Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Ультразвуковой генератор

Ультразвуковой генератор 1

Радиолюбительские устройства на микросхеме КМОП 4093Устройства для звуковых и радиочастот

Некоторые птицы, а также собаки, мыши, крысы, летучие мыши и другие животные могyт слышать звуки с частотами до 40000 Гц.
Схема, предложенная здесь, издает непрерывный ультразвук частотой выше воспринимаемой человеком в диапазоне между 18000 и 40000 Гц.
Устройство может быть использовано для лечения собак и других животных, в биологических экспериментах и для многих других целей.

Рекомендуемый пьезодинамик отдает максимальную выходную мощность в диапазоне частот между 700 и 3000 Гц;
он также будет работать на более высоких частотах, но с меньшей мощностью.

Рекомендуемые источники питания — четыре пальчиковых батарейки или одна (батарейка или аккумулятор) на 9 В. Потребляемый ток очень мал.

Схема (рис. 1) генерирует сигнал частотой от 18000 до 40000 Гц, но вы можете легко поменять этот диапазон подбором емкости конденсатора С1 или резистора R1.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор
Диапазон номиналов емкости С1 — от 470 пФ до 0,001 мкФ, сопротивление резистора R1 можно увеличивать до 100 кОм. Верхняя граница генерируемых ИС 4093 частот — 500 кГц.

Перечень элементов приведен в таблице.

Схема может быть помещена в небольшой пластмассовый корпус. динамик закрепляется па передней панели.

Ультразвуковой генератор 1.
Эта схема работает в диапазоне частот от 18 до 40 кГц
ОбозначениеОписание
IC1Интегральная схема КМОП 4093
Х1Пьезодинамик или пьезонаушник
R1Потенциометр или подстроечный резистор, 22 кОм
R2Резистор, 22 кОм, 0,25 Вт, 5%
С1Пленочный или керамический конденсатор, 1200 пФ
С2Электролитический конденсатор, 100 мкФ, 12 В
S1Однополюсный выключатель
B1Четыре пальчиковых батарейки (6 В) или аккумулятор (9 В)

Ультразвуковой генератор второй вариант

С помощью двух ИС 4093 можно изготовить мощный ультразвуковой генератор,
как показано на рисунке.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор В качестве нагрузки в схеме используется пьезодинамик или
пьезонаушник на десятки милливатт. Генератор работает в частотном диапазоне между
18000 и 40000 Гц.

Ультразвуковой генератор 2

Частота может варьироваться путем изменения емкости С2.
Верхний предел частоты схемы — 1 МГц.

Генератор пригоден для проведения биологических экспериментов, связанных с
изучением поведения животных и условий их содержания.
Питание — четыре пальчиковых батарейки или батарейка/аккумулятор на 9 В.
Схема потребляет всего несколько миллиампер, при этом срок службы батареек —
до нескольких недель.

Последовательно с R1 можно включить переменный резистор номиналом 47 кОм,
что позволит регулировать частоту в широком диапазоне.

Перечень элементов дан в таблице. В качестве громкоговорителя можно
использовать высокочастотный пьезодинамик — твитер.
Внутри этого компонента имеется небольшой выходной трансформатор,
как показано на рисунке. Вам нужно удалить его.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Перечень элементов ультразвукового генератора 2

ОбозначениеОписание
IC1, IC2Интегральная схема КМОП 4093
X1Пьезодинамик или пьезонаушник
R1Резистор, 27 кОм, 0,25 Вт, 5%
С1Электролитический конденсатор, 100 мкФ, 12 В
С2Керамический или пленочный конденсатор, 0,001 мкФ
S1Тумблер или кнопка
B1Четыре пальчиковых батарейки (6 В) или аккумулятор (9 В)
Трансформатор нужно удалить

Ультразвуковой генератор третий вариант

Это третья версия ультразвукового генератора. Используется пьезоэлектрический
твитер. Выходной каскад на транзисторах обеспечивает мощный выходной сигнал.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор
Динамик, являющийся нагрузкой выходного каскада, может выдавать ультразвуковой сигнал мощностью до 400 мВт.

Схема питается от четырех пальчиковых батареек или от аккумулятора/батарейки напряжением 9 В, потребляемый ток — около 50 мА.

Частота может задаваться резистором R1 в диапазоне между 18000 и 40000 Гц. Можно изменять частоту подбором емкости конденсатора С1. Значения между 470 и 4700 пФ могут быть подобраны экспериментально.

Хотя твитер имеет наибольшую эффективность в диапазоне между 10000 и 20000 Гц, этот преобразователь, как экспериментально подтверждено, может нормально работать и на частотах до 40000 Гц.

В данной схеме нет необходимости отсоединять внутренний трансформатор твитера, как мы делали в предыдущем проекте. Вы можете также использовать специальный ультразвуковой преобразователь с сопротивлением от 4 до 100 Ом.

Принципиальная схема ультразвукового генератора показана на рисунке. Перечень элементов приведен в таблице. Устройство может быть собрано в небольшом пластмассовом корпусе.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Ультразвуковой генератор 3
ОбозначениеОписание
IC1Интегральная схема КМОП 4093
Q1Кремниевый n-p-n транзистор, 2N2222
Q2Кремниевый p-n-p транзистор, 2N2907
X1Пьезоэлектрический твитер, 4-8 Ом
S1Однополюсный выключатель
B1Четыре пальчиковых батарейки (6 В) или аккумулятор (9 В)
R1Потенциометр, 47 кОм
R2Резистор, 10 кОм, 0,25 Вт, 5%
R3Резистор, 2,2 кОм, 0,25 Вт, 5%
С1Керамический конденсатор, 1200 пФ
С2, С3Электролитический конденсатор, 100 мкФ, 12 В

Для регулировки частоты используйте частотомер, подключая его к выводу 4 ИС.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Мощный ультразвуковой генератор

Эта схема может выдавать ультразвуковой сигнал мощностью в несколько ватт с
применением пьезоэлектрического твитера или преобразователя другого типа.
Рабочая частота — от 18000 до 40000 Гц, она может изменяться подбором емкости конденсатора С1.
При больших значениях емкости будет формироваться сигнал в звуковом диапазоне,
что позволяет использовать схему в аварийной сигнализации и других устройствах. В этом случае твитер может быть заменен обычным громкоговорителем.

Схема потребляет несколько сот миллиампер от источника питания 9 или 12 В. Батарейки рекомендуются только для кратковременных режимов работы.

Можно использовать это устройство для отпугивания собак и других животных, установив его около мест для сбора мусора и др.

Ультразвуковой режим работы достигается при величине емкости С1 от 470 до 2200 пФ. Для сигнала звукового диапазона требуется емкость в диапазоне 0,01-0,012 мкФ.

Принципиальная схема мощного ультразвукового генератора показана на рисунке, перечень элементов приведен в таблице.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Мощный ультразвуковой генератор. Все транзисторы должны быть смонтированы на радиаторах
ОбозначениеОписание
IC1Интегральная схема КМОП 4093
Q1, Q3Кремниевый n-p-n транзистор, TIP31
Q2, Q4Кремниевый p-n-p транзистор, TIP32
SPKRТвитер или громкоговоритель, 4-8 Ом
R1Потенциометр, 100 кОм
R2Резистор, 10 кОм, 0,25 Вт, 5%
R3, R4Резистор, 2,2 кОм, 0,25 Вт, 5%
С1Пленочный или керамический конденсатор, 1200 пФ или 0,022 мкФ
С2Электролитический конденсатор, 100 мкФ, 12 В

Транзисторы должны быть смонтированы на радиаторах.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор Все компоненты можно поместить в пластмассовый корпус

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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Использование ультразвука

Как уже выше говорилось, разнообразное использование УЗ, при котором применяются самые различные его характеристики, условно можно разделить на три направления:

  1. получение информации;
  2. активное воздействие на вещество;
  3. 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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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).Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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.

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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Originally posted 2019-03-20 23:29:10. Republished by Blog Post Promoter

Как сделать ультразвуковой генератор? описание

Для чего нужна

Сфера применения ванны шире, чем можно себе представить. Ультразвуковые агрегаты большего размера используют на предприятиях для очистки крупных деталей, инструментов, заготовок. Существуют ванны с ультразвуком даже для стирки белья, мытья посуды, обработки овощей. Ультразвуковой излучатель встроен во многие модели современных стиральных машин. Бытовые ванны часто покупают, чтобы мыть детали, платы, форсунки и ювелирные изделия.

Для чистки форсунок

Форсунка – механизм, представляющий собой элементарный клапан, электромагнитный, который дозирует подачу и распыл топлива (он должен делать это максимально точно). Засоренные форсунки промыть сложно, но ультразвуковая ванночка справляется с этим заданием. При необходимости, инжектор с форсунками снимают и производят промывку волнами на щадящей частоте, повторяя процедуру несколько раз.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

  • Как мариновать чесночные стрелки на зиму
  • Что такое розовый лишай Жибера и как его вылечить: фото
  • Как варить чечевицу

Для телефонов

Упавший в воду телефон можно спасти, промыв материнскую плату ультразвуком определенной частоты. Для такой процедуры в технических сервисах тоже используется бытовая отмывочная ванночка. Мастер извлечет плату, снимет с нее детали, которым вреден контакт с водой (камеру, динамик, микрофон), опустит внутрь ванны, зальет специальным раствором и включит прибор для работы в заданной частоте. Плата очистится пузырьками воздуха, функционирование телефона будет восстановлено.

Для промывки деталей

Использовать ультразвуковую ванночку можно для очистки оптики, металлических, иных твердых деталей от грязи, инородных компонентов, следов пайки или шлифовки. Применяют устройство для очистки узлов и деталей оргтехники (отлично подходит для промывки принтерных головок, увеличивает срок их эксплуатации). Очень ценят ванну с ультразвуком мастера ювелирного производства.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор Даже сильно загрязненные в процессе носки изделия становятся абсолютно чистыми через несколько минут обработки.

Ультразвуковой генератор третий вариант

Это третья версия ультразвукового генератора. Используется пьезоэлектрический
твитер. Выходной каскад на транзисторах обеспечивает мощный выходной сигнал.
Динамик, являющийся нагрузкой выходного каскада, может выдавать ультразвуковой сигнал мощностью до 400 мВт.

Схема питается от четырех пальчиковых батареек или от аккумулятора/батарейки напряжением 9 В, потребляемый ток — около 50 мА.

Частота может задаваться резистором R1 в диапазоне между 18000 и 40000 Гц. Можно изменять частоту подбором емкости конденсатора С1. Значения между 470 и 4700 пФ могут быть подобраны экспериментально.

Хотя твитер имеет наибольшую эффективность в диапазоне между 10000 и 20000 Гц, этот преобразователь, как экспериментально подтверждено, может нормально работать и на частотах до 40000 Гц.

В данной схеме нет необходимости отсоединять внутренний трансформатор твитера, как мы делали в предыдущем проекте.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор Вы можете также использовать специальный ультразвуковой преобразователь с сопротивлением от 4 до 100 Ом.

Принципиальная схема ультразвукового генератора показана на рисунке. Перечень элементов приведен в таблице. Устройство может быть собрано в небольшом пластмассовом корпусе.

Для регулировки частоты используйте частотомер, подключая его к выводу 4 ИС.

Эта схема может выдавать ультразвуковой сигнал мощностью в несколько ватт с
применением пьезоэлектрического твитера или преобразователя другого типа.
Рабочая частота — от 18000 до 40000 Гц, она может изменяться подбором емкости конденсатора С1.
При больших значениях емкости будет формироваться сигнал в звуковом диапазоне,
что позволяет использовать схему в аварийной сигнализации и других устройствах. В этом случае твитер может быть заменен обычным громкоговорителем.

Схема потребляет несколько сот миллиампер от источника питания 9 или 12 В. Батарейки рекомендуются только для кратковременных режимов работы.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Можно использовать это устройство для отпугивания собак и других животных, установив его около мест для сбора мусора и др.

Ультразвуковой режим работы достигается при величине емкости С1 от 470 до 2200 пФ. Для сигнала звукового диапазона требуется емкость в диапазоне 0,01-0,012 мкФ.

Принципиальная схема мощного ультразвукового генератора показана на рисунке, перечень элементов приведен в таблице.

Мощный ультразвуковой генератор. Все транзисторы должны быть смонтированы на радиаторах

Транзисторы должны быть смонтированы на радиаторах. Все компоненты можно поместить в пластмассовый корпус

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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор Для направленности УЗ сигнала нужно использовать металлический рефлектор.

Неоднократно каждый из нас слышал выражение «ультразвук» — в данной статье мы рассмотрим что это, как создается, и для чего он нужен.

Как пользоваться

Очевидная, но крайне важная рекомендация: перед тем как пользоваться ультразвуковой ванной, обязательно прочитайте инструкцию к ней! Чтобы очистить деталь или изделие от грязи, следов коррозии, известкового налета используют водопроводную, колодезную, дистиллированную воду, спирт, мыльный раствор, некоторые виды растворителей. Во время работы ванны ясно слышен жужжащий звук, а на поверхности погруженных предметов появляется множество пузырьков. Ваши действия по обслуживанию агрегата просты:

  • Открывайте крышку и наполняйте рабочую емкость выбранной жидкостью.
  • Размещайте детали или изделия так, чтобы они были покрыты водой полностью.
  • Проверяйте уровень жидкости, он не должен подниматься выше специальной отметки.
  • Закрывайте крышку, подключайте прибор к источнику электрической энергии.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор
  • Нажимайте кнопку «старт», в большинстве моделей ванночки стандартная продолжительность работы составит 180 секунд.
  • При необходимости, включайте прибор снова. Для равномерной очистки детали внутри ванны нужно перевернуть.
  • Если требуется, можно начать с увеличения времени или диапазона работы ультразвукового излучателя.
  • Когда процесс завершен, отключайте ванну от сети, сливайте воду. Не забудьте просушить емкость, а затем отправить прибор на хранение.
  • Относитесь к прибору бережно, ремонт ультразвуковой ванны – дело хлопотное и не всегда возможное.

Модели с однопереходными конденсаторами

Устройства этого типа способны обеспечивать проводимость на уровне 5 мк. У них довольно высокая чувствительность. Стержни на ультразвуковой излучатель устанавливаются диаметром от 2 см. Обмотки используются только с кольцами из резины. В нижней части устройств применяются дипольные клеммы. Общий уровень сопротивления при загруженности составляет 5 Ом.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор Конденсаторы разрешается устанавливать на излучатели через расширители. Для продления низких частот используются переходники.

При необходимости можно сделать модификацию на два конденсатора. Для этого клеммы устанавливаются с проводимостью от 2,2 мк. Стержень подбирается небольшого диаметра. Также надо отметить, что потребуется короткая подставка из сплава алюминия. В качестве изоляции для клемм применяется изолента. В верхней части излучателя крепится два кольца. Непосредственно конденсаторы монтируются через дипольный расширитель. Общий уровень сопротивления не должен превышать 35 Ом. Чувствительность зависит от проводимости клемм.

Устройство ультразвукового увлажнителя

Блок управления прибором

БУ пьезоизлучателем

Рабочая схема может быть выполнена в виде отдельного элемента или быть составной индикатора. Она регулирует и настраивает режимы работы прибора, отслеживает показатели датчиков. К примеру, при полном испарении жидкости устройство отключается, при достижении заданных параметром влажности работа также будет прекращена.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Генератор

Схема, которая формирует электрический сигнал. С его помощью задаются электрические колебания необходимой частоты. Как правило, генератор является отдельным элементом.

Ультразвуковой излучатель для увлажнителя воздуха

Элемент, который под воздействием тока вибрирует на высокой частоте. Ультразвук создается на частоте 1,7 мГц, которая не воспринимается слухом человека. Под воздействием ультразвука вода разбивается на мельчайшие частицы и преобразовывается в туман. «Холодный пар» распространяется по комнате, освежая и очищая ее.

Датчики

В ультразвуковых увлажнителях устанавливаются датчики воды и влажности. С их помощью выполняется контроль за наличием жидкости в емкости и показателями влажности в помещении.

Распространенные неисправности

Неприятный запах

Появление неприятного запаха — повод проверить работоспособность пьезоизлучателя

Появление стороннего запаха свидетельствует о застое воды, если прибор длительное время не использовался, и вода не была слита.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор Также причиной может быть засорение системы фильтрации. Решение: полная чистка прибора с использованием специальных средств, замена фильтров.

