Схема схемы генераторов ультразвука

СХЕМА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ГЕНЕРАТОРА

Источник ультразвука необходим для очень широкого спектра девайсов — отпугивателей мышей, комаров, собак. Или просто в качестве ультразвуковой стиральной машинки. Так-же с данным EPU можно ставить интересные опыты и эксперименты (товарищи добавляют: в том числе и с соседями:)). Может использоваться для сокращения времени травления и промывки печатных плат, уменьшения времени замачивания белья. Ускорение протекания химических процессов в жидкости, облучённой ультразвуком, происходит благодаря явлению кавитации — возникновению в жидкости множества пульсирующих пузырьков, заполненных паром, газом или их смесью и звукокапиллярному эффекту. Ниже представлена схема ультразвукового генератора переменной частоты, взятая из журнала "Радиоконструктор".

СХЕМА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ГЕНЕРАТОРА

Основу схемы ультразвукового генератора составляют два генератора импульсов прямоугольной формы и мостовой усилитель мощности. На логических элементах DD1.3, DD1.4 выполнен перестраиваемый генератор импульсов формы меандр ультразвуковой частоты. Его рабочая частота зависит от ёмкости конденсатора С3 и общего сопротивления резисторов R6, R4. Чем сопротивление этих резисторов больше, тем частота меньше. На элементах DD1.1, DD1.2 сделан НЧ генератор с рабочей частотой около 1 Гц. Оба генератора связаны между собой через резисторы R3, R4. Конденсатор С2 предназначен для того, чтобы частота высокочастотного генератора изменялась плавно. Если конденсатор С2 зашунтировать переключателем SA1, то частота высокочастотного генератора будет постоянной. На микросхеме DD2 и полевых транзисторах выполнен мостовой усилитель мощности импульсов. Инверторы микросхемы раскачивают двухтактные повторители на полевых транзисторах. Когда на выводах 3, 6 DD2 лог. О, то на выходах DD2.3, DD2.4 будет лог. 1. Соответственно, в этот момент времени будут открыты транзисторы VT1, VT4, a VT2, VT4 будут закрыты. Использование сигнала прямоугольной формы приводит к богатому гармониками акустическому излучению. В качестве излучателей ультразвука используются две высокочастотные динамические головки типа 2ГД-36-2500. Можно использовать и 6ГД-13 (6ГДВ-4-8), ЭГД-31 (5ГДВ-1-8) и другие аналогичные. При возможности, их желательно заменить мощным пьезокерамическим излучателем или магнитостриктором, который можно попробовать изготовить самостоятельно, намотав на ферритовом П-образном сердечнике от ТВС телевизора несколько десятков витков многожильного медного провода, а в качестве мембраны применить небольшую стальную пластину. Катушка должна быть размещена на массивной опоре. Р-канальные полевые транзисторы можно заменить на IRF5305, IRF9Z34S, IRF5210; п-канальные — IRF511, IRF541, IRF520, IRFZ44N, IRFZ48N. Транзисторы устанавливаются на радиаторы. Микросхемы можно заменить на 564ЛА7, CD4011A, К561ЛЕ5, КР1561ЛЕ5, CD4001B. Дроссель L1 — любой миниатюрный индуктивностью 220…. 1000 мкГн. Резисторы R7, R8 — самодельные проволочные. Переменный резистор СП3-30, СП3-3-33-32 или с выключателем питания СП2-33-20. Печатную плату генератора качаем в архиве.

Проверенная плата мощного ультразвукового генератора

Настройка. Движок переменного резистора R5 устанавливается в среднее положение, контакты выключателя SA1 замыкаются, подбором ёмкости конденсатора С3 и сопротивления резистора R6 устанавливается частота генератора на DD1.3, DD1.4 около 30 кГц. Далее, контакты SA1 размыкаются и подбором сопротивлений резисторов R2, R3 и R4 следует установить девиацию ультразвуковой частоты от 24 кГц до 35…45 кГц. Делать её более широкой не следует, так как или работа устройства станет слышимой человеком, либо заметно возрастут потери на переключение полевых транзисторов, а эффективность излучателей звука упадёт. Срыв работы генератора на DD1.3, DD1.4 не допускается, так как это может привести к повреждению катушек динамических головок. Источник питания должен быть рассчитан на ток не менее 2 А. Напряжение питания может быть от 11 до 13 вольт.

