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.
Простота — залог успеха
Надеюсь, что описывая конструкцию по схеме практически из datasheet’ов, всё же помогу кому-нибудь из моих читателей сэкономить немного времени и собрать сразу удобный генератор тестовых сигналов, при этом избежав нескольких ненужных проб и ошибок.
|
|
| Генератор прямоугольного сигнала (меандра) |
- C1 = 1 нФ
- R1 = 6.2 кОм
- R2 = 1 кОм
- R3 = 300 Ом
- R4 = 5 кОм
- C2 = 1 мкФ
- C3 = 10 мкФ 25 В
- C4, C5 = 0.1 мкФ
Для тестирования аудио-конструкций удобно иметь источник сигнала центрированный относительно земли. Но и «смещённый» (с ощутимой постоянной состовляющей) сигнал бывает полезен, к примеру чтобы проверить работу серво-цепи, обеспечивающей нулевое смещение по выходу. Так что предлагаю предусмотреть возможность закорачивать проходной конденсатор на выходе генератора.
Использование ультразвука
Как уже выше говорилось, разнообразное использование УЗ, при котором применяются самые различные его характеристики, условно можно разделить на три направления:
- получение информации;
- активное воздействие на вещество;
- обработка и передача сигналов.
Следует учитывать, что при каждом конкретном применении необходимо выбирать УЗ определенного частотного диапазона.
Сборка схемы УЗГ для отпугивания собак
Многие жители мегаполисов страны ежедневно сталкиваются с довольно-таки ощутимой проблемой встречи стаи бродячих собак. Заранее предугадать поведение стаи невозможно, поэтому здесь придет в помощь УЗГ.
В данной статье мы с вами разберем как сделать ультразвуковой генератор своими руками.
Для создания УЗГ в домашних условиях потребуются такие детали:
- печатная плата;
- миркосхема;
- радиотехнические элементы.
Самостоятельно собрать схему не составит большого труда. Для того чтобы была возможность управлять импульсами, следует закрепить при помощи паяльника к конкретным ножкам микросхемы радиодетали.
Разберем конструкцию генератора ультразвуковой частоты высокой мощности. В качестве генератора УЗ-частоты работает микросхема D4049, которая имеет 6 логическиХ интерторов.
Зарубежную микросхему можно заменить на аналог отечественного производства К561ЛН2. Для подстройки частоты требуется регулятор 22к, при помощи его УЗ можно снижать до слышимой частоты. На выходной каскад, благодаря 4-м биополярным транзисторам со средней мощностью, поступают сигналы с микросхемы. Особого условия по выбору транзисторов нет, здесь главное выбрать максимально близкие по параметрам комплементарные пары.
Практически любая ВЧ-головка, которая имеет мощность от 5 ватт, может быть использована в качестве излучателя. Идеальным вариантом станут отечественные головки типа 10ГДВ-6, 10ГДВ-4 или 5ГДВ-6, их с легкостью можно найти во всех акустических системах производства СССР.
Сделанную своими руками схему генератора УЗ осталось только спрятать в корпус. Контролировать мощность ультразвукового генератора поможет металлический рефлектор.
Настройка генератора
Для проверки работоспособности генератора микросхема XR-2206CP вставляется в панельку, генератор вч сигналов на микросхеме подключается к блоку питания. Частотомер подключается к гнезду эмиттерного повторителя Х4, так как применяемый частотомер шунтирует сигнал при подключении к гнезду Х2.
Осциллограф подключается к гнезду Х2, на котором всегда должен быть прямоугольный импульс. Проверка начинается с первого диапазона. для чего перемычкой джампера подключается конденсатор С3, переменные резисторы устанавливаются в среднее положение. При этом на экране осциллографа должен появиться прямоугольный импульс, что будет свидетельствовать о том, что микросхема рабочая.
Это очень важный момент, так как иногда поставщики или продавцы реализовывают нерабочие микросхемы (есть такой опыт). Если сигнал не появился необходимо тщательно проверить правильность монтажа и надежность паек. Если все правильно, а сигнала нет, то необходимо заменить микросхему. Лучше одолжить проверенную микросхему, убедиться, что генератор работает, а затем установить свою. Следует также отметить, что рабочие микросхемы одной и той же партии могут отличаться параметрами.
Это могут подтвердить конструкции из Интернета, где для одних и тех же диапазонов частот применяются разные конденсаторы и даже появляется пятый диапазон частот. Когда генератор заработал, резисторами R7 и R8 проверяют границы диапазона. Если они отличаются от заданных, то подбирают наминал конденсатора С3. После этого убеждаются в наличии треугольного и синусоидального сигналов. Осциллограф подключают к гнезду ХЗ, а переключатель SW3 ставят в нижнее положение, а переключателем SW4 выбирают синусоиду или треугольник.