Отсутствует подача воздуха

В том случае, когда увлажнитель работает, но воздух не идет необходимо проверить работоспособность вентилятора. Причиной неисправности может быть и засорение фильтра воздухозаборной решетки. Решение: замена фильтрующего элемента или вентилятора.

Совсем не включается

При отсутствии питания прибор теряет работоспособность. При обнаружении неприятности проверить есть ли напряжение в линии. Также данная проблема актуальна при выходе из строя предохранителя вилки. Решение: замена предохранителя, вилки или проводов.

Ультразвуковой передатчик и приемник

Большинство ультразвуковых передатчиков и приемников построены на базе таймера IC 555 или дополнительных металлоксидно-полупроводниковых (CMOS) устройств. Эти устройства представляют собой предварительно управляемые переменные генераторы.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор  Предустановленное значение рабочей частоты может сместиться из-за механических колебаний или колебаний температуры. Этот сдвиг частоты влияет на дальность передачи от ультразвукового преобразователя. Описанные здесь схемы ультразвукового передатчика и приемника используют ИС десятилетнего счетчика CD4017 .

Схема ультразвукового передатчика

Схема передатчика (рис. 1) построена вокруг двух десятилетних ИС счетчиков CD4017 (IC1 и IC2), триггера ИС D-типа CD4013 (IC3) и нескольких дискретных компонентов. Устройство генерирует стабильные сигналы 40 кГц, которые передаются от преобразователя TX.

Схема ультразвукового приемника

Схема приемника (рис.2) построена вокруг счетчика CD4017 (IC4) одного десятилетия и нескольких дискретных компонентов. Чтобы проверить работу передатчика, необходимо преобразовать сигнал 40 кГц в 4 кГц, чтобы вывести его в звуковой диапазон. При использовании приемника ультразвуковой передатчик 40 кГц можно быстро протестировать. Блок приемника (RX) находится рядом с тестируемым ультразвуковым передатчиком.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор  Он обнаруживает передаваемый сигнал 40 кГц, который усиливается усилителем, встроенным в транзистор BC549 (T2). Усиленный сигнал поступает на декадный счетчик IC4, который делит частоту на 4 кГц. Транзистор T3 (SL100) усиливает сигнал 4 кГц для управления динамиком. Рис. 2: Схема ультразвукового приемника. Для питания приемника используйте батарею PP3 9 В. Разместите цепи передатчика и приемника в отдельных небольших шкафах. Если тестируемый преобразователь 40 кГц работает, схема приемника издает слышимый свистящий звук.

electronicsforu.com

Мощный ультразвуковой генератор

Эта схема может выдавать ультразвуковой сигнал мощностью в несколько ватт с
применением пьезоэлектрического твитера или преобразователя другого типа.
Рабочая частота — от 18000 до 40000 Гц, она может изменяться подбором емкости конденсатора С1.
При больших значениях емкости будет формироваться сигнал в звуковом диапазоне,
что позволяет использовать схему в аварийной сигнализации и других устройствах.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор В этом случае твитер может быть заменен обычным громкоговорителем.

Схема потребляет несколько сот миллиампер от источника питания 9 или 12 В. Батарейки рекомендуются только для кратковременных режимов работы.

Можно использовать это устройство для отпугивания собак и других животных, установив его около мест для сбора мусора и др.

Ультразвуковой режим работы достигается при величине емкости С1 от 470 до 2200 пФ. Для сигнала звукового диапазона требуется емкость в диапазоне 0,01-0,012 мкФ.

Принципиальная схема мощного ультразвукового генератора показана на рисунке, перечень элементов приведен в таблице.

Мощный ультразвуковой генератор. Все транзисторы должны быть смонтированы на радиаторах
ОбозначениеОписание
IC1Интегральная схема КМОП 4093
Q1, Q3Кремниевый n-p-n транзистор, TIP31
Q2, Q4Кремниевый p-n-p транзистор, TIP32
SPKRТвитер или громкоговоритель, 4-8 Ом
R1Потенциометр, 100 кОм
R2Резистор, 10 кОм, 0,25 Вт, 5%
R3, R4Резистор, 2,2 кОм, 0,25 Вт, 5%
С1Пленочный или керамический конденсатор, 1200 пФ или 0,022 мкФ
С2Электролитический конденсатор, 100 мкФ, 12 В

Транзисторы должны быть смонтированы на радиаторах.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор Все компоненты можно поместить в пластмассовый корпус

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.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор 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.

Используемое оборудование

Учитывая высокую стоимость аппарата УЗ-сварки, многие домашние мастера подумывают о самостоятельном изготовлении установки. К сожалению, это не сварочный трансформатор и даже не выпрямитель, и для проектирования и создания аппарата потребуются серьезные знания и навыки в области акустики и электроники. Кроме того, для изготовления деталей излучателя и волновода нужны станки высокого класса точности, недоступные в домашних условиях.

Пресс для ультразвуковой сварки

Оборудование для ультразвуковой сварки разделяют на три категории:

  • точеное;
  • шовное;
  • шовно–шаговое.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Диапазон мощности — 50 ватт до 2 киловатт, рабочая частота в районе 20-22 килогерц

Основной узел установки ультразвуковой сварки — генератор колебаний и преобразователь электрических колебаний в механические той же частоты.

Механические колебания ультразвукового генератора преобразуются магнитострикционным преобразователем. Для отведения излишнего тепла используется водяная система охлаждения

Волновод транспортирует энергетический поток к месту сваривания. На его рабочем окончании смонтирована сменная сварочная головка. Ее геометрические параметры выбирают, исходя из материала заготовки, его толщины и вида шва. Так, для приваривания выводов микросхем берут головку, заканчивающуюся тонким жалом.

Волновод

Опорная рама служит для размещения всех узлов и деталей. На ней также монтируется механизм перемещения заготовки или головки волновода.

Принцип действия ультразвуковой сварки и классификация

С физической точки зрения, ультразвуковая сварка проходит в три стадии:

  • нагрев изделий, активизация диффузии в зоне соприкосновения;
  • образование молекулярных связей между вязкотекучими поверхностными слоями
  • затвердевание (кристаллизация) и образование прочного шва.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

Существует несколько классификаций ультразвуковой сварки ультразвуковой сварки.

По степени автоматизации различают:

  • Ручная. Оператор контролирует параметры установки и ведет сварочный пистолет по линии шва.
  • Механизированная. Параметры задаются оператором и поддерживаются установкой, детали подаются под излучатель.
  • Автоматизированная. Применяется на массовом производстве. Участие человека исключается.

Схемы колебательных систем для сварки ультразвуком

По методу подведения энергии к рабочей зоне выделяют:

  • односторонняя;
  • двусторонняя.

По методу движения волновода классифицируют:

  • Импульсная. Работа короткими импульсами за одно перемещение волновода.
  • Непрерывная. Постоянное воздействие излучателя, волновод двигается с постоянной скоростью относительно материала.

По споосбу определения количества энергии, затрачиваемой на соединение, существуют:

  • по времени воздействия;
  • по величине осадки;
  • по величине зазора;
  • по кинетической сотавляющей.Усилитель ультразвуковой частоты своими руками: Ультразвуковой генератор

В последнем случае количество энергии определяется предельной амплитудой смещания опоры.

По способу подачи энергии в рабочую зону различают следующие режимы ультразвуковой сварки:

  • Контактная. Энергия распределяется равномерно по всему сечению детали. Позволяет сваривать детали до 1,5 толщиной. Применяется для сваривания внахлест мягких пластиков и пленок.
  • Передаточная. В случае высоких значений модуля упругости колебания возбуждаются в нескольких точках. Волна распространяется внутри изделия и высвобождает свою энергию в зоне соединения. Используется для тавровых швов и соединений встык жестких пластиков.

Способ подачи энергии колебаний в зону контакта заготовок определяется модулем упругости материала и коэффициентом затухания механических колебаний на ультразвуковых частотах.

Пьезоэлектрический излучатель Ланжевена

Поль Ланжевен

Если кварцевую пластинку подвергать механическому воздействию, то она электризуется. И наоборот, если менять с определённой частотой электрическое поле, в котором она находится, то она начнёт колебаться с такой же частотой.

А что будет, если для зарядки кристалла использовать электричество от источника переменного тока высокой частоты? Проделав такой опыт, Ланжевен убедился, что частота колебаний кристалла такая же, что и частота изменения напряжения. Если она ниже 20 000 Гц, кристалл становится источником звука, а если выше, он будет излучать ультразвуковые волны.

Но мощность ультразвука, излучаемого одной пластинкой кристалла, очень мала. Поэтому из кварцевых пластинок учёный создал мозаичный слой и поместил его между двумя стальными накладками, которые выполняли функции электродов. Для увеличения амплитуды колебаний использовалось явление резонанса. Если частота переменного напряжения, подаваемого на пьезокристалл, совпадала с его собственной частотой, то амплитуда его колебаний резко возрастала.

Эту конструкцию назвали «сэндвичем Ланжевена». И она оказалась очень удачной. Мощность излучения была достаточно большой, а пучок волн оказался узко направленным.

Позднее в качестве пьезоэлемента вместо кварцевых пластинок стали применять керамику из титаната бария, пьезоэлектрический эффект которого во много раз выше, чем у кварца.

Пьезоэлектрическая пластинка может быть и приёмником звука. Если звуковая волна встретит её на своём пути, то пластинка начнёт колебаться с частотой источника звука. На её гранях появятся электрические заряды. Энергия звуковых колебаний преобразуется в энергию электрических колебаний, которые улавливаются приёмником.

  • < Назад
  • Вперёд >

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.

  • Бестопливные генераторы своими руками: схема
  • Схема стабилизатора напряжения на 220 Вольт
  • Простой способ проверки светодиода без выпаивания из схемы

Правила безопасности при использовании ультразвукового увлажнителя

Эта деталь без проблем меняется самостоятельно и стоит недорого

  • Увлажнитель воздуха используется строго по назначению: запрещается применять его для сушки белья или проветривания помещения.
  • Поток пара должен быть направлен на безопасное место: запрещается направлять холодный туман на предметы интерьера, бытовую технику, кровать или иную мебель.
  • Ремонтировать прибор необходимо в отключенном состоянии: запрещается работать с увлажнителем в момент питания или при наличии воды.
  • Собирать прибор необходимо в соответствии с первоначальным положением всех элементов и проводов.
  • После ремонта необходимо проверить прибор на работоспособность: включить увлажнитель в защитное УЗО. Если защита сработала – без визита в сервисный центр не обойтись.

Ультразвуковой увлажнитель воздуха требует к себе своевременного внимания. Это прибор инновационного типа, работающий при высоких частотах. Используйте его в соответствии с рекомендациями производителя, и он длительное время будет обеспечивать оптимальную влажность в вашем доме.

https://youtube.com/watch?v=UrKgl34mUtk

Оцените статью:

Схема ультразвуковой пушки с большой мощностью. Ультразвуковой излучатель

Для генерации ультразвука применяются специальные излучатели магнитострикционного типа. К основным параметрам устройств относится сопротивление и проводимость. Также учитывается допустимая величина частоты. По конструкции устройства могут отличаться. Также надо отметить, что модели активно применяются в эхолотах. Чтобы разобраться в излучателях, важно рассмотреть их схему.

Схема устройства

Стандартный магнитострикционный излучатель ультразвука состоит из подставки и набора клемм. Непосредственно магнит подводится на конденсатор. В верхней части устройства имеется обмотка. У основания излучателей часто устанавливается зажимное кольцо. Магнит подходит только неодимового типа. В верхней части моделей располагается стержень. Для его фиксации применяется кольцо.

Кольцевая модификация

Кольцевые устройства работают при проводимости от 4 мк. Многие модели производятся с короткими подставками. Также надо отметить, что существуют модификации на полевых конденсаторах. Чтобы собрать магнитострикционный излучатель своими руками, применяется обмотка соленоида. При этом клеммы важно устанавливать низкого порогового напряжения. Ферритовый стрежень целесообразнее подбирать небольшого диаметра. Зажимное кольцо ставится в последнюю очередь.

Устройство с яром

Сделать магнитострикционный излучатель своими руками довольно просто. В первую очередь заготавливается стойка под стержень. Далее важно вырезать подставку. Для этого можно использовать металлический диск. Специалисты говорят о том, что подставка в диаметре должна быть не более 3.5 см. Клеммы для устройства подбираются на 20 В. В верхней части модели фиксируется кольцо. При необходимости можно намотать изоленту. Показатель сопротивления у излучателей данного типа находится в районе 30 Ом. Работают они при проводимости не менее 5 мк. Обмотка в данном случае не потребуется.

Модель с двойной обмоткой

Устройства с двойной обмоткой производятся разного диаметра. Проводимость у моделей находится на отметке 4 мк. Большинство устройств обладает высоким волновым сопротивлением. Чтобы сделать магнитострикционный излучатель своими руками, используется только стальная подставка. Изолятор в данном случае не потребуется. Ферритовый стержень разрешается устанавливать на подкладку. Специалисты рекомендуют заранее заготовить уплотнительное кольцо. Также надо отметить, что для сборки излучателя потребуется конденсатор полевого типа. Сопротивление на входе у модели должно составлять не более 20 Ом. Обмотки устанавливаются рядом со стержнем.

Излучатели на базе отражателя

Излучатели данного типа выделяются высокой проводимостью. Работают модели при напряжении 35 В. Многие устройства оснащаются полевыми конденсаторами. Сделать магнитострикционный излучатель своими руками довольно проблематично. В первую очередь надо подобрать стержень небольшого диаметра. При этом клеммы заготавливаются с проводимостью от 4 мк.

Волновое сопротивление в устройстве должно составлять от 45 Ом. Пластина устанавливается на подставке. Обмотка в данном случае не должна соприкасаться с клеммами. В нижней части устройства обязана находиться круглая подставка. Для фиксации кольца часто применяется обычная изолента. Конденсатор напаивается над манганитом. Также надо отметить, что кольца иногда применяются с накладками.

Устройства для эхолотов

Для эхолотов часто используется магнитострикционный излучатель УЗ. Как приготовить модель своими руками? Самодельные модификации производятся с проводимостью от 5 мк. у них в среднем равняется 55 Ом. Чтобы изготовить мощный ультразвуковой стержень применяется на 1.5 см. Обмотка соленоида накручивается с малым шагом.

Специалисты говорят о том, что стойки под излучатели целесообразнее подбирать из нержавейки. При этом клеммы применяются с малой проводимостью. Конденсаторы подходят разного типа. у излучателей находится на отметке 14 Вт. Для фиксации стержня используются резиновые кольца. У основания устройства накручивается изолента. Также стоит отметить, что магнит надо устанавливать в последнюю очередь.

Модификации для рыболокаторов

Устройства для рыболокаторов собираются только с проводными конденсаторами. Для начала требуется установить стойку. Целесообразнее применять кольца диаметром от 4.5 см. Обмотка соленоида обязана плотно прилегать к стержню. Довольно часто конденсаторы припаиваются у основания излучателей. Некоторые модификации производятся на две клеммы. Ферритовый стрежень обязан фиксироваться на изоляторе. Для укрепления кольца используется изолента.

Модели низкого волнового сопротивления

Устройства низкого волнового сопротивления работают при напряжении 12 В. У многих моделей имеются два конденсатора. Чтобы собрать прибор, генерирующий ультразвук, своими руками, потребуется стержень на 10 см. При этом конденсаторы на излучатель устанавливаются проводного типа. Обмотка накручивается в последнюю очередь. Также надо отметить, что для сборки модификации потребуется клемма. В некоторых случаях используются полевые конденсаторы на 4 мк. Параметр частоты будет довольно высокий. Магнит целесообразнее устанавливаться над клеммой.

Устройства высокого волнового сопротивления

Излучатели ультразвука высокого сопротивления хорошо подходят для приемников короткой волны. Собрать самостоятельно устройство можно только на базе переходных конденсаторов. При этом клеммы побираются высокой проводимости. Довольно часто магнит устанавливается на стойке.

Подставка для излучателя применяется малой высоты. Также надо отметить, что для сборки устройства используются один стрежень. Для изоляции его основания подойдет обычная изолента. В верней части излучателя обязано находиться кольцо.

Стержневые устройства

Схема стержневого типа включает в себя проводник с обмоткой. Конденсаторы разрешается применять разной емкости. При этом они могут отличаться по проводимости. Если рассматривать простую модель, то подставка заготавливается круглой формы, а клеммы устанавливаются на 10 В. Обмотка соленоида накручивается в последнюю очередь. Также надо отметить, что магнит подбирается неодимового типа.