Конструкция и печатка мощного ультразвукового генератора

Сегодня собрал такую схему ультразвукового излучателя — работает не очень, но! Немного пораскинув умом, пришел к выводу о необходимости повысить ёмкость С3 до 2200 пф, далее естественно была устранена ошибка в схеме — в элементе DD2.2 выводы 4 и 6 перепутаны. И о чудо — работает. Правда долго выдержать этот пронзительный звук, меняющийся в широком диапазоне не представляется возможным даже тем, кто находится и в других комнатах. Голова начинает даже не болеть, а её как будто в тиски жмёт, до тошноты противное состояние, выдержал секунд 30.

Самодельный УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР переменной частоты

Ток потребления можно рассчитать исходя из сопротивления применяемого ультразвукового излучателя, закон Ома помнят думаю все. К примеру, у меня стоит на 16 Ом, приняв за КПД 100% оконечного каскада, что почти так и есть, получаем 750 мА при напряжении питания 12 В. Напряжение менять не стоит, иначе упадет мощность, да и смысл уменьшать? Свой ультразвуковой излучатель питаю от кренки на 12 В. При перепадах напряжения частота более менее стабильна получается. Диапазон выходных частот варьирует в широком пределе переменным резистором от слышимого спектра — до не слышимого, необходимо лишь правильно подобрать скважность импульсов для правильной работы схемы. Устройство собрал и испытал: ГУБЕРНАТОР.

Регулируемый генератор на Ардуино для ультразвуковой ванны с излучателем Лажевна. Часть 1

В интернете полно статей со схемами пуш-пулл, и даже тут, на Хабре, но люди не любят брать в руки паяльник, а уж тем более осцилограф.

Я же опишу схему, собранную на стандартных для ардуинщика модулях.

Из приборов необходим только тестер (да хоть DT-830), паяльник тоже нужен, но буквально на 6 точек — подключить сам излучатель и трансформатор.

Внимание! Статья содержит сцены насилия над электроникой и ненормативную лексику нестандартное использование компонентов,
поэтому если Вы радетель за чистоту науки — делайте классическую полумостовую схему, остальные — welcome под кат!

Итак, В чем сила, брат? сразу открою все карты — сердцем конструкции служит мостовой драйвер двигателей на L298N:

Да, я не открыл Америки, ибо на нем собран ультразвуковой левитатор, да и код Ардуино взят оттуда же.

Просто в данной конструкции выходы запараллелены и микросхема работает практически на пределе, у меня потребление при 20В составило 3 ампера, при четырех максимальных.

Суть же как раз в том, что схема может питать излучатель Лажевена мощностью 50-60Вт с частотой до 40кГц, и это просто!

Минус тоже есть — если что-то пойдет не так (пропадание контакта одной из сигнальных линий А0-А3), микросхема сгорит, может даже с фейерверком ;-)

Поэтому данные проводники лучше запаять, или по крайней мере использовать новые разъемные «дюпонты».

Итак, для сборки конструкции нам понадобятся следующие основные компоненты:

Начиная от уже знакомого нам коммутатора по часовой стрелке:

  1. Ультразвуковой излучатель 50-60W 28/40кГц
  2. Импульсный трансформатор от старого компьютерного блока питания
  3. Step-UP преобразователь мощностью от 100/150 Ватт
  4. Ардуино — по вкусу — любой на Atmega328P — Uno, Pro mini, Nano и т.д., я взял последнее просто потому, что оно было под рукой ;-)

По поводу трансформаторов — в качестве донора подойдет любой старый БП от компьютера:

Как видите, со своим я не церемонился — просто поломал печатную плату, чтобы было удобней обкусывать выводы бокорезами (ибо выпаивать без термофена неудобно).