Резистором R3 регулируют уровень этих сигналов. Бывает, что при увеличении уровня правильной формы сигнала верхняя часть его ограничивается, то есть появляется асимметричное искажение. В микросхеме есть выводы 15 и 16, которые, обычно, в таких схемах не задействуются, но они предназначены для симметрирования сигнала. Если к ним подключить крайние выводы подстроечного резистора величиной 30 кОм, а движок подключить к минусу, то можно устранить асимметрию сигнала.
Не исключается и такой вариант, что асимметрия начинается выше заданной амплитуды 3 В. Причина кроется внутри микросхемы. В этом случае можно увеличить напряжение, подаваемое на резистор R3 путем уменьшения сопротивления резистора R1 или увеличения R4.
Минимальная амплитуда получается при закороченном резисторе R3, когда на ножке 3 микросхемы установлено максимальное напряжение, поэтому соединять выводы R3 необходимо так, как показано на рис.2 (в отличие от R7 и R8), чтобы увеличение амплитуды сигналов происходило при вращении ручки R3 по часовой стрелке.
Правильно настроенный генератор с качественной микросхемой XR-2206CP генерирует сигналы хорошей формы с незначительными искажениями. На рис.8 показан генератор в рабочем режиме. В заключение следует отметить, что для качественной настройки электронных и электрических устройств функциональный генератор сигналов необходимо использовать совместно с хорошим частотомером.
Последние сообщения
- Промышленные шаровые краны: применение, особенности08.08.2020
- Сколько стоит заменить гибридную батарею03.08.2020
- Что такое компонентный ремонт30.07.2020
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.
Радиолюбитель
Простая схема генератора низкой частоты, которую легко собрать своими руками
Доброго дня уважаемые радиолюбители! Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“
В данной статье на сайте Радиолюбитель, мы рассмотрим очередную простую радиолюбительскую схему – генератор низкой частоты.
Для качественного налаживания, ремонта или разработки аудиотехники просто необходим хороший генератор синусоидального напряжения с минимальным коэффициентом гармоник. Низкочастотный генератор имеет следующие характеристики: диапазоны частот – 20-200 Гц, 200-2000 Гц, 2000-20000 Гц; выходное напряжение на нагрузке 3 кОм – 3 вольта; КНИ выходного сигнала не более – 0,08 (на частоте 1000 Гц – 0,03)
Генератор питается от сети через встроенный источник питания. Усилитель, на котором выполнен генератор, собран на операционном усилители А1. Мост Вина образуют резисторы R1-R3 и конденсаторы С1-С6. Сдвоенный переменный резистор R1 служит для плавной установки частоты. Переключателем S1 переключаются конденсаторы моста Вина, и таким образом переключаются диапазоны установки частоты. Цепь стабилизации выходного напряжения образовано стабилитроном VD1 и четырьмя переключающими его полярность диодами, собранными на транзисторной сборке А2. Конечно можно использовать и отдельные диоды, но диоды даже одной партии могут существенно отличаться, что повлечет увеличение КНИ. Можно использовать диодную сборку с диодами, сделанными на одном кристалле, по тому, что тогда параметры диодов будут одинаковыми. Стабилитрон, коммутируемый транзисторной сборкой, входит в состав ООС операционного усилителя и регулирует ее глубину, не позволяя ограничиваться синусоидальному сигналу. В состав ООС также входят резисторы R5, R4 и конденсатор С7. Резистором R4 можно устанавливать глубину ООС (уровень выходного напряжения НЧ). Резистором R6 регулируют уровень выходного сигнала НЧ. В генераторе можно использовать операционные усилители: КР140УД7, КР140УД708, КР140УД6, КР140УД608. Стабилитрон КС139 можно заменить на КС133А, диоды КД105 – любыми маломощными выпрямительными диодами. Трансформатор питания любой на 9-11 вольт. Переменные резисторы желательно использовать с линейным законом регулировки (СП-4 группы “А”). При отсутствии транзисторной сборки можно использовать диоды КД103, включив их вместо транзисторов сборки (катод вместо эмиттера, анод – вместо соединенных коллектора и базы). Но в этом случае КНИ может достигнуть 0,3%. Налаживание заключается в подстройке R4 так, чтобы при верхнем положении R7, получить выходное напряжение 3 вольта. Граидуровку шкалы R1 можно выполнить с использованием частотомера.
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.