Непосредственно стержень применяется на 2.2 см. Клеммы можно устанавливать на подкладке. Также надо упомянуть о том, что существуют модификации на 12 В. Если рассматривать устройства с полевыми конденсаторами высокой емкости, то минимальный диаметр стержня допускается 2.5 см. При этом обмотка должна накручиваться до изоляции. В верхней части излучателя устанавливается защитное кольцо. Подставки разрешается делать без накладки.

Модели с однопереходными конденсаторами

Излучатели данного типа выдают проводимость на уровне 5 мк. При этом показатель волнового сопротивления у них максимум доходит до 45 Ом. Для того чтобы самостоятельно изготовить излучатель, заготавливается небольшая стойка. В верхней части подставки обязана находиться накладка из резины. Также надо отметить, что магнит заготавливается неодимового типа.

Специалисты советуют устанавливать его на клей. Клеммы для устройства подбираются на 20 Вт. Непосредственно конденсатор устанавливается над накладкой. Стержень используется диаметром в 3.3 см. В нижней части обмотки должно находиться кольцо. Если рассматривать модели на два конденсатора, то стержень разрешается использовать с диаметром 3.5 см. Обмотка должна накручиваться до самого основания излучателя. В нижней части стоки клеится изолента. Магнит устанавливается в середине стойки. Клеммы при этом должны находиться по сторонам.

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:

  1. получение информации;
  2. активное воздействие на вещество;
  3. 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 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

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.

Возвращаясь с работы ночью или бродя по темным переулкам, есть опасность подвергнутся нападению бродячих собак, укусы которых иногда опасны для жизни, если вовремя не обратится к врачам. Именно для этих случаев умные человеческие мозги придумали ультразвуковой отпугиватель.

Промышленные отпугиватели имеют достаточно сложную схему и выполнены на достаточно дефицитных компонентах.

В этой статье мы рассмотрим вариант такого отпугивателя с использованием знаменитого таймера 555 серии. Таймер, как известно, может работать в качестве генератора прямоугольных импульсов, именно такое подключение использовано в схеме.

Генератор работает на частоте 20-22 кГц, как известно многие животные «общаются» на ультразвуковом диапазоне. Опыты показали, что частоты 20-25 кГц вызывают у собак искусственный страх, благодаря построечному регулятору, генератором можно настроить на частоту 17-27кГц.

Сама схема содержит всего 6 компонентов и не вызовет никаких затруднений. Регулятор желательно использовать многооборотный, для более точной настройки на нужную частоту.
Пьезоизлучатель можно взять от калькулятора или любых других музыкальных игрушек, можно также использовать любые ВЧ головки с мощностью до 5 ватт, больше попросту нет смысла.

Устройство эффективно действует на расстоянии 3-5 метров, поскольку в схеме нет дополнительного усилителя мощности.

В качестве источника питания, удобно использовать крону, или любой другой источник с напряжением от 6 до 12 вольт.

Список радиоэлементов
ОбозначениеТипНоминалКоличествоПримечаниеМагазинМой блокнот
Программируемый таймер и осциллятор

NE555

1В блокнот

R1Резистор

2.2 кОм

1В блокнот

R2Резистор

1 кОм

1В блокнот

R3Переменный резистор4.7 кОм1В блокнот

C1Электролитический конденсатор10 мкФ1В блокнот

C2Конденсатор10 нФ1В блокнот

Пьезоизлучатель1

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
.

Выбор силового ключа тоже не критичен, можно ставить транзисторы из серии KT815, KT817, KT819, KT805, КТ829 — последний является составным и будет работать без дополнительного усилителя на маломощных транзисторах. С целью повышения выходной мощности можно использовать мощные составные транзисторы типа КТ827 — но для его раскачки дополнительный усилитель все-таки будет нужен.

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. Но не нужно забывать — ультразвуковой диапазон опасен!
Мы не можем слышать его, но организм чувствует. Дело в том, что уши принимают сигнал, но мозг не способен раскодировать его, отсюда и такая реакция нашего организма.

Собирайте, тестируйте, радуйтесь — но будьте предельно осторожны, а я с вами прощаюсь, но ненадолго — АКА КАСЬЯН.

Есть такая наука — вредология. Сколько бы люди не изобретали всякого полезного, рано или поздно всё равно это будет применяться во вред.

Ультразвук давно используется в некоторых видах стиральных машин, локаторах, сигнализациях, в промышленности. Но основным предназначением данного устройства является нанесение повреждений. Многие слышали о методах борьбы
ультразвуком с кротами, мышами, комарами. А сейчас мы будем делать
УЛЬТРАЗВУКОВУЮ ПУШКУ для атаки на человека. Занимаясь аудиотехникой — настройкой акустических систем, я обнаружил интересный эффект: при подаче сигнала
на ВЧ динамик, и постепенном повышении его частоты, наступает момент, когда звук (свист) уже не воспринимается слухом, но начинает ощутимо болеть голова. Другими словами тончайший свист уже не слышен (ни источник, ни наличие), но воздействие идёт очень неприятное. Даже после отключения УЗ пушки, некоторое время сохраняются неприятные ощущения.
Схема ультразвуковой пушки не содержит дорогих деталей и собирается за вечер.

Внимание! На схеме транзисторы нарисованы неправильно — вот как надо подключать:

Основой устройства является цифровая микросхема — 6 логических инверторов СD4049 или HEF4049. Для замены на советскую К561ЛН2 потребуется несколько изменить цоколёвку подключения. В качестве мощного звукоизлучателя
ультразвуковой пушки
берём ВЧ динамик от колонки, например 5ГДВ-6, 10ГДВ-4, 10ГДВ-6 или любой другой от старых советских колонок, чем помощнее.
Вся конструкция вмещается в металлический корпус от светильника, питается от любого источника 5-10 В, с током отдачи 1 А. Например 4 пальчиковых или один 6-ти вольтовый свинцовый аккумулятор.

Как видите,
ультразвуковая пушка
получается очень компактной и автономной. Использовать можно для скорейшего ухода ненужных гостей (у которых вдруг разболится голова), диверсий на занятиях в классе, разгона компании пьяных шакалов под окнами, «отпугивания» начальства от Вашего рабочего места… В общем эта УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ПУШКА, на мой взгляд, обязательно найдёт применение. Тем более сейчас, с наступлением лета, актуальной становится проблема
упырей
— комаров. Словив пару штук и поместив их в банку (почему пару? чтоб не скучно было), медленно изменяя частоту генерации облучаем их ультразвуком. Когда их начнёт колбасить — запоминаем частоту и ставим на окне
ультразвуковую пушку, как
заслон от этих вампиров. Ещё одна схема

УЗЧ

УЗЧ

   Ультразвуковое излучение опасная вещь. Например в определённом месте, например, возле какого-то агрегата, у вас болит голова, и слух как-то понижен. Все симптомы оглушения, но вокруг кажущаяся тишина. На ваши уши давит УЗ частота, они оглушают вас, но вы этого не можете понять, потому что вы не слышите акустических колебаний. Но с помощью этого детектора УЗЧ можно не только определить источник УЗ его интенсивность, но и послушать ультразвук, определить характер его звучания.

   Основой детектора служит ультразвуковой микрофон MA40B8R. Число «40» в его названии говорит о частоте (40 кГц), на которой у него максимальная чувствительность. На частоте ниже 32 кГц чувствительность резко падает (-90dB). Такая характеристика чувствительности дает возможность использовать его для контроля за ультразвуком без применения специальных фильтров, подавляющих звуковые частоты. Схема индикатора уровня УЗЧ состоит из микрофона М1, двухкаскадного усилителя на транзисторах VT1 и VT2 и измерителя переменного напряжения на диодах VD1, VD2 и стрелочном индикаторе МА. Переменное напряжение через регулятор чувствительности R7 поступает на двухкаскадный усилитель. Затем усиленное переменное напряжение детектируется диодами VD1 и VD2. На конденсаторе С6 образуется постоянное напряжение, пропорциональное уровню громкости ультразвука. Это напряжение показывает стрелочный прибор.

   Для прослушивания самого ультразвука используется метод понижения его частоты до частот звукового диапазона путём деления цифровым счётчиком. С коллектора VT2 переменное напряжение ультразвуковой частоты поступает на формирователь импульсов на транзисторе VT3. Транзистор включён без смещения на базе и лавинообразно открывается, когда амплитуда переменного напряжения на его базе превышает барьер открывания транзистора.

   Импульсы с коллектора VT3 поступают на счётный вход двоичного счётчика. Счётчик делит их частоту на 128. Затем, с выхода счётчика импульсы поступают на наушники. В результате, например, ультразвук частотой 40 кГц, наушники воспроизводят как звук частотой 312,5 Гц (40/128=0,3125). Теперь мы можем «слышать» ультразвуки, следить за изменением их частоты, и определять их интенсивность по стрелочному индикатору. Недостаток в том, что громкость звука в наушниках не зависит от громкости ультразвука, но это компенсируется индикатором уровня.

   Микросхему К561ИЕ20 можно заменить счётчиком К561ИЕ16. При этом, выходным будет не 4-й, а 6-й вывод микросхемы. Источником питания служит батарея 9V. Подстроенный резистор R7 можно заменить переменным, тогда можно будет регулировать чувствительность прибора в широких пределах.

   Налаживание. Установив подстроенный резистор в положение минимальной чувствительности, нужно измерить постоянные напряжения на коллекторах VT1 и VT2. Если эти напряжения выходят за пределы 2,5-3V, нужно подобрать сопротивления базовых резисторов. Чувствительность устанавливают подстроечным резистором R7. Если получится так, что звучать прибор начинает только тогда, когда микроамперметр показывает уровень близкий к максимальному, нужно понизить чувствительность микроамперметра так, чтобы начало звучания приходилось на первую треть его шкалы.

   Испытывать прибор можно регистрируя ультразвуки, например, излучаемые ультразвуковой стиральной машинкой или прибором для отпугивания грызунов. Тональность звучания можно изменить, если снимать УЗ не с 64-го выхода счётчика, а 32-го. Или с любого другого выхода делителя.

Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ

Мощный ультразвуковой излучатель

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Ультразвук нашёл широкое применение в жизни людей — например, мощные источники УЗ колебаний применяются для дробления камней, пьезоэлектрические ультразвуковые преобразователи используются в неразрушающем контроле для выявления дефектов, а также на основе ультразвука работают многочисленные отпугиватели насекомых, ведь насекомые чувствительны к этому диапазону, а люди — нет. Некоторые люди утверждают, что ультразвук хоть и нельзя услышать ушами, но влияние на человека он оказывает, причём достаточно пагубное, например, вызывает резкую головную боль, звон в ушах, головокружение и просто ухудшение самочувствие. Насколько это правда — можно проверить, собрав достаточно мощную ультразвуковую пушку, которая как раз и предназначена для создания УЗ колебаний с частотой от 20 до 40 кГц достаточно высокой амплитуды. Применяться такая пушка может, например, для быстрого разгона стай комаров, которые так надоедают в тёплое время года. Для сборки понадобится главное звено конструкции — сам высокочастотный динамик, который будет преобразовывать электрический ток в механические колебания. Использовать автор предлагает высокочастотные динамики от отечественных акустических систем, например, подойдут модели 5ГДВ-6, 10ГДВ-4, 10ГДВ-6 и другие, чем больше будет их мощность — тем лучше. Сейчас многие советские акустические системы выходят из строя из-за довольно почтенного возраста, однако в них остаются рабочими динамики, которые ещё можно использовать. Для того, чтобы динамик начал «петь», излучая ультразвук, необходимо собрать представленную ниже схему генератора.

В роли самого генератора выступает микросхема логики СD4049, или её аналог HEF4049, микросхема представляет собой 6 инверторов. Использовать можно также и отечественную К561ЛН2, однако в этом случае нужно будет пересмотреть цоколёвку. Частота генератора регулируется в диапазоне от 20 кГц — самый конец слышимого диапазона, до 40 кГц, для регулировки на схеме имеет переменный резистор на 22 кОм. Путём изменения его номинала можно добиться расширения или сужения диапазона регулировки частоты. Сигнал с генератора поступает на Н-мост, транзисторы которого переключаются особым образом, позволяя подать максимум амплитуды на динамик при небольшом напряжении питания — это увеличивает эффективность УЗ-пушки. Используется два NPN транзистора и да PNP, обратите внимание, что на схеме перепутаны их эмиттеры с коллекторами, правильная схема подключения транзисторов представлена ниже.

Использовать здесь можно любые достаточно мощные биполярные транзисторы, желательно выбирать экземпляры с коэффициентом усиления побольше. Например, подойдут отечественные КТ816 и КТ817, либо их импортные аналоги. К эмиттерам транзисторов, в соответствии со схемой, подключается высокочастотный динамик, при этом полярность его подключения не имеет значения.

Напряжение питания схемы составляет 5-10В, чем больше напряжение — тем больше будет амплитуда звуковых колебаний, однако при чрезмерном повышении питания появляется риск спалить динамик, особенно если он не рассчитан на большую мощность. Источник питания должен отдавать ток как минимум в 1А, а лучше взять с запасом, 2 или 3А. Для того, чтобы УЗ-пушка получилась автономной, для питания лучше всего использовать аккумулятор — например, 2 включенных последовательно литий-ионных аккумулятора, либо один аккумулятор, но в сочетании с импульсным повышающим преобразователем. Использование повышающего преобразователя, кстати, позволит легко регулировать напряжение питания схемы, к тому же оно не будет снижаться при разрядке аккумулятора. По питанию важно установить электролитический конденсатор ёмкость не менее 1000 мкФ, а также не лишним будет зашунтировать его небольшим керамическим на 0,1 — 1 мкФ.

Для монтажа схемы и установки ВЧ динамика как нельзя лучше подходит корпус крупного фонарика — в корпусе как раз найдётся место для размещения батареек или аккумуляторов, а с торца фонаря имеет расширение, куда прекрасно впишется динамик. Для включения и выключения УЗ-пушки можно использовать штатный выключатель фонаря, а также не лишним будет добавить индикацию включенного состояния на небольшом светодиоде. Таким образом, получилось интересное и довольно многофункциональное устройство — с его помощью можно будет проводить различные эксперименты с ультразвуковыми колебаниями. Удачной сборки!

Источник (Source)

6 лучших проектов ультразвуковых схем для любителей и инженеров

В посте обсуждаются 6 очень полезных, но простых проектов схем ультразвукового передатчика и приемника, которые можно использовать для многих важных приложений, таких как ультразвуковое дистанционное управление, охранная сигнализация, электронные дверные замки и т. Д. прослушивание частот ультразвукового диапазона, которые обычно не слышны человеческим ухом.

Введение

Многие коммерческие ультразвуковые устройства работают с заданной частотой и используют преобразователи, которые работают на пике или резонируют на определенной частоте.Ограниченная полоса пропускания и цена большинства таких преобразователей делают их непригодными для хобби и домашних хозяйств.

Но на самом деле это не проблема, поскольку практически любой пьезоэлектрический динамик можно использовать как ультразвуковой преобразователь для обоих, в виде устройства вывода передатчика, а также в качестве датчика приемника.

Хотя эффективность пьезо-динамиков нельзя сравнивать с эффективностью специализированного промышленного преобразователя, в качестве хобби и забавного проекта они могут отлично работать.Устройство, которое мы использовали с описанными ниже схемами, представляло собой 33/4-дюймовый пьезо-твитер, который можно купить в большинстве интернет-магазинов.

1) Простейший ультразвуковой генератор

Рис.1 Этот простой ультразвуковой генератор
может быть сконструирован без особого труда
и очень быстро.

Наша самая первая схема, показанная на приведенном выше рисунке, представляет собой ультразвуковой генератор, который использует хорошо известный таймер 555 IC в цепи мультивибратора с нестабильной регулируемой частотой. Конструкция выдает прямоугольный сигнал, который работает с R2 для настройки в диапазоне частот от 12 кГц до более 50 кГц.

Этот частотный диапазон можно легко настроить, изменив номинал конденсатора C1; использование меньшего значения приведет к увеличению диапазона, в то время как большее значение сделает диапазон намного меньше.

2) Ультразвуковой генератор с фиксированным рабочим циклом 50%

Следующий ультразвуковой генератор, показанный на приведенном выше рис. 2, использует 6 буферных затворов одиночной ИС инвертирующего буфера КМОП-матрицы 4049.

Можно увидеть пару буферов, U1a и U1b, прикрепленных к цепи нестабильного генератора с переменной частотой, имеющей 50% -ный рабочий цикл, прямоугольный выходной сигнал.