Да, на плате обычно присутствует несколько трансформаторов, следует выбрать самый крупный.

Встречаются и трансформаторы-девочки, потому как с косичкой ;-)

В любом случае, ультразвуковой излучатель подключают к крайним выводам по стороне где 2(3) контакта, остальные следует искать, но об этом позже.

Да, еще нам потребуется вентилятор для охлаждения радиатора драйвера двигателей (из того же блока питания), и опционально вольт-амперметр:

Читайте также  Схема установки ремня генератора форд транзит дизель

На самом деле достаточно амперметра, включенного между преобразователем step-up и платой L298N.

Зачем? Да просто чтобы оценивать потребляемый схемой ток (чтобы не сгорела), а заодно настраивать частоту резонанса.

Последняя может «гулять» +-500Гц в зависимости от условий работы излучателя.

Схема подключений у нас следующая:

Обращаю внимание, что на плате драйвера двигателей следует снять перемычку над контактами питания (5VEN), иначе микросхема сгорит.

Выводы на двигатели ультразвуковую головку (справа и слева соединяются перекрестно) — один выход не вытягивает по мощности.

Соответственно, задействуются все четыре управляющих входа коммутатора, откуда и вытекает возможность короткого замыкания, о которой писал вначале.

Вообще-то эту операцию следует выполнять после холостого прогона с прошитым контроллером, убедившись тестером(на пределе

200V) что между соединяемыми точками нулевой потенциал.

До сборки схемы на преобразователе step-up выставляется минимальное напряжение (при питающем 12В, на выходе для начала делаем не более 14В)

Излучатель и вентилятор пока не подключаем, сначала нужно найти «правильные» обмотки трансформатора.

Для этого в Ардуино загружаем нижеследующий скетч:

Я в нем добавил одну лишь строку «OCR1A = 285;» для излучателя в 28кГц, подбор частоты — не более +-15 к указанной величине.

Все, можно включать схему(без головки) и приступить к поиску правильной обмотки:

Косичка — общий, остальные (по стороне где много выводов) — перебором — следим, чтобы радиатор коммутатора не грелся(иначе обмотка — не та) и напряжение на выходе(там, где 2/3 вывода — между крайними) было минимальным (у меня

Теперь, обесточив схему, подключаем ультразвуковой излучатель, амперметр между преобразователем напряжения и коммутатором, вентилятор.

Излучатель для настройки ставим в ванночку с водой так, чтобы черные «шайбы» были сухими.

Включив питание, подбором коэфициента OCR1A добиваемся максимального тока потребления — это и будет резонанс ультразвуковой головки.

Мощность регулируется изменением напряжения преобразователя step-up (коммутатор поддерживает до 48 Вольт).

Все, схема настроена, можно строить ультразвуковую ванну.

Ее описание приводить не буду, ибо боян, скажу лишь, что система и фольгу растворяет, и болты чистит:

Да, разница лишь в том, что я к дну емкости излучатель не клеил, а прикрутил болтом с гайкой — резьба в головке нестандартная М10х1.

Болт подошел от крепления шаровой автомобиля «Таврия», кстати с ним частота резонанса поднялась с 27500Гц до положенных 28000.

И еще, на самой головке во время резонанса напряжение составляет киловольты, поэтому следует соблюдать правила техники безопасности.

Клей не использовал по одной простой причине — во второй части расскажу о более интересных профессиях ультразвука, чем «стирать белье».

UPD!

По просьбам читателей, привожу фотографии своей «ультразвуковой ванны», собранной буквально из говна и палок канализационной заглушки и болта от Таврии ;-)

Заглушка для труб диаметром 110мм, это раз:

Крепление сделано тем самым болтом с шайбой, диаметром не менее, чем диаметр верхней части излучателя(50мм против 45), это два:

И наконец, конструкция в сборе, это три:

Да, это не столь эстетично, как скажем у HamsterTime,

зато поставив сверху отрезок пластиковой сливной трубы с уплотнителем, я смогу почистить ствол своего дробовика совершенно без усилий,
да и на излучатель у меня еще планы — собрать ультразвуковой резак, в стиле вот такого:

Ну а ультразвуковая медогонка(ради которой и городил всю затею) пока не получилась.

