваемый генератор импульсов УЗ частоты формы меандр. Следует помнить, что его рабочая частота напрямую зависит только от общей сопротивляемости резисторов R4 и R6, а также от емкости конденсатора С3.
Запомните правило: чем меньше частота, тем больше сопротивление этих резисторов.
На элементах DD1.1 и DD1.2 сделан генератор НЧ, который имеет рабочую частоту 1 Гц. Между собой генераторы связаны при помощи резисторов R3 и R4. Для того чтобы достичь плавного изменения частоты высокочастотного генератора нужно использовать конденсатор С2. Здесь также следует запомнить один секрет – если конденсатор С2 зашунтировать с помощью переключателя SA1, то частота генератора высоких частот станет постоянной.
Использование ультразвука: широчайшая сфера применения
Как все мы знаем, ультразвук в современном мире где только не используется. Наверняка каждый из нас хоть раз в жизни проходил процедуру УЗИ (ультразвукового исследования). Следует добавить, то именно благодаря УЗИ доктора могут обнаружить возникновение заболеваний органов человека.
Ультразвук активно применяется в косметологии для эффективного очищения кожного покрова не только от грязи и жира, но и от эпителия. К примеру, ультразвуковой фонофорез успешно используется в салонах красоты как для питания и очищения, так и для увлажнения и омоложения кожного покрова. Методика применения УЗ-фонофореза усиляет за счет действия ультразвуковой волны защитные механизмы кожи. Косметические процедуры с применением ультразвука считаются универсальными и подходят для всех типов кожи. Ультразвуковой фонофорез вторит чудеса!
Ультразвуковой генератор пара активно используется не только в турецких хаммамах, финских саунах, но и в наших современных русских банях. Благодаря пару наше тело эффективно очищается от невидимой грязи, наш организм избавляется от токсинов и шлаков, оздоравливаются кожа и волосы, пар положительно влияет на органы дыхания человека.
Генераторы искусственного тумана активно используются для повышения влажности воздуха в помещениях, что благотворно влияет на климат в квартире. Особенно актуальным это стает в холодное время года, когда централизованное отопление пересушивает воздух. Используют генераторы искусственного тумана как в жилых помещениях, так и террариуме или зимнем саду. Специалисты советуют иметь ультразвуковой генератор тумана людям с заболеваниями дыхательных путей или склонными к аллергическим заболеваниям.
Вывод
В домашнем использовании ультразвуковой генератор пара или тумана – это очень полезный прибор, который не только создаст комфорт и уют, но и сможет обогатить воздух невидимыми глазу витаминами, легкими отрицательными аэроионами, которых так много на морском берегу, в горах или в лесу и крайне мало внутри наших квартир. А это, в свою очередь, будет способствовать повышению эмоционального состояния и улучшению здоровья.