Остальные 4 буфера подключены параллельно, чтобы улучшить выходной сигнал по подключенному пьезоэлементу. Этот намного лучший частотный диапазон ультразвукового генератора примерно аналогичен предыдущей версии IC 555. Однако основным преимуществом этой конструкции является ее точный 50% рабочий цикл во всем частотном диапазоне.

При этом частотный диапазон может быть увеличен за счет уменьшения значения конденсатора C1, а частота может быть уменьшена за счет использования более высоких значений для C1.Потенциометр 100 кОм вместе с резистором R3 фиксирует выходную частоту.

3) Ультразвуковой генератор с ФАПЧ

Точная и мощная схема ультразвукового генератора с использованием PLL LM567 IC и двухтактного выходного пьезодвигателя

ИС LM567 с фазовой автоподстройкой частоты (PLL) IC используется для генерации ультразвуковой частоты в нашей третьей концепции, что доказано в Рисунок 3 выше. Эта схема обеспечивает ряд функций лучше, чем две предыдущие ультразвуковые концепции.

Во-первых, встроенный в IC 567 генератор разработан для работы в невероятно широком спектре частот, от менее 1 Гц до 500 кГц.Форма выходного сигнала генератора на выводе 5 демонстрирует выдающуюся симметрию во всем диапазоне рабочих характеристик.

Генератор дополнительно дает увеличенный выходной сигнал по сравнению с двумя другими схемами по той причине, что выходной сигнал очень близко соответствует импедансу пьезо-твитера (SPKR1).

Выходной сигнал схемы можно настроить в диапазоне от 10 кГц до более 100 кГц, используя потенциометр R5. Транзистор Q1 подключен как схема общего коллектора, чтобы держать выход 567 в стороне, а также управлять схемой выходного усилителя, созданной с использованием транзисторов Q2 и Q3.Схема может быть преобразована в ультразвуковой передатчик непрерывного сигнала, разорвав соединение контакта 7 ИС и вставив ключ переключателя последовательно.

В этом случае вам потребуется какой-либо ультразвуковой приемник, чтобы слышать сигналы; и это именно то, что мы собираемся обсудить в нашей следующей схеме.

4) Схемы ультразвукового приемника

Этот настраиваемый ультразвуковой приемник IC 567 может быть соединен с описанным
ультразвуковым передатчиком LM 567 для достижения наилучших результатов.

Схема ультразвукового приемника, использующая микросхему 567 PLL с возможностью настройки частоты, показана на приведенной выше диаграмме.Схема настраиваемого генератора IC идентична предыдущей схеме генератора и обрабатывает точно такой же диапазон частот. Светодиод расположен на контакте 8 детектора ИС, который быстро указывает обнаруженные сигналы.

Транзистор Q1 предназначен для усиления мельчайших ультразвуковых сигналов, обнаруживаемых пьезоустройством, и передачи их на систему ФАПЧ.

Как проверить

Чтобы проверить работу ультразвука, включите схему ультразвукового генератора IC 567 и перемещайте пьезоэлектрический преобразователь по всей площади.Начиная с минимальной настройки, постепенно настраивайте R5 до тех пор, пока вы не перестанете ничего слышать из динамика. Это должно зафиксировать выходную частоту схемы примерно на 16 и 20 кГц, в зависимости от чувствительности вашего уха к высокой частоте.

Теперь включите схему ультразвукового приемника и расположите его пьезоэлектрический преобразователь на расстоянии примерно 12 дюймов от динамика генератора, хотя и направляя его в том же направлении. Отрегулируйте приемник через R5, начиная с точки минимальной частоты (которая соответствует максимальному диапазону сопротивления потенциометра), и постепенно увеличивайте частоту до максимума, пока не увидите, что светодиод приемника просто горит.

Если вы видите, что приемник не реагирует на выходные сигналы передатчика, попробуйте точно навести пьезоэлемент приемника на динамик генератора и продолжайте делать это постоянно. Как только приемник обнаружит сигнал и загорится светодиод, отодвиньте два пьезоэлектрических преобразователя Tx / Rx как минимум на десять футов и снова начните точную настройку.

Как только вы обнаружите, что все работает удовлетворительно, вы можете использовать подключенный к передатчику телеграфный ключ (опционально на контакте 7) и проверить реакцию светодиода на приемнике.

Светодиод должен реагировать на это миганием в стиле точек и тире, как при нажатии на кнопку телеграфа. Дополнительным применением этого ультразвукового генератора / приемника может быть простой датчик охранной сигнализации.

Подключите реле 5 В к контакту 8 LM567 приемника и положительному полюсу батареи. Разместите пьезоустройства Tx и Rx на расстоянии примерно 30 см друг от друга и сфокусируйте их на одном и том же пути, но на расстоянии от ближайших объектов.

Если человек идет в непосредственной близости от пары динамиков и перед ними, ультразвуковая частота будет отражаться обратно, вызывая включение реле приемника.Выходные контакты реле могут использоваться для включения устройства сигнализации или сирены.

5) Схема высокочувствительного ультразвукового приемника

Последняя конструкция схемы ультразвукового приемника на самом деле представляет собой чрезвычайно чувствительный ультразвуковой приемник, который может легко улавливать практически все, что находится в ультразвуковом диапазоне частот. Вы, возможно, сможете послушать насекомых, сообщения летучих мышей, двигатели и т. Д .; идея также может быть использована в сочетании с описанными выше ультразвуковыми генераторами для разработки высококачественных ультразвуковых систем.

Конструкция работает по принципу прямого преобразования. Транзисторы Q1 и Q2 усиливают ультразвуковые сигналы, обнаруживаемые пьезо-динамиком. Выход коллектора Q2 затем используется для управления входом JFET (Q3), который можно увидеть подключенным как цепь детектора продукта.

Каскад PLL (U1) в этой концепции используется как перестраиваемый гетеродинный генератор, который дополнительно питает вход схемы детектора JFET. Входящий ультразвуковой сигнал комбинируется с частотой гетеродина-генератора, генерируя суммарную и разностную частоту.

Высокочастотный элемент фильтруется через компонентную сеть C3, R8 и C6. Оставшийся низкочастотный выход может поступать через вход аудиоусилителя LM386. К аудиовыходу схемы можно подключить динамик или наушники.

6) Еще одна схема ультразвукового приемника для прослушивания звуков выше 20 кГц

Частотный диапазон обнаружения нашего уха едва достигает частоты 13 кГц. Функция ультразвукового детектора состоит в том, чтобы преодолеть это ограничение, переключая частоту высокочастотных шумов, например свист собак, едва слышные утечки газа, писк летучей мыши и несколько искусственных ультразвуковых звуков, например легкое постукивание по газете.

«Ультразвук», обнаруженный входным преобразователем, усиливается и подается на детектор продукта. Включен нестабильный мультивибратор, поскольку стабильность BFO может не иметь большого значения. В дополнение к требуемому разности сигналов, схема дополнительно генерирует сигнал BFO самостоятельно, а также суммирующую частоту, которая затем завершается внутри фильтра нижних частот с фиксированной частотой 4 кГц.

Полученный здесь сигнал снова усиливается для работы с наушниками.Схема работает примерно с 8 миллиампер, поэтому ее можно легко запитать от сухой батареи на 9 В.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Как создать схему ультразвукового управляющего динамика

В сообщении объясняется конструкция ультразвуковой управляющей акустической системы, также называемой параметрическим динамиком, которая может использоваться для передачи звуковой частоты в заданном месте или зоне, чтобы человек находился именно в этом месте может слышать звук, в то время как человек рядом с ним или вне зоны остается совершенно нетронутым и не ведает о происходящем.

Изобретено и построено Кадзунори Миура (Япония)

Выдающиеся результаты, полученные в ходе испытаний акустического устройства дальнего действия (LRAD), вдохновили American Technology Corporation на принятие нового названия для этого устройства, которое в марте было изменено на LRAD corporation 25th 2010. Также называемый Audio Spotlight, он является продуктом Holosonic Research Labs, Inc. и используется для невоенных приложений.

Устройство предназначено для генерации интенсивно сфокусированных звуковых лучей только над определенной областью.Устройство может хорошо подходить для таких мест, как музеи, библиотеки, выставочные галереи, где его звуковой луч можно использовать для отправки предупреждающего сообщения или для наставления конкретного человека, который плохо себя чувствует, в то время как окружающим разрешается вести себя в полной тишине.

Сфокусированные звуковые эффекты от такой параметрической акустической системы настолько точны, что любой, кто ее нацеливает, очень удивляется, увидев сфокусированное звуковое содержание, которое слышит только он, в то время как парень, находящийся рядом с ним, совершенно не осознает этого.

Принцип работы параметрического динамика

Параметрическая технология динамиков использует звуковые волны в сверхзвуковом диапазоне, которые имеют характеристику распространения почти на линии прямой видимости.

Однако можно задаться вопросом, что, поскольку сверхзвуковой диапазон может выходить за пределы отметки 20 кГц (40 кГц, если быть точным), он может быть абсолютно неслышным для человеческого уха, так как же система может сделать волны слышимыми в зоне фокусировки?

Одним из способов реализации этого является использование двух лучей 40 кГц, один из которых имеет звуковую частоту 1 кГц, наложенный и наклоненный так, чтобы встретиться в указанной точке, где два контента 40 кГц компенсируют друг друга, оставляя частоту 1 кГц слышимой в этом конкретном месте.

Идея может показаться простой, но результат может быть слишком неэффективным из-за низкой громкости звука в указанном месте, недостаточно хорошим, чтобы оглушить или вывести из строя целевых людей, что совершенно противоречит LRAD.

Другие современные методы создания звукового директивного звука с использованием сверхзвуковых волн — это амплитудная модуляция (AM), модуляция с двойной боковой полосой (DSB), модуляция с одной боковой полосой (SSB), частотная модуляция (FM), все концепции зависят от недавно исследованного параметрического динамика. системная техника.

Излишне говорить, что сверхзвуковая волна 110 дБ + может быть неоднородной с распределением звуковой силы, когда она распространяется по длинной «трубе» воздушных масс.

Из-за неоднородности звукового давления могут возникнуть огромные искажения, которые могут быть крайне нежелательными для приложений в спокойных местах, таких как музеи, галереи и т. Д.

Вышеупомянутый нелинейный отклик возникает из-за тот факт, что молекулам воздуха требуется относительно больше времени, чтобы упорядочиться до своей предыдущей исходной плотности, по сравнению со временем, необходимым для сжатия молекул.Звук, создаваемый при более высоком давлении, также приводит к более высоким частотам, которые имеют тенденцию генерировать ударные волны, когда молекулы сталкиваются с молекулами, которые сжимаются.

Чтобы быть точным, поскольку слышимое содержимое состоит из колеблющихся молекул воздуха, которые скорее не полностью «возвращаются», поэтому, когда частота звука увеличивается, неоднородность заставляет искажение становиться более слышимым из-за эффекта, который может лучше всего определять как «вязкость воздуха».

Поэтому производитель прибегает к концепции динамиков, основанной на директиве DSP, которая предполагает значительно улучшенное воспроизведение звука с минимальными искажениями.

Вышеупомянутое дополняется включением высокотехнологичного параметрического преобразователя громкоговорителей для получения однонаправленных и чистых звуковых пятен.
Высокая направленность, создаваемая этими параметрическими громкоговорителями, также обусловлена ​​их небольшой полосой пропускания, которая может быть увеличена в соответствии с требуемой спецификацией путем простого добавления большого количества этих преобразователей через матричную структуру.

Понимание концепции параметрического 2-канального модулятора громкоговорителей

DSB может быть легко выполнен с использованием аналоговых схем переключения.Изобретатель сначала попробовал это, и, хотя он смог добиться громкого звука, это сопровождалось чертовски большим количеством искажений.

Затем была опробована схема PWM, в которой использовалась концепция, близкая к технологии FM, хотя результирующий вывод звука был намного отчетливым и свободным от искажений, интенсивность оказалась намного слабее по сравнению с DSB.

Этот недостаток был в конечном итоге устранен путем организации двухканальной матрицы преобразователей, каждая из которых включает до 50 преобразователей с частотой 40 кГц, подключенных параллельно.

Понимание схемы звукового прожектора

Ссылаясь на параметрический динамик или ультразвуковую директивную схему динамика, показанную ниже, мы видим стандартную схему ШИМ, сконфигурированную вокруг ИС TL494 генератора ШИМ.

Выходной сигнал этого каскада ШИМ подается на каскад полумостового драйвера полумоста с использованием специализированной микросхемы IR2111.

IC TL494 имеет встроенный генератор, частота которого может быть установлена ​​через внешнюю сеть дистанционного управления, здесь она представлена ​​через предустановленные R2 и C1.Основная частота колебаний регулируется и устанавливается с помощью R1, в то время как оптимальный диапазон определяется путем соответствующей настройки R1 и R2 пользователем.

Аудиовход, который необходимо направить и наложить на установленную выше частоту ШИМ, применяется к K2. Обратите внимание, что аудиовход должен быть достаточно усилен с помощью небольшого усилителя, такого как LM386, и не должен поступать через разъем для наушников аудиоустройства.

Поскольку выходной сигнал каскада ШИМ подается через установленную двойную полумостовую ИС, окончательные параметрические выходы с усилением сверхзвуковой частоты могут быть получены через два выхода на показанных 4 полевых транзисторах.

Усиленные выходы через оптимизирующую катушку индуктивности подаются на массив узкоспециализированных пьезопреобразователей 40 кГц. Каждая матрица преобразователей может состоять в общей сложности из 200 преобразователей, соединенных параллельным соединением.

МОП-транзисторы обычно питаются от источника постоянного тока 24 В для управления пьезоэлектрическими преобразователями, который может быть получен от отдельного источника постоянного тока 24 В.

На рынке может быть множество таких преобразователей, поэтому выбор не ограничивается каким-либо конкретным типом или номиналом.Автор предпочитает пьезоэлектрические преобразователи диаметром 16 мм, которые обычно имеют частоту 40 кГц.

Каждый канал должен включать не менее 100 из них, чтобы генерировать разумный отклик при использовании на открытом воздухе в условиях высокого уровня шума.

Расстояние между преобразователями имеет решающее значение

Расстояние между преобразователями имеет решающее значение для того, чтобы фаза, создаваемая каждым из них, не нарушалась или не отменялась соседними устройствами. Поскольку длина волны составляет всего 8 мм, ошибка позиционирования даже в 1 мм может привести к значительному снижению интенсивности из-за фазовой ошибки и потери звукового давления.

Технически ультразвуковой преобразователь имитирует поведение конденсатора, и, таким образом, его можно заставить резонировать, включив последовательно катушку индуктивности.

Поэтому мы включили катушку индуктивности в серию только для того, чтобы добиться этой функции для оптимизации преобразователей до пределов их пиковых характеристик.

Расчет резонансной частоты

Резонансную частоту преобразователя можно рассчитать по следующей формуле:

fr = 1 / (2pi x LC)

Внутренняя емкость преобразователей 40 кГц может составлять от 2 до 3 нФ, таким образом, 50 из них, подключенных параллельно, дадут чистую емкость около 0.От 1 мкФ до 0,15 мкФ.

Используя эту цифру в приведенной выше формуле, мы получаем значение индуктивности в диапазоне от 60 до 160 мкГн, которое должно быть включено последовательно с выходами драйвера МОП-транзисторов в A и B.

В индукторе используется ферритовый стержень, как можно видеть. на рисунке ниже. Пользователь мог усилить резонансный отклик, регулируя стержень, перемещая его внутри катушки до достижения оптимальной точки.

Принципиальная схема

Принципиальная схема любезно предоставлена: Elektor electronics.

В моем прототипе я экспериментировал с аудио трансформатором, как показано ниже, для требуемого усиления с одним общим источником питания 12 В. Резонансные конденсаторы я не использовал, поэтому усиление было слишком низким.

Я мог слышать эффект с расстояния в 1 фут точно по прямой линии с датчиком. Даже легкое движение заставляло звук исчезать.

Индуктор динамика (малый выходной звуковой трансформатор):

Как подключить трансформатор и преобразователи

Детали проводки преобразователя можно увидеть на приведенном ниже рисунке, вам потребуются две из этих схем для подключения к точкам A и B схемы.

Трансформатор может быть подходящим повышающим трансформатором в зависимости от того, сколько преобразователей выбрано.

Изображение прототипа: Вышеупомянутая параметрическая схема динамика была успешно протестирована и подтверждена мной с использованием 4 ультразвуковых преобразователей, которые отреагировали в точности так, как указано в объяснении статьи. Однако, поскольку использовались только 4 датчика, выходной сигнал был слишком низким, и его можно было слышать только на расстоянии метра.