Усиленный ультразвуковой отпугиватель собак. Как сделать

Несмотря на попытки администраций городов решить проблему, на улицах бегают бродячие агрессивные собаки, от которых можно ожидать серьезных неприятностей. Они могут не просто напугать ребенка и даже взрослого, но и покусать и нанести в результате большие травмы, это очень важная проблема, которая должна быть решена безотлагательно руководством города. Но далеко не мэры хотят тратить деньги на это. Поэтому неплохо прикупить или сделать своими руками схему и пользоваться мощным отпугивателем собак. Просмотрите статью и выберите, по какой схеме будете работать своими руками или закажете мастеру.

Что такое ультразвуковой отпугиватель

Есть разные варианты, которые по многим параметрам отличаются. Но все же дальность работы зависит от мощности прибора. Например, в продаже встречаются изделия, которые выполнены из сирены и работают на расстояние до 50 м. Такие отпугиватели позволяют защититься как от животных, так и от воров. Работа многих приборах основана на ультразвуковом принципе, что позволяет чувствовать себя на улице безопасно.

Поскольку заводские изделия стоят недешево, многие люди стараются собирать их самостоятельно. Однако для этого понадобятся не только знания, но и необходимые компоненты, инструменты. Самодельный прибор будет подавать сигнал, который слышат только животные. На ультразвук они откликаются довольно резко и практически сразу убегают от человека.

Виды отпугивателей собак

Отпугиватели собак классифицируют следующим образом:

  • ультразвуковые (электронные). Прибор излучает сигнал большой мощности по направлению животного. Ультразвук оказывает угнетающее действие на собак, вынуждая их уйти, а порой даже убежать. На человека отпугиватель не оказывает никакого вредного воздействия. Прибор имеет небольшие размеры, что позволяет его носить в сумке или кармане;
  • электрические. Также отличаются компактностью. При нажатии на кнопку издают характерное потрескивание, выделяя озон, который не нравится собакам. Такое устройство опасно для животного, поскольку может ударить током и даже временно парализовать. Важно также то, что электрический отпугиватель заставит разомкнуть челюсти, если пес в вас вцепился;
  • газовые. Имеют вид газового баллончика, наполненного химическим веществом. При покупке такого отпугивателя следует ознакомиться с описанием, поскольку далеко не каждые средства оказывают эффективное воздействие на собак. В случае использования такого баллончика животное должно убежать и больше не проявлять агрессию;
  • отпугивающий запах. Поскольку у собак хорошее обоняние, им совсем не нравится запах медицинского спирта. Для отпугивания потребуется смочить тампон этим веществом. Однако недостаток такого средства состоит в том, что спирт быстро испаряется, да и носить его придется постоянно с собой. Раздражающее действие также оказывает перец-стручок, запах цитрусовых.

Как собрать по схеме ультразвуковой отпугиватель

Существуют разные схемы и технологии реализации отпугивателей, которые отличаются по своей сложности. Многие устройства выделяются высокой выходной мощностью. На том, как сделать отпугиватель собак из подручных средств, стоит остановиться детальнее.

На КА561ЛА7

Для сборки отпугивателя на микросхеме КА561ЛА7 понадобятся:

  • К561ЛА7;
  • транзисторы КТ315;
  • излучатель (BF1 SQ-340L или MFC-200).

Монтаж прибора выполняют на печатной плате согласно приведенной схеме.

Работает отпугиватель следующим образом:

  1. На первых двух логических элементах выполнен первый контур формирования несущей частоты, представляющий собой симметричный мультивибратор.
  2. На выходе первичного генератора образуется сигнал, имеющий частоту порядка 1,5 Гц.
  3. Во втором контуре формируется ультразвук. На двух других элементах микросхемы собран мультивибратор, посредством которого создается сигнал частотой 20 кГц, имеющий прямоугольную форму.
  4. Для усиления сигнала используется транзисторный усилитель, выполненный по двухтактной схеме. В качестве нагрузки используется пьезоэлемент либо динамик.