Осторожно — опасность для здоровья. Необходимо принять соответствующие меры для предотвращения длительного воздействия высоких уровней ультразвукового шума.

Исходный документ можно прочитать здесь

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Ультразвуковые преобразователи мощности | APC International

  • высокая эффективность
  • большая амплитуда
  • слабый нагрев
  • стабильный выход, не подверженный колебаниям нагрузки
  • конкурентоспособные цены
  • быстрая доставка

Типичные области применения пьезо-ультразвуковых преобразователей

Пьезо-ультразвуковые преобразователи находят широкое применение.Как в коммерческих, так и в промышленных условиях эти устройства позволяют аппарату ультразвуковой очистки работать эффективно — даже в самых сложных и деликатных операциях, таких как ультразвуковая чистка ювелирных изделий.

В медицинских приложениях пьезо-ультразвуковые преобразователи обеспечивают такие возможности, как ультразвуковое дробление камней в почках и удаление зубного налета. Кроме того, они используются для проведения точных измерений для выявления дефектов и других аномалий, обнаруженных между передатчиками и приемниками ультразвуковых волн.

Звоните сегодня

Излучатели звука

В отличие от других форм энергии, таких как радиация, которая может быть вредной для людей и других форм жизни, ультразвук — это просто форма звука, которая выходит за верхние пределы слышимости среднего взрослого человека. Начиная с 20 кГц и выше, ультразвуковые преобразователи могут использовать эти физически более короткие длины волн. В результате эти типы преобразователей идеально подходят для использования в условиях неразрушающего контроля, а также для точного измерения различных материалов и физических веществ, включая проведение ультразвуковых исследований на людях.

Функция частотной характеристики

Высокое механическое качество пьезопреобразователей APC гарантирует, что эти ультразвуковые преобразователи многослойного типа обладают высокой электроакустической эффективностью и низким тепловыделением. Механическое соединение пьезоэлектрических элементов обеспечивает выход с большой амплитудой. Стандартные датчики ультразвуковой очистки APC доступны в четырех частотах: 28 кГц, 40 кГц, 80 кГц или 120 кГц. APC также предлагает преобразователь мощности 50 кГц, который можно использовать в различных областях, в том числе в качестве очистителя ткани, небулайзера, распылителя, для ультразвукового перемешивания или для разрушения клеток.

Стандартные преобразователи для ультразвуковой очистки

APCI
Каталожный номер
Привод
Частота
Механический
Качество
(Qm)
Муфта
(Kp) (%)
Емкость
(1 кГц)
(нФ)
Импеданс
(Ом)
Движение
Адмиттанс
(мν)
Допустимая
Вибрация
(см / сек)
Мощность
(Вт)
90-4040 28 кГц 800 ≥55 3.8 ≤50 60 ≤25 50 Спецификация
90-4050 40 кГц 800 ≥55 3,8 ≤50 65 ≤50 50 Спецификация
90-4060 80 кГц ≥1000 ≥55 3.7 ≤50 80 Спецификация
90-4070 120 кГц ≥1000 ≥55 3,7 ≤50 80 Спецификация
Пользовательский Значения определяются клиентом и APC International

Технические характеристики генератора ультразвукового преобразователя

(кат.№ 90-4200 и 90-4210)

Загрузите спецификацию генератора ультразвукового преобразователя.

>> Запросить цену сегодня <<

Стандартный ультразвуковой преобразователь мощности

APCI
Кат. №
Деталь # Резонансный
Частота

Резонансный
Сопротивление

Емкость Пропускная способность Изоляция
Сопротивление
90-5000 APC-4SS-1550 50 ± 2 кГц 60 Ом (макс.) 2750 ± 20% пФ Δf ≥ 1.0 кГц R ≥ 500 МОм 2500 В постоянного тока Спецификация
90-5010 APC-4SS-1500 с платой Каталожный № 90-5000 с блоком питания Спецификация
Пользовательский Значения, определяемые заказчиком и APC International

Как сделать ультразвуковые преобразователи для ультразвуковой очистки: композитные преобразователи

Как и во многих других областях применения пьезоэлектрических материалов, сборка из нескольких керамических элементов обеспечивает значительные эксплуатационные и производственные преимущества в датчиках ультразвуковой очистки по сравнению с одним керамическим элементом.Чтобы обеспечить наиболее эффективную работу, упростить производство и снизить затраты, более сложные преобразователи, предназначенные для ультразвуковых энергетических приложений, обычно представляют собой композит из пьезоэлектрического керамического центра (например, нескольких тонких колец или керамических дисков), окруженного металлическим концом. или верхняя и нижняя части. При отсутствии жидкостной нагрузки механический коэффициент качества Qm для хорошо спроектированного композитного преобразователя будет больше, чем соответствующее значение для эквивалентного цельного керамического преобразователя, а эффективная теплопроводность металлических частей обеспечит более низкую рабочую температуру. в керамической части преобразователя.Коэффициент связи k будет приближаться к таковому для цельного керамического преобразователя.

Датчики давления

Металлические части композитного преобразователя должны иметь те же акустические свойства и площадь поперечного сечения, что и керамическая часть. Обе металлические части могут быть изготовлены из одного и того же материала или комбинации материалов, или две части могут быть изготовлены из материалов с разными свойствами. Возможные конструкционные материалы включают сталь, алюминий, титан, магний, бронзу и латунь.Часто только одна из металлических частей предназначена для вывода высокой интенсивности.

Для максимальной передачи энергии от преобразователя к растворителю в резервуаре для ультразвуковой очистки композитный ультразвуковой преобразователь обычно представляет собой полуволновый преобразователь с резонансной частотой 20 или 40 кГц. Электроакустическая эффективность композитного ультразвукового преобразователя обратно пропорциональна коэффициенту электромеханической связи и различным качественным характеристикам компонентов.

>> Запросить цену сегодня <<

Предварительно напряженные композитные ультразвуковые преобразователи

Керамический компонент композитного преобразователя редко будет обладать достаточной прочностью на разрыв, чтобы выдерживать высокие механические нагрузки, связанные с потребляемой мощностью при ультразвуковой очистке. Прочность керамических элементов на разрыв может быть увеличена за счет механического предварительного напряжения элементов в направлении поляризации. Предварительное напряжение создается путем включения одного большого центрального болта или нескольких болтов меньшего размера, расположенных по периферии, в конструкцию преобразователя.Конструкция с одним центральным болтом обеспечивает немного более высокую эффективность, чем конструкция с несколькими периферийными болтами, но производственные затраты могут быть выше, сборка может быть более сложной, а физически датчик будет значительно длиннее.

Как работает ультразвуковой преобразователь

Для условий, в которых работают устройства ультразвуковой очистки, предварительного напряжения менее примерно 30 МПа обычно достаточно для защиты керамических компонентов преобразователя.С другой стороны, если предварительное напряжение слишком низкое, чрезмерные механические потери на границах раздела керамика / металл могут снизить эффективность. Предварительное напряжение можно оценить с помощью динамометрического ключа, откалиброванного по заряду, для затяжки болтов. Этот метод измерения прост, но он не самый точный, и, следовательно, он рекомендуется в первую очередь для серийных преобразователей, для которых различия между соответствующими компонентами, как мы надеемся, минимальны. Более точный способ измерения предварительного напряжения — это измерение заряда, возникающего в керамических элементах в условиях короткого замыкания.Конденсатор, подключенный к электрическим клеммам преобразователя и к вольтметру постоянного тока, облегчает измерение заряда при затяжке каждого болта.

Ультразвуковые преобразователи и вода

При ультразвуковой очистке влияние размеров и конфигурации резервуара для воды, водной нагрузки и толщины связующего слоя, прикрепляющего преобразователь к резервуару для воды, в совокупности немного снижает частоту преобразователя и приводит к нескольким дополнительные резонансы.Однако, несмотря на эти негативные факторы, хорошо спроектированный преобразователь, включенный в хорошо спроектированную схему, будет работать вблизи своей резонансной частоты.

Кавитация

Кавитация возникает, когда вибрации поверхности преобразователя, соприкасающейся с жидкостью (обычно водой, но, возможно, смесью воды и органического растворителя при ультразвуковой очистке), достаточно для создания частичного вакуума, превышающего давление пара жидкости, и пузырьков образуются на вибрирующей поверхности.Кавитация является желательной функцией при ультразвуковой очистке или испарении жидкости, но, очевидно, ее следует избегать при передаче сигналов. При атмосферном давлении и с одной только водой в качестве промежуточной жидкости порог кавитации, p C0 (бар), составляет:

Уравнение 5.9

п C0 = (0,00025ƒ) 2 + (0,045ƒ-1)

Для частот от килогерц до нескольких сотен килогерц (2). Если датчик погружен в воду, а вибрирующая поверхность находится на несколько метров или более ниже границы раздела атмосфера / жидкость, порог кавитации увеличивается до:

Уравнение 5.10

p Ch = p C0 + 0.10h

где

p Ch = порог кавитации в атмосфере на глубине h в метрах (бар)

p C0 = порог кавитации на нулевой глубине (бар)

Кавитация (Дж) может начаться, когда интенсивность звука на вибрирующей поверхности в Вт / см 2 составляет:

Уравнение 5.11

Дж = 0,15 (p C0 + 0,10h) 2

Акустическую интенсивность на вибрирующей поверхности можно определить по: (акустической выходной мощности преобразователя) (площади поверхности преобразователя).Однако на практике, поскольку на порог кавитации влияют характеристики преобразователя (частота сигнала, длина акустического импульса, акустическая однородность / неоднородность вибрирующей поверхности) и различные условия (глубина погружения, температура, растворенный воздух содержание жидкости) кавитация не может начаться до тех пор, пока интенсивность звука не станет значительно выше, например, между 0,3 (P C0 + 0,10h) 2 и 0,4 (P C0 + 0,10h) 2 .

Для получения дополнительной информации о промышленных ультразвуковых преобразователях заполните нашу контактную форму или позвоните нам по телефону (570)726-6961, чтобы получить дополнительную информацию.

Ультразвуковые усилители мощности | Продукты и поставщики

  • Поведение животных: эволюционный подход

    … Были представлены через ультразвуковой динамик (ScanSpeak, Avisoft Bioacoustics, Берлин, Германия) с использованием внешней звуковой карты с частотой дискретизации 192 кГц (Fire Wire Audio Capture FA-101, Edirol, Лондон, Великобритания) и портативного ультразвукового усилителя мощности с частотным диапазоном…

  • Количественное обнаружение дефекта с помощью ультразвуковой инфракрасной термографии.

    Ультразвуковой усилитель мощности, который может выполнять амплитудную модуляцию колебательного
    был использован, и он выдает до максимальной мощности 1.2кВт.

  • Влияние слуха моли на стратегии эхолокации летучих мышей

    Эти стимулы были созданы точным
    Генератор сигналов VCF / sweep 126, усиленный портативным ультразвуковым усилителем мощности (Simmons, Fenton, Ferguson, Jutting
    и Пэйлин, в печати) через один из двух динамиков, T27 (KEF
    Electronics, Товил Мейдстон, Кент, Англия; От 5 до…

  • Межличностное использование сигналов эхолокации: подслушивание летучими мышами

    Сигнал к
    сигнал был усилен через предусилитель Dynaco и
    ультразвуковой усилитель мощности (Simmons et al.1979).

  • Осесимметричные колебания цилиндрического резонатора, измеренные методом голографической интерферометрии

    Подключен широкодиапазонный генератор от 5 Гц до 600 кГц
    через ультразвуковой усилитель мощности возбудил
    резонатор при размахе входного сигнала 30 В.

  • Территориальное контрпение у самцов мешковидных летучих мышей (Saccopteryx bilineata): низкочастотные песни вызывают более сильную реакцию

    Сигнал подавался на
    ультразвуковой усилитель (Avisoft Ultrasonic Power Amplifier;
    АЧХ ± 1 дБ от 0.От 1 до 100 кГц) и
    ультразвуковой динамик (Avisoft Ultrasonic ScanSpeak R2904-
    700000) с частотной характеристикой ± 8 дБ от 4 до…

  • Рассеяние нейтронов при высоких температурах и методы левитации

    Левитатор состоит из трех основных частей (рис. 3): узла левитатора, ультразвукового усилителя мощности и акустического контроллера.

  • ТОЛСТОПЛЕКОВЫЕ РЕЗИСТОРЫ NDT BY ELECTRO-ULTRASONIC
    СПЕКТРОСКОПИЯ

    Ультразвуковой усилитель мощности состоит из WPD 100, в котором он
    необходимо наличие силового линейного срабатывающего гармонического сигнала на ультразвуковом преобразователе.

  • Реализация адаптивного к нагрузке контроля частоты двухфазного резонансного инвертора для ультразвукового двигателя

    Двухфазный высокочастотный инвертор с использованием существующего
    паразитный резонансный импеданс, встроенный в USM
    был недавно предложен в качестве коммутации с высокой плотностью мощности
    режим ультразвукового усилителя мощности.

  • Реализация адаптивного к нагрузке контроля частоты двухфазного резонансного инвертора для ультразвукового двигателя

    Двухфазный высокочастотный инвертор, использующий паразитные резонансные сопротивления, включенный в ультразвуковой двигатель, который представлен в терминах модели электрического резонансного контура резервуара, предлагается в качестве ультразвукового усилителя мощности с переключением режимов высокой плотности мощности.

  • Проект

    | Игра с Power Ultrasonics

    Если вы хотите построить домашнюю ультразвуковую систему, вам доступно множество вариантов, и выбор того, что вам нужно, может вызвать затруднения. Power Ultrasonics — это тяжелые промышленные инструменты с высокими ценами на промышленные товары. , особенно если вы хотите сделать что-нибудь с мощностью более 50 Вт. Вот краткое описание того, что вам нужно и что есть в наличии.

    Мощная ультразвуковая система состоит из 3 основных компонентов. Часто они объединяются в законченные или частичные системы. Компоненты:

    • Источник питания
    • Ультразвуковой преобразователь
    • Выходной рупор или механическое соединение

    Эти три компонента генерируют электрическую энергию, преобразуют электрическую энергию в механические колебания и направляют колебания на вашу цель.

    Источник питания:

    Источник питания должен обеспечивать высокое напряжение переменного тока большой мощности на резонансной или антирезонансной частоте системы преобразователя.Основными факторами, которые следует учитывать, являются: частота привода, мощность привода, удобство использования и безопасность конструкции. Ваш преобразователь должен соответствовать резонансной частоте преобразователя для достижения наилучших результатов и максимального срока службы инструмента. Высококачественные промышленные системы будут обеспечивать функции, которые автоматически определяют резонансную частоту и соответствующим образом регулируют свой выходной сигнал. Это позволит контролировать дрейф из-за износа инструмента, чистоты, ослабления креплений, температурных сдвигов, старения компонентов и т.п. Это также может служить предупреждением для оператора, если система вышла из строя и нуждается в обслуживании, ремонте или замене.Высококачественные системы также позволяют надежно регулировать и измерять выходную мощность для управления процессом, особенно для сонохимических процессов или процессов разрушения клеток. Безопасность состоит из предохранителей, заземления, изоляции и других распространенных систем безопасности высокой мощности. Когда я получу в руки некоторые физические устройства, я определю, насколько безопасны эти различные варианты.

    У вас есть три основных варианта блоков питания:

    1. Источники питания для китайских ультразвуковых очистителей. Они стоят около 30 долларов, имеют фиксированную частоту 28 кГц или 40 кГц и не имеют регулировки частоты, мощности или каких-либо других встроенных «приятных» функций.Это, безусловно, самый простой и дешевый вариант. Я купил один и скоро буду с ним экспериментировать. Источники: ebay, alibaba и др.
    2. Реальные промышленные системы. Это вариант высшего класса «кадиллак». Обычные бренды включают Dukane и Branson, но доступны и другие. Вы можете выбрать любые характеристики, частоту и выходную мощность, но они будут стоить вам. Я не проводил исчерпывающий поиск фактических продажных цен, но они обычно указывают на сумму около 1000 долларов США, а часто и больше.Они могут быть жизнеспособным вариантом для небольшой компании, но они явно не входят в мой ценовой диапазон, как для любителя.
    3. Сделай сам. Я все еще изучаю ценовую категорию, которую вы можете ожидать от этого, но это то, что я считаю единственным жизнеспособным вариантом для источников питания мощностью более 100 Вт по ценам ниже 1000 долларов.