На К561ТЛ1

Рассмотрим еще один вариант, как сделать схему мощного отпугивателя собак своими руками, воспользовавшись пошаговой инструкцией. На первом логическом элементе реализован генератор модулирующей частоты, работающий на 14 кГц, на втором – генератор, выдающий 24-25 кГц и управляемый первым генератором. Остальные логические элементы выполняют функцию буфера и распределяют сигнал на два выходных каскада. Последние реализованы на полевых транзисторах КП501А. Нагружают транзисторы дроссели и диоды. Посредством диодов устраняются паразитные колебания.

Читайте также  Схемы генераторов импульсных токов

Красный по схеме светодиод является индикатором разряда батареи. При тусклом свечении либо полном его отсутствии это укажет на необходимость замены батареи. Синий светодиод индицирует включение прибора.

Настройка отпугивателя сводится к проверке импульсного напряжения на пьезоизлучателях. Значение должно быть около 60 В и иметь частоту порядка 25 кГц. Резистор на 12 кОм временно заменяют подстроечным на 20 кОм. Путем его вращения добиваются резонанса. Затем замеряют номинал элемента и впаивают постоянный резистор с таким же сопротивлением. При правильной настройке схемы прибор должен потреблять около 20 мА.

На защищенном диоде КД503А

Если опыта использования микросхем нет, можно собрать более простую схему, основными элементами в которой являются диоды КД503А. Они отвечают за выходную мощность, а также защищают устройство от неправильной подачи напряжения.

Для монтажа нужно подготовить:

  • постоянные и подстроечный резистор;
  • пьезоизлучатель ЗП-1;
  • транзисторы КТ361Б;
  • керамические конденсаторы;
  • диоды КД503А;
  • кнопка для подачи напряжения.

Изготовив печатную плату, остается аккуратно выполнить монтаж. После сборки выполняется простая настройка отпугивателя, которая сводится к подстройке оптимальной частоты, которую можно проверить при помощи осциллографа.

В рассмотренной схеме уровень выходного сигнала регулируется только напряжением, которое поступает от источника питания. При использовании диода КД503А можно применить батарейку типа «Крона» на 9 В.

На транзисторах

Если нет желания собирать отпугиватель на микросхеме, можно выполнить простую схему на транзисторах. Смонтировать подобную конструкцию можно даже навесным монтажом, не прибегая к изготовлению печатной платы. Резисторы используются в качестве ограничителей тока и изменения напряжения в цепи.

Транзисторы и емкости требуются для создания частотного контура совместно с резисторами. Диод VD1 защищает схему от переполюсовки. В качестве пьезоэлемента подойдет ЗП-1 и ему подобные. Переключателем может служить обычный тумблер любого исполнения.

Для повышения надежности схемы, монтаж лучше выполнить на плате. Сопротивление R6 обеспечивает регулировку частоты, что позволяет использовать схему не только для собак, но и для вредителей, не вызывая привыкание. Для настройки потребуется подключить к резистору R1 осциллограф или частотомер. В качестве источника питания подойдет любая батарейка с напряжением 1,5-12 В.

Перечисленные элементы можно как приобрести, так и выпаять из старых радиотехнических приборов, что позволит свести к минимуму затраты на изготовление ультразвукового прибора.

На NE555

Один из вариантов отпугивателя представляет собой довольно мощный ультразвуковой передатчик. Его можно использовать как для отпугивания собак, так и кошек. Схема выполнена на стандартном таймере NE555, который работает на частоте 40 кГц. Эту частоту человек не слышит, но на животных она оказывает раздражающее действие.

Чтобы увеличить мощность сигнала, в схеме используется усилитель на транзисторах. На втором аналогичном таймере создается мощный противофазный сигнал для усилителя. Особенностью схемы является высокая мощность на ВЧ. В качестве усилителя задействован ультразвуковой преобразователь. Также схему можно выполнить на NE556, которая представляет собой сдвоенный таймер.

Следует учесть, что устройство потребляет довольно большой ток, порядка 4 А при подключении динамика. Поэтому выключатель питания лучше использовать в виде кнопки, позволяющей кратковременно активировать прибор.

Более простой отпугиватель собак на NE555 можно собрать по нижеприведенной схеме. Микросхема также используется в качества генератора прямоугольных импульсов и работает на частоте 20-22 кГц. Благодаря подстроечному резистору частоту можно изменять в пределах 17-27 кГц.

Схема проста в изготовлении, поскольку содержит минимальное количество элементов. Чтобы была возможность точной настройки частоты, подстроечный резистор лучше использовать многооборотный. В качестве пьезоизлучателя подойдет элемент от калькулятора либо от музыкальных игрушек. Также для этих целей можно использовать ВЧ динамик на мощность не более 5 Вт. Источником питания служит «Крона» или другая батарейка, способная выдавать 6-12 В.

Правильная эксплуатация отпугивателя

Отпугивающее устройство важно не только правильно собрать, но и уметь им пользоваться. Если собака или стая животных ведут себя агрессивно, действия должны быть резкими и неожиданными. Использовать отпугиватель нужно следующим образом:

  • вынуть устройство из сумки или кармана;
  • дождаться, когда пес приблизится на расстояние около 1 м;
  • направить на собаку отпугиватель;
  • активировать изделие посредством нажатия на кнопку.

Когда животное кратковременно отступит, нужно продолжать направлять на него ультразвуковой прибор. Когда собака отойдет более чем метр, прибор следует отключить. Делают это для того, чтобы пес немного отвык. В случае повторного включения, эффект будет сильнее. При нажатии на кнопку прибора достаточно направить звук в сторону головы.

Рассмотрев разные схемы мощного отпугивателя собак, а также как сделать прибор своими руками по пошаговым инструкциям, можно будет выбрать и собрать наиболее подходящий вариант. Используя недорогие и доступные компоненты и владея минимальными знаниями в радиоэлектронике, можно сконструировать устройство, которое будет работать ничем ни хуже заводских изделий, а при аккуратном монтаже даже превосходить их по надежности.

Ультразвуковые излучатели в схемах на микроконтроллере

Ультразвук — это не слышимые человеком упругие акустические волны, частота которых превышает 20 кГц. Принято различать низкочастотные (20…100 кГц), среднечастотные (0.1… 10 МГц) и высокочастотные (более 10 МГц) ультразвуковые колебания. Несмотря на кил мегагерцы, ультразвуковые волны не следует путать с радиоволнами и радиочастотами. Это абсолютно разные вещи!

По своей физической природе ультразвук ничем не отличается от обычного слышимого звука. Частотная граница между звуковыми и ультразвуковыми волнами условна, она определяется субъективными свойствами человеческого слуха. Для справки, колебания высокой частоты хорошо чувствуют животные (в том числе и домашние), а для летучих мышей и дельфинов они являются жизненно важными.

Ультразвук, благодаря малой длине волны, хорошо распространяется в жидкостях и твёрдых телах. Например, ультразвуковые волны в воде затухают примерно в 1000 раз меньше, чем в воздухе. Отсюда следуют основные сферы их применения: гидролокация, неразрушающий контроль изделий, «звуковидение», молекулярная и квантовая акустика.

Для генерации ультразвуковых колебаний используют следующие виды излучателей (англ. «ultrasonic transducer»):

Для последнего варианта годятся даже обычные высокочастотные звуковые громкоговорители (на сленге «пищалки»), которые имеют достаточный КПД для генерации сигналов в ближнем ультразвуковом диапазоне 20…40 кГц.

Пьезокерамические ультразвуковые излучатели (Табл. 2.10) выпускаются, как правило, в паре с согласованными по частоте пьезо приёмниками. Типовые параметры «ультразвукового тандема»: частота резонанса 37…45 кГц, уровень звукового давления на расстоянии 30 см — 95…105 дБ(А), рабочее напряжение 12…60 В, ёмкость 1000…3000 пФ, выходной импеданс передатчика 200…500 Ом, входной импеданс приёмника 10…30 кОм.