    Преобразователь

    Преобразователь представляет собой большой пьезоэлектрический элемент. Они поставляются в виде «сырых» керамических компонентов или завершенных сборок, в которые входят несколько керамических элементов, электродов и, возможно, механических винтов предварительной нагрузки, монтажных корпусов, охлаждающих элементов и монтажных креплений.

    Для систем питания требуется механический предварительный натяг. Почти все пьезоэлементы изготовлены из керамического материала, называемого цирконат-титанатом свинца или PZT. Как и другая керамика, она хрупкая и не выдерживает больших изменений формы без образования трещин. Под предварительным натягом подразумевается зажатие керамики для создания больших сил без значительных изменений физического размера, что снижает склонность к растрескиванию или разрушению. Наиболее распространенной является конструкция Langevin, в которой используется керамика с кольцевым кольцом, зажатая между двумя кусками стали с помощью болта.Вот изображение поперечного сечения, полученное с http://techblog.ctgclean.com/2012/01/ultrasonics-transducers-piezoelectric-hardware/:

    Варианты покупки
    1. Дисковые преобразователи в ультразвуковой ванне с плоским необработанным элементом. ~ 3 доллара США, 35 Вт, 40 кГц. Ни корпуса, ни охлаждения, ни даже проводки. Это просто кусок PZT с металлическими контактами. Я купил пару таких, но пока мало что с ними сделал. Покупайте на ebay, alibaba и др. al.
    2. Ультразвуковой датчик Ланжевена для ванны.~ 15 долларов США, 50–100 Вт, 28 кГц или 40 кГц. Это наиболее распространенный преобразователь, который вы найдете, и основа большинства проектов для любителей. Они состоят из пьезоэлектрического блока, обычно из двух элементов, а также стальной опоры, которая обеспечивает теплоотвод, выходное соединение и механическую предварительную нагрузку. Их можно приобрести по дешевке в комплекте, и вы сразу же приступите к работе. Покупка на ebay, alibaba и др. al.
    3. Преобразователи промышленные. Цена сильно варьируется, обычно> 50 долларов,> 500 Вт, 28 кГц или 40 кГц.Это, как правило, «полнофункциональные» системы. Основные бренды, которые вы найдете, — это Branson и Dukane, они предназначены для промышленного использования в промышленных условиях. Их часто называют «преобразователями» или «РЧ-преобразователями». У них есть корпус, в который вы можете установить, порты охлаждения для принудительного воздушного потока, и, как правило, они имеют мощность от 500 Вт до 2 кВт и имеют встроенную предварительную нагрузку. Как любитель, вы найдете только эти используемые. Они часто идут с усилителями мощности и рогами. Совет профессионала: на момент написания большинство продавцов повторно перечисляют их повторно.Они редко продаются на ebay по прейскуранту. Вы можете обойтись без встречных предложений продавцов, и они примут предложения на 20% ниже прайс-листа. Сделайте свою домашнюю работу по выходным рогам и дополнительным компонентам перед тем, как делать ставки, так как вы можете получить хорошую скидку на упакованные дополнения. Обычный алгоритм торга: «хочешь 100%, я поставлю 60%. Как насчет 90%? Как насчет 70%? Как насчет 80%? Продано!» применяется.
    4. «Специальные» позиции. Я не буду здесь вдаваться в подробности, но существует огромное количество специальных пьезопреобразователей.Их действительно нет на обычных торговых площадках, таких как ebay, и вам действительно нужно обращаться к специализированным поставщикам. Это могут быть необработанные пьезоэлементы или комплектные системы. Вот краткий, но не исчерпывающий список некоторых доступных компонентов:
    • полусферические преобразователи
    • конические преобразователи
    • пластины срезаемых элементов
    • пьезогибочные диски и стержни
    • пьезовентиляторы
    • 14 сферические резонаторы 902
    • стеки многоосных позиционеров.

    См. Примеры: https://www.steminc.com/PZT/en/.

    Выходная муфта; Рога, усилители, насадки и прочее

    Здесь вы найдете наибольшее разнообразие систем питания, и то, что вам нужно, будет во многом зависеть от предполагаемого применения. Это пассивные механические элементы, которые направляют ультразвуковую энергию от преобразователя к заготовке / образцу. Для каждого возможного использования существует специальный вариант, и промышленные заказчики часто изготавливают специальные инструменты для своего конкретного применения.Если вы пойдете по этому пути, вам действительно придется потратить некоторое время на методы конечных элементов и некоторые учебники. Доступно бесплатное программное обеспечение, но я им не пользовался: http://www.sonoanalyzer.com/Downloads. К счастью, многим приложениям такой уровень детализации не требуется. Для другой записи по этой теме см .: http://usblog.dukane.com/2010/03/how-does-your-ultrasonic-probestack.html

    Рожки зонда

    Это рабочая лошадка для большинства силовых приложений.Опять же, основными брендами являются Branson, Dukane и Emerson. Варианты применения этой конструкции включают: эмульгирование / разрушение ячеек, сварку, сверление и резку. Они часто поставляются с наконечником с резьбой, чтобы наконечник можно было заменить по мере его износа или изменить, чтобы разрешить несколько применений.

    Рекомендации при покупке: резонансная частота, размер зонда, материал рупора и усиление. Для правильной работы они должны соответствовать резонансной частоте преобразователя. Размер зонда будет определяться вашим приложением и в основном сводится к «подойдет ли он».Если вы хотите обработать ультразвуком небольшие жидкости или компоненты, дважды проверьте, соответствует ли ваш наконечник вашему размеру. Рога торговых марок обычно изготавливаются из стали или титана. Это влияет на то, с чем они вступают в химическую реакцию, на скорость их износа и на их физический размер. Усиление — это величина, на которую рупор увеличивает выходную амплитуду. Пакеты пьезопреобразователей обычно расширяются и сжимаются примерно на 20 мкм. Эти рупоры могут увеличивать амплитуду в 3 раза в зависимости от их выходного профиля. Как правило, чем резче уменьшается диаметр рупора, тем выше усиление.

    Рекомендации по закупкам

    Вы можете купить их на ebay отдельно или в комплекте с промышленными преобразователями менее чем за 100 долларов. Износ может сильно различаться, и только вы можете решить, подходит ли он для вашего проекта и бюджета. Ключевые слова для поиска: «ультразвуковой рог», «катеноидный рог».

    Caveat emptor на кончиках рогов

    Во многих ультразвуковых приложениях требуется подача ультразвуковой энергии мощностью> 100 Вт через довольно маленький наконечник выходного рупора.Это вызывает износ наконечника намного быстрее, чем любая другая часть системы. В промышленном применении наконечник считается изнашиваемым элементом. Будьте осторожны при покупке бывших в употреблении рожков без сменных наконечников, так как они могут быть неприемлемо изношены или сломаны. Они также могут откладывать небольшое количество материала наконечника на вашей заготовке или смеси.

    Бустеры

    Бустеры устанавливаются между преобразователем и выходным звуковым сигналом. Они служат двум основным целям: увеличение усиления и добавление дополнительной точки крепления.Многие ускорители имеют кольцо в узловой точке, где амплитуда колебаний равна 0, что позволяет устанавливать их на другое оборудование. Как и рожки, они также могут усиливать амплитуду колебаний. Комбинирование усилителя и рупора увеличивает амплитуду в несколько раз. Например, у вас может быть бустер 1: 1,5 и рог 1: 2. Для амплитуды пьезоамплитуды 20 мкм усилитель увеличивает ее до 30 мкм на входе рупора, а рупор до 60 мкм на выходе.

    Гудки прочие

    Вы можете найти широкий выбор рупоров для специального применения.Вот некоторые общие примеры:

    • Режущие рожки, имеющие форму ножей для ультразвуковой резки.
    • Большие «блоки» для сварки крупных деталей.
    • Рупоры «Подача». У которых есть трубы для смешивания или обработки жидкостей ультразвуком.
    • Некоторые из них имеют специальные муфты для крепления к различному промышленному оборудованию, например к трубе, которая помогает перемещать или осаждать сыпучий материал.
    • Иногда вы можете найти выброшенные рожки, на которых изображен полный контур продукта, который может использоваться для сборки законченного элемента время от времени.

    Идите вперед и получайте удовольствие! Напишите в комментариях, если сделаете что-нибудь крутое, чтобы я мог посмотреть! Напишите, если у вас есть вопросы, и я могу запутаться так же, как и вы!

    Как управлять пьезоэлектрическими приводами

    Примечание авторов: Джефф изначально написал этот пост в 2016 году, чтобы помочь людям выбрать лучший метод управления пьезоэлектрическими преобразователями, поделившись своим опытом в качестве инженера по исследованиям и разработкам, работающего над различными приложениями для пьезоэлектрических приводов. Майкл внес обширные изменения и дополнения в сообщение в июле 2019 года, чтобы добавить больше технических деталей, объяснений и актуальных ссылок.Для получения более подробной технической информации см. Нашу справочную статью «Обзор электроники».

    Работа пьезоэлектрического преобразователя в качестве исполнительного механизма требует электрического входа или управляющего сигнала с определенными соответствующими характеристиками. Двумя основными составляющими электрического входа являются частота возбуждения и амплитуда напряжения. Частота определяет, насколько быстро пьезоэлектрический преобразователь будет вибрировать или менять состояние. Как периодические (регулярно повторяющиеся), так и произвольные сигналы могут использоваться для управления пьезоэлектрическим преобразователем, что соответствует либо непрерывному (контроль вибрации), либо прерывистому (контроль положения) режимам работы.

    Примером прерывистого управления является пьезоуправление клапаном, который обычно имеет состояние «открыто» или «закрыто», указывающее на два дискретных положения и меняющее положение, когда клапан должен быть открыт или закрыт. Некоторыми примерами непрерывного управления являются пьезоэлектрический вентилятор, который работает при постоянном пиковом напряжении и постоянной частоте в течение всего срока службы, и пьезоэлектрический динамик, который непрерывно изменяет рабочую частоту для воспроизведения нужных тонов. Эти примеры приложений подчеркивают различные потребности вождения, которые будут рассмотрены в этом посте.В большинстве приложений требуется усилитель для увеличения напряжения управляющего сигнала до высокого уровня, необходимого для приведения пьезоэлектрического преобразователя в желаемую амплитуду / смещение / положение.


    Рекомендации при выборе усилителя

    Поскольку усилители оцениваются для использования с системой, важно понимать ключевые параметры и то, как они повлияют на работу пьезоэлектрического преобразователя. Знание следующих основных требований поможет облегчить выбор лучшего усилителя. Вам также необходимо понимать ключевые характеристики вашего пьезоэлектрического устройства, в частности, емкость и частоту / напряжение привода, поскольку они влияют на ток и мощность, которые вам требуются от усилителя.В нашем техническом паспорте пьезоэлектрической продукции есть вся необходимая информация о пьезоприводе.

    Выходное напряжение

    Выходное напряжение — это диапазон напряжения электрического сигнала, который подается на пьезоэлектрический преобразователь, обычно с помощью усилителя. Пьезоусилители с выходным напряжением порядка 100–200 В являются типичными, а более высокие напряжения не редкость для более крупных и мощных приводов. Если привод предназначен для вибрации, обычно требуется, чтобы устройство также приводилось в отрицательное напряжение.Усилители обычно указывают диапазон рабочего напряжения, например, 0-200 В или +/- 100 В. Большинство предлагаемых нами приводов рассчитаны на +/- 200 В. Интересно, что диапазоны 200 В и +/- 100 В эквивалентны — см. Раздел «Смещение постоянного тока» для остальной части истории. Это связано с амплитудой сигнала, которая описывается либо как пик (сокращенно pk), расстояние от средней точки до наивысшей точки сигнала, либо размах (сокращенно pkpk или pp), расстояние от самой высокой точки сигнала. отрицательный к наиболее положительным точкам сигнала.

    Входное напряжение

    Входное напряжение — это диапазон напряжения управляющего сигнала. Чтобы пропустить пьезоэлектрический сигнал через усилитель, вам необходимо подать сигнал в усилитель, и максимальный диапазон напряжения этого входного сигнала должен находиться в пределах диапазона входного напряжения усилителя. Обычно это от 1 В до 5 В.

    Выходной ток

    Это токовый выход усилителя. Проще говоря, максимальный выходной ток усилителя должен быть больше, чем пиковый ток, потребляемый пьезоприводом.Усилители высокого напряжения обычно имеют низкий выходной ток (<1 А), но пьезоприводы требуют очень небольшого тока. Например, пьезовентилятор Mide потребляет около 5 мА. Одного усилителя обычно достаточно для одновременного управления несколькими исполнительными механизмами. Пьезоэлектрические приводы ведут себя как конденсатор, поэтому потребляемый ток пропорционален как напряжению, так и частоте. PiezoDrive предлагает хороший калькулятор для определения тока, потребляемого вашим приводом, чтобы помочь в выборе подходящего усилителя.Однако пьезоэлектрические преобразователи потребляют больше тока при движении на резонансной частоте или вблизи нее, что этот калькулятор не учитывает. Обратитесь к техническому описанию преобразователя, чтобы узнать его резонансную частоту и характеристики.

    Перемычка

    Эта функция позволяет соединить один блок со вторым для увеличения выходного тока или максимального рабочего напряжения.

    Смещение постоянного тока (дифференциальные и несимметричные сигналы)

    Смещение постоянного тока — это плоское напряжение смещения, которое существует в управляющем сигнале, которое соответствует середине диапазона напряжений, или напряжению по умолчанию, когда сигнал не подается.Это касается как входных, так и выходных сигналов напряжения усилителя. Наличие или отсутствие смещения постоянного тока зависит от того, является ли усилитель дифференциальным или несимметричным. Обычно только несимметричные усилители имеют смещение постоянного тока, хотя они могут и не быть. Это связано с тем, что несимметричные усилители генерируют только одно (положительное) выходное напряжение, а другая сторона пьезоэлемента связана с землей (поддерживается на уровне 0 В). Например, если усилитель имеет диапазон от 0 В до 200 В, то середина диапазона (и смещение постоянного тока) составляет + 100 В.

    Напротив, дифференциальный усилитель генерирует как положительное, так и отрицательное напряжение, которые являются симметричными, например, -100 В и + 100 В, с общим диапазоном 200 В. Это означает, что в середине диапазона 0 В, поэтому смещения постоянного тока нет. Немного больше осторожности следует проявлять при работе устройства со смещением постоянного тока, поскольку частотная характеристика и точки резонанса будут немного сдвигаться (обычно вверх) по сравнению с управлением без смещения постоянного тока.

    Частота

    Проще говоря, это диапазон частот возбуждения, в котором может работать усилитель.Однако это часто является распространенным источником путаницы у пользователей. В большинстве случаев полезная частота меньше заявленной абсолютной частоты и ограничена зависимостью выходной мощности от емкости приводимой в действие нагрузки. Например, на этой диаграмме показаны различные комбинации максимального напряжения и диапазона частот для различных нагрузочных емкостей усилителя EPA-104 от Piezo.com.

    Коэффициент усиления по напряжению

    Коэффициент усиления по напряжению — это отношение выходного напряжения к входному напряжению, измеряемое в вольтах на вольт (В / В).Усилители работают на основе увеличения входного напряжения до более высокого напряжения. Это усиление напряжения обычно линейное и фиксированное. При работе при более высоких напряжениях и вблизи пределов оборудования, усиление может быть нелинейным и действительно может колебаться в зависимости от частоты привода, температуры и других параметров.

    Шум

    Это уровень электрического шума, который может возникнуть. Более низкий уровень шума обычно требует больших затрат и приводит к более точной форме выходного сигнала.Однако для многих приложений небольшой выходной шум не может быть вредным для системы.

    Максимальная мощность

    Даже если усилитель соответствует всем вышеперечисленным требованиям для вашего приложения, важно помнить, что он может не соответствовать всем требованиям одновременно! Усилители указывают максимальную мощность (в ваттах), которая может подаваться. Эта мощность будет зависеть от частоты привода, напряжения и пьезоемкости. Чтобы усилитель мог обеспечить достаточную мощность для пьезо, он должен соответствовать всем требованиям одновременно.

    Этот калькулятор PiezoDrive может помочь вам определить, будет ли усилитель соответствовать требованиям к мощности вашего пьезоэлектрического приложения.

    Емкость

    Это основная характеристика электрического сопротивления пьезоприводов, определяющая величину потребляемого ими тока. Значения емкости большинства пьезоприводов находятся в диапазоне от 10 до 500 нФ. Емкость является показателем многих ключевых характеристик пьезопьезо — пьезоэлектрические преобразователи большего размера будут иметь большую емкость, а также большее потребление тока для того же сигнала напряжения и, как правило, большее смещение, в зависимости от формы.При нормальном использовании емкость данного пьезо существенно не изменится. Однако большинство обычных видов отказов пьезоэлектрических устройств сопровождаются значительной потерей емкости, что делает их полезным показателем для обнаружения проблем.