Таблица 2.10. Параметры ультразвуковых излучателей

На обкладки ультразвуковых пьезоизлучателей рекомендуется подавать не однополярные, а разнополярные импульсы, т.е. в паузах формировать напряжение обратной полярности. Это способствует ускоренному разряду эквивалентной ёмкости излучателя и повышению быстродействия.

На Рис. 2.53, а…л приведены схемы подключения ультразвуковых излучателей к MK. Для формирования разнополярных импульсов широко используются транзисторные мосты и разделительные трансформаторы. Если снизить частоту генерации, то приведенные схемы подойдут «один к одному» и для слышимого диапазона, т.е. для рассмотренных ранее звуковых пьезокерамических излучателей.

Читайте также  Схема цифровых генераторов белого шума

Рис. 2.53. Схемы подключения ультразвуковых излучателей к MK (начало):

а) сглаживание формы сигнала, подаваемого на ультразвуковой излучатель BQ1, с помощью катушки индуктивности L1. Резистором R1 регулируется амплитуда;

б) транзисторы VT1, VT2 попеременно открываются короткими импульсами от MK. Для надёжности следует выбирать транзисторы с большим допустимым коллекторным током, чтобы они не вышли из строя при низком омическом сопротивлении катушки индуктивности L1

в) конденсатор C1 дифференцирует сигнал и устраняет постоянную составляющую, что позволяет подключить ультразвуковой пьезоизлучатель BQ1 к двухполярному источнику питания;

г) маломощный ультразвуковой приёмопередатчик. Делитель R1, R2 определяет рабочую точку АЦП MK при приёме сигнала и амплитуду выходных импульсов при передаче сигнала;

д) приёмопередатчик ультразвукового дальномера. Частота импульсов 36…465 кГц, напряжение на излучателе BQ1 50…100 В (максимум подбирается конденсатором C3). Диоды VD1, VD2 ограничивают сигнал для приёмника. Трансформатор 77 содержит в обмотках I, II по 15 витков провода ПЭВ-0.3, в обмотке III — 100…200 витков ПЭВ-0.08 (кольцо M2000HM K10x6x5); О

О Рис. 2.53. Схемы подключения ультразвуковых излучателей к MK (продолжение):

е) применение логической микросхемы DD1 аппаратно устраняет одновременное открывание транзисторов одного плеча. Импульсные помехи, возникающие в цепи питания из-за неодновременного переключения инверторов DD1.l…DD13 и разброса ВАХ транзисторов, устраняются фильтром L /, C1. Диоды VD1… VD4ставятся в случае замены звукового ВЧ-динамика BA1 (10ГД-35, 6ГД-13, 6ГДВ-4) более мощным ультразвуковым пьезоизлучателем;

ж) увеличение мощности излучателя BQ1 с помощью удвоителя напряжения на микросхеме DD1 и повышенного питания +9…+ 12 В. Транзистор VT1 согласует логические уровни;

з) увеличение амплитуды напряжения на излучателе BQJ происходит ввиду повышенного напряжения питания +9 В и накопления энергии в дросселе L1

и) полевые транзисторы K77, VT2 (замена IRF7831) снижают потери энергии при коммутации. Резисторы R1, R2 не дают открываться транзисторам при рестарте MK; О

О Рис. 2.53. Схемы подключения ультразвуковых излучателей к MK (окончание):

к) ультразвуковой эхолокатор работает на частоте 40 кГц и генерирует импульсы длительностью 0.4 мс. Амплитуда сигнала на пьезоизлучателе BQ1 (фирма Murata) достигает 160 В. Индуктивность вторичной обмотки трансформатора T1 совместно с ёмкостью пьезоизлучателя BQ1 образует колебательный контур, настроенный на частоту, близкую к 40 кГц. Индуктивность первичной обмотки трансформатора T1 — 7.1 МК Гн, вторичной — 146 МК Гн, добротность Q > 80;