    Разъемы

    Также называемые контактами, типы разъемов различаются как для пьезоэлектрических, так и для приводных устройств. Найти подходящий разъем и соответствующий кабель может быть на удивление сложно, поэтому стоит подумать заранее и спланировать путь подключения, как электрический, так и физический.Для настольных усилителей распространенными типами разъемов являются BNC, банановый разъем или винтовой зажим. Драйверы других типов редко имеют явные разъемы, поэтому подключение следует выполнять через печатную плату (в случае ИС) или напрямую паять компоненты вместе с проводами (в случае модулей).

    На стороне пьезоэлектрического контакта очень часто встречаются два типа электрических контактов. Во-первых, это оголенный контакт, то есть открытая металлическая площадка, которая обычно зажимается или припаяна к другой металлической поверхности или проводу.Во-вторых, это провод «свиного хвоста», прозвище изолированного провода с коротким отрезком изоляции, удаленным с наконечника. Они хорошо соединяются с винтовыми клеммами, их легко припаять к печатным платам и другим неизолированным проводам или закрепить с помощью испытательного оборудования, такого как зажимы типа крокодил или крючки.

    Физическое подключение пьезоэлектрической системы к более крупной системе является более сложной задачей и зависит от режима срабатывания. Например, исполнительные механизмы изгибного режима должны быть закреплены на жесткой поверхности. См. Нашу статью о правилах монтажа для получения дополнительной информации.


    Различные варианты привода пьезоэлектрического привода

    Пьезоэлектрические приводы обычно должны приводиться в действие высоким напряжением (порядка 50–200 В) для создания желаемой силы или смещения. Есть несколько методов создания этого напряжения, и важно выбрать тот, который подходит для вашего приложения. Обсуждаемые здесь методы и продукты охватывают широкий спектр приложений, но если вы все еще не уверены, что подходит для вашей системы, не стесняйтесь обращаться к нам за помощью — Mide специализируется на контрактных НИОКР для пьезоприложений.

    На рынке доступно несколько различных типов и стилей усилителей. Выбор правильного будет зависеть от того, где вы находитесь в процессе разработки и какие окончательные требования были установлены. В следующей таблице представлен общий обзор обсуждаемых усилителей.

    Тип усилителя или драйвера

    Относительный размер

    Выходная мощность

    Пример приложения

    Интегральные схемы COTS

    малая

    низкий

    Тактильные ощущения при ношении на теле

    Модули усилителей

    средний

    умеренный

    Автомобиль / самолет

    Настольные усилители

    большой

    высокая

    Исследования и разработки

    Источники питания постоянного тока

    варьируется

    варьируется

    Клапан

    Сетевое (настенное) питание

    малая

    высокая

    Пьезо вентилятор

    На заказ

    варьируется

    варьируется

    OEM-решения

    Настольные усилители

    Настольные усилители

    часто выбирают в начале разработки из-за их высоких характеристик.Они хорошо работают в широком диапазоне частот (включая постоянный ток) и напряжений, производя чистый сигнал с минимальным шумом и искажениями. Это позволяет при проведении исследований и разработок сосредоточиться на характеристиках пьезоэлектрического пьезоэлектрического преобразователя и его взаимодействии с остальной системой, не беспокоясь об источнике питания и усилителе. За стабильную и высокую производительность приходится платить. Настольные усилители часто бывают большими, тяжелыми и энергоемкими. Они могут принести в жертву электрическую эффективность и генерировать значительное количество отработанного тепла, чтобы предоставить пользователю желаемый сигнал.Когда производительность системы достигает желаемого уровня, усилитель можно заменить на более подходящее решение.

    Piezo.com предлагает два варианта настольных пьезоусилителей. EPA-104 — больший из двух, с выходным диапазоном +/- 200 В и + / 200 мА, диапазоном частот от 0 до 250 кГц и максимальной выходной мощностью 40 Вт. Этот усилитель отлично подходит для управления пьезоэлектрическими элементами большего размера и массивами из нескольких пьезоэлектрических преобразователей, а низкий уровень шума означает, что управляющий сигнал будет чистым и соответствует исходному входу.Широкий частотный диапазон также позволяет управлять ультразвуковыми приводами. Разъемы типа «банан-джек» на выходе делают его удобным для прикрепления к выступающим контактным площадкам или «косичкам» для легкой настольной установки.

    EPA-008 — более компактное устройство, во многом благодаря внешнему блоку питания с настенным адаптером. Имея диапазон напряжения +/- 180 В и +/- 30 мА, он отлично справляется с большинством одиночных пьезоприводов и меньшими массивами. Самый большой компромисс — это диапазон частот, который ограничен 1.5 кГц. Это не будет приводить в действие ультразвук, но будет служить подавляющему большинству пьезоэлектрических устройств с большим рабочим объемом. Разъемы с винтовыми клеммами обеспечивают приятную чистую настройку, подходящую для долгосрочных демонстраций или прототипов.

    Усилитель PiezoDrive PD200 — хороший пример настольного усилителя. Устройство предлагает значительную выходную мощность 60 Вт. Как и EPA-104, он отлично подходит для исследований и разработок благодаря надежному отклику и низкому выходному шуму. Одно из ключевых отличий заключается в том, что разъемы BNC и сетевое питание позволяют быстро приступить к работе.

    COTS Интегральные схемы

    Специализированные интегральные схемы пьезодрайверов, также называемые ИС или микросхемами, представляют собой наименьший способ управления пьезоэлектрическими преобразователями, что позволяет использовать их в практических устройствах. Быстрорастущий рынок — это тактильные ощущения, которые включают приложение силы и вибрации для общения с пользователем посредством прикосновения. Возможно, наиболее часто используемым тактильным решением является функция вибрации мобильного телефона. Тактильная связь традиционно использовалась для двигателей с дисбалансом и линейных резонансных приводов, основанных на электромагнитной технологии.

    В последнее время пьезоэлектрические приводы стали привлекательной альтернативой благодаря более высокой энергоэффективности, более широкой полосе пропускания, твердотельной технологии и возможности управления. Для таких приложений, как носимые устройства и портативная электроника, требуется усилитель в виде микросхемы / микросхемы из-за размера, веса и требований к отводу тепла. Эти ИС непосредственно интегрированы в печатные платы устройства и обычно работают от входного напряжения 3,3 В постоянного тока или 5 В постоянного тока. Существенным ограничением решений на основе микросхем является максимальная выходная мощность устройств.Поскольку ИС маленькие, у них нет физического оборудования, необходимого для генерации очень больших напряжений. Их размер также ограничивает способность устройства отводить тепло, что требует ограничения выходной мощности устройства, чтобы предотвратить повреждение драйвера.

    Последним выходом на рынок микросхем пьезодрайверов является компания Boreas Technologies, специализирующаяся на тактильных приложениях. Основными преимуществами этого решения являются низкое энергопотребление, небольшие размеры и простота реализации. Микросхема BOS1901 отличается превосходной энергоэффективностью — для работы пьезоэлектрического преобразователя с емкостью 100 нФ при частоте до 300 Гц требуется 350 мВт.Он имеет выходной диапазон 190 В пик-пик и входное напряжение всего от 3 до 5 В постоянного тока, что хорошо подходит для пьезоприводов малых и средних размеров. Сам чип имеет размер всего 4 x 4 мм и требует всего 7 других дискретных компонентов для общей площади платы около 15 x 15 мм. Он также имеет высокоскоростной цифровой интерфейс SPI для входного сигнала, что делает его отличным для встраивания во встроенные электронные системы с минимальными аналоговыми схемами. Это одна из микросхем, которые наша компания использует в приложениях для тактильных ощущений. Например, теперь у нас есть коммерческий комплект для разработки носимых тактильных пьезоприводов, который дает толчок исследованиям и разработкам в области пьезогаптики.BOS1901 доступен в виде отдельного чипа (6 долларов США) и в комплекте для разработки (399 долларов США).

    Texas Instruments предлагает пару усилителей на базе микросхем, которые также продаются на рынке piezo haptics. DRV2667 и DRV8662 имеют размер примерно 4 мм x 4 мм и работают от 3-5 В постоянного тока с диапазоном выходного напряжения 200 В пик-пик. Они доступны в нескольких форм-факторах, включая необработанный чип (4 доллара США), оценочную плату (100 долларов США) и даже специальную коммутационную плату (28 долларов США). Поскольку TI заинтересована в продаже микросхем, а не полных пьезодрайверных систем, они предлагают множество эталонных проектов, которые можно использовать для создания специализированных электронных плат.Пользователь yurikleb на Instructables предлагает руководство по запуску чипа с Arduino.

    Предложение на базе микросхемы повышенной мощности — Texas Instruments OPA2544. Этот двойной операционный усилитель принимает широкий диапазон входных напряжений (от +/- 10 В до +/- 35 В постоянного тока), способен обеспечить максимальную выходную мощность до 4 ампер и имеет выходное напряжение до +/- 70 В.

    Так как это устройство обладает такой большой мощностью в небольшом корпусе, важно, чтобы он оставался холодным во время работы. Перегрев может снизить выходной ток или даже вызвать его выход из строя.Это устройство стоит около 24 долларов в небольших количествах. На этих уровнях мощности устройство может управлять пьезоэлектрическими преобразователями Mide около 20 кГц. Для пользователей, которым требуется гораздо более высокая частота, LT1210 предлагает разумную выходную мощность (хотя и при более низком напряжении) в мегагерцовом диапазоне частот.

    Модули усилителя

    Когда требуется небольшой размер, но требуется значительная мощность, модуль усилителя обычно является лучшим вариантом. Я много работаю с синтетическими реактивными приводами, которые часто устанавливаются на легковых, грузовых или самолетных машинах, где пространство и вес имеют большое значение.Модулям часто требуется источник питания постоянного тока, например 12, 24 или 48 В постоянного тока, что делает их идеальными для автомобильных и аэрокосмических приложений, где имеется постоянное напряжение. Усилители модульного типа могут иметь грубый внешний вид, состоящий из оголенных печатных плат, проводов и радиаторов. Однако, когда усилители интегрируются в окончательную систему, они обычно скрыты (например, под капотом автомобиля), как и другое электрическое оборудование.

    PiezoDrive предлагает широкий выбор модульных усилителей, включая PDm200B.Этот модульный усилитель работает от входного постоянного напряжения от +/- 12 до 34 В постоянного тока. Он обеспечивает высокое выходное напряжение +/- 200 В и максимальный выходной ток 300 мА. Для еще большей выходной мощности устройство может быть подключено через секунду для получения пикового выходного напряжения +/- 400 В. В этом устройстве удачно сочетаются размер и мощность. Он предлагает чистый интерфейс с четко обозначенными входами и выходами.

    Компания Viking Industrial Products предлагает множество модулей пьезоусилителей. Модель VP7206-48H805 поддерживает диапазон выходного напряжения 800 В (размах) при выходном токе 200 мА.Обладая средней выходной мощностью 15 Вт и пиковой мощностью 150 Вт, эти устройства предлагают большую мощность в небольшом форм-факторе. Недостатком усилителей является то, что они работают от напряжения смещения. Вместо того, чтобы центрироваться на 0 В, форма сигнала возбуждения имеет смещение, равное половине диапазона выходного напряжения. При использовании агрегатов необходимо соблюдать осторожность. Mide обнаружил, что если вы попытаетесь подключить пьезо во время работы усилителя, это может повредить пьезо из-за напряжения смещения. Кроме того, подключение к устройствам немного неудобно по сравнению с модулями PiezoDrive.Когда все подключено, от усилителя выходит много проводов, которые пользователь должен припаять или соединить зажимами.

    Источник питания постоянного тока

    Во многих приложениях с пьезоприводом, таких как динамики, тактильные устройства и вентиляторы, устройство приводится в действие с постоянной или изменяющейся частотой, так что оно вибрирует вперед и назад, создавая силу, движение или звук. Однако есть также много приложений, в которых пьезоуправление регулируется в определенном положении, например, в применении с пневматическим клапаном. В клапане необходимы только положения «открыто» и «закрыто».Такие двухпозиционные операции могут быть достигнуты с помощью стандартного источника питания постоянного тока. При отключении питания пьезоэлектрический преобразователь может перейти в известное состояние. Подача постоянного напряжения на пьезоэлемент приведет к его деформации и изменению формы до второго состояния. Это напряжение постоянного тока может быть аккумулятором, шиной напряжения, доступной в системе, или созданным с помощью усилителя напряжения (операционного усилителя, преобразователя постоянного тока в постоянный или трансформатора).

    Сеть (стена) Мощность

    Часто упускаемый из виду способ управления пьезоэлектрическим устройством — это питание от сети (стены).В Соединенных Штатах типичная настенная розетка будет обеспечивать среднеквадратичное значение 120 В переменного тока (пиковое значение 170 В переменного тока) при 60 Гц. Во многих других частях света напряжение составляет порядка 220 В переменного тока (среднеквадратичное значение) при 50 Гц. Питание от сети может быть полезно для управления пьезоэлектрическими преобразователями в ситуациях, когда частота и амплитуда возбуждения не являются критическими. В качестве альтернативы пьезоэлектрический привод может быть сконструирован для работы непосредственно от сети. Именно так мы решили сконструировать наш пьезовентилятор под названием PiezoFlo, видео о котором вы можете посмотреть здесь. Поскольку пьезовентилятор будет интегрирован в существующие системы, которые, вероятно, питаются от сети (например, телевизор, компьютер или светодиодная лампа), питание пьезовентилятора от сети снижает требования к электрическому оборудованию.При работе от сети неплохая идея включить оборудование для ограничения тока или предохранителя, поскольку в электросети могут возникать скачки напряжения и поступать значительный объем энергии.

    Специальное решение для усилителя

    Последний метод управления пьезоэлектрическим усилителем — это специальный усилитель. Эти решения обычно требуют значительно больше знаний в области электротехники, чем готовые коммерческие решения (COTS). Индивидуальные решения могут быть оптимизированы по рабочим параметрам, размеру, весу, мощности и интеграции.Конечный результат часто очень похож на модульное решение по внешнему виду и используемым компонентам, но оптимизирован для конечной системы.


    Обзор пьезоусилителей

    CMPT

    DRV2667 (микросхема)

    OPA2544 (микросхема)

    BOS1901 (микросхема)

    ПДм200Б (модуль)

    VP7206-48H805 (модуль)

    EPA-104 (настольный)

    EPA-008 (настольный)

    PD200 (настольный)

    Mfr.

    Техасские инструменты

    Техасские инструменты

    Борей Технологии

    PiezoDrive

    Пьезо Мастер

    Piezo.com

    Piezo.com

    PiezoDrive

    Тип

    Чип

    Чип

    Чип

    Модуль

    Модуль

    Настольный

    Настольный

    Настольный

    Выходное напряжение

    ± 200 Впик

    ± 140 Впик

    ± 190 Впик

    ± 400 Впик

    0-800 В

    ± 400 Впик

    ± 360 Впик

    ± 200 Впик

    Выходная мощность

    1 Вт *

    10 Вт *

    1 Вт *

    10 Вт *

    15 Вт

    40 Вт

    5.4 Вт

    60 Вт

    Макс. Частота **

    300 Гц *

    20 кГц *

    800 Гц *

    200 кГц

    1,1 кГц

    250 кГц

    1,5 кГц

    680 кГц

    Разм. (мм)

    4 х 4 х 1

    20 х 20 х 5

    4 х 4 х 1

    71 х 38 х 40

    64 х 100 х 32

    305 х 305 х 127

    157 х 84 х 46

    275 х 141 х 64

    Прибл.Стоимость

    $ 4

    $ 24

    $ 6

    $ 270

    $ 380

    2 960 долл. США

    $ 1,150

    1890 долларов США

    Лист данных

    Ссылка

    Ссылка

    Ссылка

    Ссылка

    Ссылка

    Ссылка

    Ссылка

    Ссылка

    * Параметры оценочные

    ** Частота зависит от заданного пользователем напряжения и емкости

    Заключение
    Мы надеемся, что этот пост поможет вам выбрать лучший метод управления пьезоэлектрическими приводами для их конкретного применения.Для получения дополнительной информации подпишитесь на наш блог или ознакомьтесь с нашей обширной вспомогательной документацией. Там вы найдете статьи об обучении и приложениях, которые еще больше помогут вам эффективно управлять своими пьезоэлектрическими устройствами.

    Постройте детектор летучих мышей | Журнал Nuts & Volts


    Еще в 18 веке предполагалось, что летучие мыши перемещаются с помощью звука, но потребовалось время до 1938 года, чтобы убедительно продемонстрировать эхолокацию. В механизме почти исключительно используются ультразвуковые частоты, которые не слышны людям.Короче говоря, летучие мыши излучают высокочастотные короткие энергетические звуковые импульсы и интерпретируют эхо, возвращающееся в их уши. Звуки оказались довольно сложными, с чириканьем с изменяющейся частотой и постоянными частотными составляющими. Некоторые люди (включая меня) могут слышать ограниченную часть звуков, издаваемых летучими мышами. Это могут быть самые низкие части их частотно-модулированного содержимого. Конечно, вполне возможно, что в сумерках вы будете окружены летучими мышами рядом с лесом и ничего не услышите, кроме трепета их крыльев.

    Прослушивание

    Вот здесь и появляется детектор летучих мышей. Преобразуя ультразвук в наш слышимый диапазон, мы можем косвенно обнаружить его и, по крайней мере, насладиться окном в скрытый мир эхолокации. Было высказано предположение, что летучие мыши используют время задержки, разницу во времени прибытия и эффект Доплера для интерпретации эхо-сигналов. Конечно, мы можем только догадываться о том, что на самом деле воспринимают летучие мыши. Возможно, конечный результат в чем-то аналогичен зрению, когда изображение обновляется по мере поступления новой информации.

    Детектор летучих мышей представляет собой гетеродинную конструкцию. Это означает, что слышны реалистичные звуковые сигналы, но имейте в виду, что они были сдвинуты по частоте и являются типичными артефактами исходных звуков. Тем не менее, звуки, слышимые с помощью этого детектора, очень информативны и имеют реальную научную ценность. Вполне возможно идентифицировать виды летучих мышей путем тщательного наблюдения с помощью этого детектора, так как их схемы вызова зависят от вида и могут быть весьма различимы. Я лично (вместе со знающим помощником) идентифицировал на местном уровне два вида, а именно коричневых ушастых летучих мышей и обыкновенных летучих мышей-коньков.

    Что такое гетеродин?

    Входящий ультразвуковой сигнал смешивается с локально генерируемым сигналом, близким к той же основной частоте. Выход микшера содержит сигнал, который является разницей между этими двумя. Так, например, если входящий звук основан на частоте 45 кГц, а гетеродин работает на частоте 42 кГц, выходная частота будет около 3 кГц — в пределах диапазона человеческого слуха. Интересно, что такой же выходной сигнал также был бы получен, если бы гетеродин был установлен на 48 кГц, поскольку смеситель выдает разностные сигналы в обоих смыслах, положительном и отрицательном.

    Блок-диаграмма на рисунке 1 в значительной степени такая же, как когда я впервые набросал ее. Из него впоследствии вырос проект. На схеме показаны основные функциональные компоненты, начиная с микрофона, чувствительного к ультразвуковым частотам. Это питает комбинацию предварительного усилителя и фильтра высоких частот.

    РИСУНОК 1. Блок-схема.


    Усиленный сигнал комбинируется с выходом гетеродина в смесителе. Гетеродин настраивается так, чтобы его тон был близок к интересующим ультразвуковым частотам.Смеситель эффективно умножает ультразвуковой сигнал на тон гетеродина и производит сигналы звукового диапазона, представляющие их разницу. Блок усилителя звукового диапазона буферизует выходной сигнал микшера и управляет наушниками пользователя.

    Описание цепи

    В отличие от конкурирующих разработок, в которых используются довольно сложные методы цифровой обработки, в этом проекте используется простая аналоговая схема, состоящая из четырехъядерного операционного усилителя и нескольких пассивных компонентов. За исключением, возможно, микрофона, большинство любителей обнаружит, что все необходимое уже под рукой, что делает этот проект необычайно недорогим.

    Принципиальная схема на Рисунке 2 показывает весь проект, и это действительно так просто, как кажется. Каждый из четырех усилителей в ИС с четырьмя ОУ используется в качестве строительного блока, и они довольно точно соответствуют функциям, показанным на блок-схеме. IC1 / a и IC1 / b представляют собой двухкаскадный микрофонный предусилитель с высоким коэффициентом усиления. Конденсаторы C1 и C3 были выбраны для создания двухполюсной характеристики фильтра верхних частот, который блокирует вход звукового диапазона, отдавая предпочтение ультразвуковым частотам.

    РИСУНОК 2. Схема детектора летучих мышей.


    Резисторы R3 и R4 были выбраны из-за высокого коэффициента усиления IC1 / a, что соответствует приемлемо низкому уровню шума. Коэффициент усиления IC1 / b устанавливается R7 и R8. Последний был фактически выбран в соответствии с чувствительностью микрофона, учитывая высокое усиление IC1 / a. Может потребоваться изменить R8, в зависимости от конкретного используемого микрофона. По этой причине стоит подумать о чем-то вроде потенциометра 220K на его месте во время строительства и начальной настройки.

    IC1 / c — это обычный RC-генератор. Его частота определяется C4 и комбинацией VR1 и R12. При показанных значениях полезный диапазон составляет от 15 кГц до 110 кГц.

    IC1 / d служит нашим микшером, комбинируя отфильтрованный и усиленный входной сигнал с тональным сигналом гетеродина для создания сигнала звукового диапазона. IC1 / d также буферизует сигнал и управляет наушниками. Было обнаружено, что резистор R13, включенный последовательно с наушниками, необходим для предотвращения обратной связи. Не совсем ясно, возникает ли обратная связь через внешние наушники-микрофон или это явление электронной схемы, но это был невыносимый эффект, который R13 полностью вылечил.

    Измеренный разряд батареи составляет всего 5 мА при использовании источника питания 3 В, как показано. Использование батареи 9 В увеличивает потребление до 20 мА.

    Выбор компонентов

    Проект был построен на четырехъядерном операционном усилителе LM324 просто потому, что он был доступен. Другие подобные четырехъядерные пакеты, скорее всего, будут работать так же хорошо, и распиновка IC обычно идентична, но сначала проверьте, чтобы быть уверенным. Пока мы говорим о распиновке, обратите внимание, что четыре операционных усилителя в нашем имеют маркировку в соответствии с предлагаемой схемой, а не обычным порядком, который обычно наблюдается.(См. Рисунок 3.)

    РИСУНОК 3. Распиновка микросхемы IC1.


    Микрофон, использованный в этом проекте, на самом деле был простым пьезоэхолотом, выбранным для наилучшей работы из множества имеющихся. (Подробнее об этом позже.) Разделительный конденсатор C5 — электролитического типа. Для предлагаемой схемы наиболее удобен компонент с осевыми выводами, хотя можно использовать и компоненты с радиальными выводами. Его значение указано как 47 µ, но оно совсем не критично, и подойдет любое значение в диапазоне от 22 до 100 µ.

    Пассивные компоненты (резисторы и конденсаторы) полностью обычные, как показано в Списке деталей. Вряд ли будет иметь значение, используются ли конденсаторы из полиэстера или керамики, поэтому просто выбирайте детали из того, что у вас есть. Аналогичным образом можно выбрать корпус, аккумуляторный отсек и наушники по вкусу и доступности. При желании вы можете использовать элементы AAA вместо более крупных AA. Выключатель питания S1 и потенциометр регулировки частоты VR1 также могут быть выбраны в соответствии с вашими потребностями.Следует иметь в виду, что нумерованная шкала вокруг VR1 оказалась незаменимой при использовании устройства.

    Строительство

    Хотя создание печатной платы для этого проекта, безусловно, возможно, это вряд ли стоит всех усилий. Схема может быть легко сконструирована на плате, такой как плата Vero, что дает довольно аккуратный, надежный и надежный результат.

    Предлагаемый макет подходит для платы 1,25 x 2 дюйма. Он имеет 18 лунок в высоту и 12 гусениц в ширину, и требует всего 14 резов гусениц.Опытные строители, конечно, могут предпочесть скорректировать планировку по своему желанию.

    Сначала соберите все электронные компоненты, затем подготовьте плату. Может быть, лучше сначала построить схему на большом куске платы Vero, а потом обрезать его до нужного размера. Это упрощает обращение с платой во время пайки. Осторожно просверлите все разрывы в медных полосках, желательно с помощью простого ручного инструмента. Вставьте компоненты и слегка закрепите их, немного согнув их провода с помощью плоскогубцев.Может быть проще делать несколько частей за раз. Следите за полярностью на C5 и ориентацией IC1. Припаяйте компоненты, затем аккуратно отрежьте лишний провод. В предлагаемой схеме используются пять перемычек со стороны компонентов платы и четыре со стороны припоя, чтобы соединить медные дорожки.

    Внимательные строители заметят, что R7 и C3 поменялись местами, чтобы сделать компоновку немного более удобной. Поскольку эти два компонента просто соединены последовательно, это никоим образом не влияет на поведение схемы.

    Один вывод резистора 62 кОм R8 проходит прямо по проводной линии, не контактируя с ней. Может быть целесообразно надеть короткую пластиковую втулку на перемычку, чтобы провода не могли случайно войти в электрический контакт.

    После установки компонентов добавьте различные соединительные провода. На фотографии печатной платы на Рисунке 4 розовые провода идут к микрофону, а серые — к потенциометру. Красный и черный — от батарейного ящика; они бывают соответственно положительными и отрицательными.Оранжевая пара от переключателя питания. Вырезы на плате Vero расположены так, чтобы переключатель располагался последовательно с батареей. Наконец, желтый и черный провода питают разъем для наушников.

    РИСУНОК 4. Печатная плата (со стороны компонентов).


    РИСУНОК 5. Схема платы (со стороны компонентов).


    Первоначальное тестирование

    Подключите наушники, включите цепь и послушайте. При повороте потенциометра частоты должен быть слышен шум.Интенсивность и спектральный состав шума сильно различаются в диапазоне регулирования. Если доступен осциллограф или частотомер, проверьте выходной сигнал гетеродина IC1 / c. Доступный частотный диапазон должен находиться в диапазоне примерно от 15 кГц до 110 кГц. Если осциллограф недоступен, можно услышать работу гетеродина. Поверните потенциометр в сторону минимального значения. Должен быть слышен высокий свист.

    Если схема ведет себя не так, как должна, всегда стоит сначала проверить наличие простых ошибок сборки.Осмотрите заднюю часть доски. Все ли перемычки установлены? Есть ли непреднамеренные перемычки или усы проволоки между дорожками? Убедитесь, что все прорези дорожек присутствуют и находятся в нужных местах, и что каждая ножка компонента действительно припаяна. Переверните плату и посмотрите на компонентную сторону. Каждый предмет находится в правильных отверстиях? Попробуйте сравнить это с фотографией платы и схемой расположения. Убедитесь, что все соединительные провода находятся в правильном месте.

    Как только будет установлено, что гетеродин работает, проверьте усилитель с высоким коэффициентом усиления, состоящий из IC1 / a и IC1 / b.Этого легче всего достичь, исследуя выход IC1 / b с помощью осциллографа, но, конечно, это также можно сделать, просто прослушивая выход микшера с помощью наушников в SK1.

    Выбор микрофона имеет решающее значение. Некоторые экспериментаторы сообщают, что обычные ультразвуковые преобразователи не всегда являются лучшим выбором. Фактически, простой пьезо или керамический эхолот, используемый в качестве микрофона, может дать превосходные результаты. Во время разработки был доступен набор эхолотов, как показано на рисунке 6.Все они были оценены, и победителем стал тот, кто справа. Компонент не был марочным и ни в коем случае не был единственной возможностью.

    РИСУНОК 6. Состав микрофонов.


    В отличие от аудиопроектов, ультразвуковые всегда создают особую задачу: как имитировать входной сигнал. Перепробовав все возможные способы, самым простым и эффективным источником ультразвука на самом деле был рот. Создание шипящего звука на расстоянии до метра (ярда) от микрофона приводило к прекрасному приливу шума в наушниках, возникающему из-за удивительно сильных ультразвуковых компонентов звука.Другой способ — потереть два пальца друг о друга или провести кончиком пальца по листу бумаги, поднесенному к микрофону.

    Калибровка

    Очень полезно иметь возможность настраивать устройство на желаемые частоты и, наоборот, определять, на какую частоту настроено устройство. По этой причине стоит отметить или установить пронумерованную шкалу вокруг частотного потенциометра, а затем откалибровать устройство. Для этого потребуется осциллограф или частотомер.Наблюдайте за выходным сигналом гетеродина, вращая регулятор во всем диапазоне, и обратите внимание, какая частота соответствует каждой точке на шкале.

    Использование детектора летучих мышей

    После того, как детектор проверен, насколько это возможно на рабочем столе, и шкала будет откалибрована, пора выходить на улицу в сумерках. Услышать свою первую летучую мышь — очень приятный опыт. Начните с установки частоты примерно на 30 кГц. Вы должны услышать на заднем плане равномерное шипение.Иногда можно услышать ультразвуковой шелест листьев на ветру за несколько секунд до того, как почувствуете порывы ветра. По возможности держитесь неподвижно. На этих частотах микрофон сильно направлен.

    Когда летучие мыши будут замечены летучими мышами, направьте микрофон прямо на них. Устройство достаточно чувствительно, чтобы давать хорошие результаты на расстоянии нескольких метров (ярдов). Вы слышите серию щелкающих или хлопающих звуков, когда летучая мышь проходит мимо. Некоторые виды на самом деле синхронизируют щелчки с движением крыльев, создавая иллюзию, что слышны стук крыльев, хотя на самом деле это импульсы эхолокации.

    Стоять среди деревьев в сумерках, направив микрофон вверх, может быть полезным. В убежищах летучих мышей можно услышать стрекотание социальных звонков. Попробуйте сканировать нижнюю часть частотного диапазона, поскольку она обычно используется для общения в социальных сетях. Кто знает, сколько видов летучих мышей вы сможете определить. NV


    Использование детектора

    Биолог-эксперт доктор Охер Бриттледжилл был очень рад помочь с оценкой работы детектора летучих мышей.Несколько раз обследовав лесные массивы Англии, доктор Бриттлджилл установил, что здесь обитают как минимум два вида летучих мышей. Однако окончательная идентификация оказалась сложной задачей. Прислушиваясь к их отличительным особенностям эхолокации, таким как частота повторения импульсов и частотная развертка, наш эксперт идентифицировал более мелкие виды как обыкновенного Pipistrelle (Pipistrellus pipistrellus), широко распространенного обитателя с размахом крыльев около 19-25 см (от 7,5 до 10 дюймов). Более крупным видом оказалась коричневая длинноухая летучая мышь (Plecotus auritus) с размахом крыльев около 22-25 см (от 9 до 10 дюймов).

    Смешанный лесной массив, примыкающий к открытым пространствам, таким как поля, идеально подходит для многих видов летучих мышей. Древние деревья, такие как почтенный старый дуб, показанный на фотографии, предоставляют множество возможностей для ночлега. Летучие мыши используют ультразвук для социального общения, а также для эхолокации. Частоты, используемые для этой цели, как правило, значительно ниже, как и громкость. Приложив немного терпения, доктор Бриттлджилл смог настроиться на слабую болтовню в насестах летучих мышей ранним вечером перед началом ночной охоты за едой.


    ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ

    ТОВАР ОПИСАНИЕ
    Резисторы Все 250 мВт 5% аксиальная углеродная пленка.
    R1 1M
    R2 1M
    R3 470R
    R4 1M
    R5 1M
    R6 1M
    R7 1K
    R8 62 К
    R9 220 К
    R10 220 К
    R11 220 К
    R12 1K
    R13 240R
    VR3 Поворотный потенциометр 50K (см. Текст)
    Конденсаторы Все из полиэстера или керамики, кроме C5.
    C1 1 n
    C2 100 n
    C3 1 n
    C4 470 с.
    C5 47 мкФ 10 В электролитический
    Активные компоненты
    IC1 Операционный усилитель с четырьмя аудиосистемами LM324 или аналогичный (см. Текст)
    Разное
    Микрофон Пьезо тип (см. Текст)
    SK1 3.Стерео телефонная розетка 5 мм
    S1 Переключатель SPST (см. Текст)
    Аккумулятор Два элемента AA для работы 3 В
    Батарейный ящик Двойная коробка AA для конструкции
    Project Case Выбрать в соответствии с потребностями строительства
    Наушники Динамические вкладыши или вкладыши, 300R прибл.