л) ультразвуковой гидроионизатор работает на частоте 1.8…2 МГц. Трансформатор T1 наматывается на трёх сердечниках 50BH K20x 10×5. Обмотки I и II содержат по 4 витка сложенного втрое провода ПЭВ-0.3, обмотка III — 12 витков провода ПЭВ-0.3. Катушка L1 содержит 5 витков провода ПЭВ-0.8 на оправке диаметром 8 мм с шагом 1 мм. Излучатель BQ1 имеет диаметр 30 мм (пьезокерамика ЦТС). Резистором R1 снижаются выбросы напряжения на стоке VT1.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Схема ультразвукового генератора

Практическое использование ультразвука нашло широкое применение во многих областях человеческой деятельности. В зависимости от частоты колебаний ультразвук может разрушать, разделять, нагревать, плавить, отражаться, и при этом оставаться неслышимым для человека. Несмотря на то что ультразвуковые колебания открыты человеком очень давно, применять его начали сравнительно недавно, не считая свисток Гальтона, который с 1883 года использовался для подачи сигнала охотничьим собакам.

Применение ультразвука

Сегодня ультразвук используется как минимум в 11 направлениях:

  • Медицина: диагностика, терапия.
  • Промышленность (резка).
  • Климатическая техника.
  • Приготовление смесей (гомогенизация).
  • В биологии (разделение клеток).
  • Для очистки воды (кавитационная эрозия).
  • Эхолокация.
  • Расходометрия.
  • Дефектоскопия.
  • Ультразвуковая сварка.
  • Гальванотехника.

В повседневной жизни практически каждый человек сталкивался с ультразвуковой техникой. Это УЗИ, эхолот, ультразвуковой увлажнитель воздуха, табулятор и др. Частотой колебаний ультразвуковых волн считается от 20 КГц, что за краем восприятия человеческого слуха. Тем не менее многие животные его слышат, подают друг другу сигналы и даже используют для эхолокации.

Современные источники ультразвука

Не считая природных источников, в современной ультразвуковой технике используются генераторы ультразвука. Такой генератор состоит из трех основных узлов – это задающий генератор высоких частот, усилитель и излучатель. Для наглядности можно рассмотреть устройство ультразвукового увлажнителя воздуха. В данной технике, кроме ультразвукового генератора, применяется нагнетатель (вентилятор центробежного типа). Ультразвук разбивает воду на мелкую дисперсию, а вентилятор выдувает ее через сопло. На фото показаны главные элементы схемы.

Элементы схемы ультразвукового генератора

Справа вверху излучатель, внизу задающий генератор, слева внизу усилитель с регулятором мощности, а слева вверху вентилятор.

Коммутируются элементы следующим образом.

Схема ультразвукового генератора

В заводских моделях схема ультразвукового генератора и пьезокерамический излучатель компактно устроены на одной плате.

Принципиальная схема выглядит так.

Схема ультразвукового генератора

Еще одним наглядным примером является схема ультразвукового генератора на 40 КГц, предназначенного для отпугивания грызунов.

схема ультразвукового генератора на 40 КГц

Если для увлажнителя частота ультразвука составляет 1,7 МГц, то здесь при частоте всего 40КГц в качестве излучателя можно применить высокочастотный динамик 4ГД-1.

Похожая схема для табулятора (ультразвукового ингалятора)

Усилитель

Выходной каскад изготавливается на силовых транзисторах и в зависимости от мощности УЗ-генератора может быть выполнен по двухтактной схеме, по схеме полумоста или по мостовой.

Двухтактный до 100 Вт

Схема двухконтактного усилителя

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

Схема полумостового ультразвукового генератора

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.

Если же вам необходимо обслуживание генераторов электростанций, то советуем вам воспользоваться услугами данной компании по самым адекватным ценам с высочайшим уровнем качества.

Мостовой более 300 Вт

УЗ генератор мощностью больше 300 ватт

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 ультразвукового генератора

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: