Как сделать ультразвуковой генератор своими руками. Для схемы "опорный генератор"

Ультразвуковые генераторы являются источниками питания ультразвуковых установок. Они преобразуют электрическую энергию промышленной частоты (50 Гц) в энергию переменного тока ультразвуковой частоты. Этот ток является током возбуждения преобразователя. Одновременно генераторы вырабатывают ток подмагничивания, необходимый для получения наибольшей величины относительного удлинения преобразователей (т. е. амплитуды колебаний).

В ультразвуковых технологических установках в основном используют ламповые и полупроводниковые генераторы. Они могут работать по схеме с самовозбуждением и независимым возбуждением. Генераторы с самовозбуждением отличаются простотой схемы, но уступают генераторам с независимым возбуждением по стабильности частоты.

Генераторы с независимым возбуждением состоят, как правило, из трех каскадов (блоков): задающего, промежуточного и выходного. Задающий каскад преобразует ток промышленной частоты в ток ультразвуковой частоты (определенного диапазона) при малой мощности электрических импульсов. Промежуточный каскад усиливает эти импульсы до мощности, необходимой для питания выходного блока. Выходной блок окончательно усиливает импульсы тока ультразвуковой частоты до мощности, необходимой для возбуждения преобразователя (нагрузки).

Универсальные и специализированные генераторы

Первые рассчитаны на работу с различными технологическими установками и позволяют, как правило, регулировать выходные параметры в относительно широких пределах. Они применяются при размерной обработке, ультразвуковой очистке, сварке и т. д. Специализированные генераторы чаще применяют в массовом и серийном производстве, когда нет необходимости регулировать выходные параметры в широких пределах.

К электрическим характеристикам ультразвуковых генераторов относятся рабочая частота, выходная мощность, к. п. д., стабильность частоты, стабильность амплитуды колебаний колебательной системы и уровень индустриальных радиопомех.

Рабочая частота (или диапазон частот) генератора должна соответствовать установленным стандартам (18±1,35); (22±1,65); (44+4,4) кГц и т. д.

Выходная мощность генератора означает электрическую мощность, передаваемую им колебательной системе ультразвуковой установки. Наибольшее распространение получили ультразвуковые генераторы мощностью от 0,25 до 10 кВт. В генераторах мощность можно регулировать ступенчато и плавно.

КПД генератора

КПД генератора характеризует отношение его выходной мощности ко всей потребляемой им от сети мощности. Он зависит от схемы генератора, режима работы, качества исполнения и т. д. Для генераторов мощностью до 0,4 кВт к. п. д. должен составлять не менее 0,3 для лампового и 0,5 для полупроводникового генераторов, а, например, мощностью от 2,5 до 10 кВт- не менее 0,5 и 0,65 (соответственно).

Стабильность частоты выше у генераторов с независимым возбуждением, так как она определяется параметрами задающего блока, на работу которого не влияет изменение параметров нагрузки.

В процессе работы колебательных систем может происходить рассогласование по частоте системы и генератора, что является следствием, например, износа инструмента, нагрева концентратора и других причин. В результате рассогласования падает амплитуда колебаний рабочего элемента системы и, как следствие, производительность процесса. Для поддержания постоянной амплитуды колебаний рабочих элементов в процессе ультразвуковой обработки в генераторах применяют блоки автоматической подстройки частоты (блоки АПЧ). Эти блоки предусматривают подстройку частоты электрическими методами, для чего, в частности, в выходном блоке генератора монтируется узел выделения электрического сигнала, пропорционального амплитуде механических колебаний рабочего элемента колебательной системы . При рассогласовании частоты колебательной системы и генератора в обмотке выходного трансформатора последнего выделяется сигнал по величине и фазе тока нагрузки. Этот сигнал вызывает изменение вырабатываемой генератором частоты и сводит к нулю рассогласование; амплитуда колебаний инструмента восстанавливается, что позволяет продолжать операцию в заданном режиме.

Ультразвуковой генератор типа УЗГ13-1,6 (мощность его 1,6 кВт) может работать в режиме независимого возбуждения и с АПЧ. Два диапазона частот этого генератора позволяют работать на 16,35-23,65 кГц.

Стабильность амплитуды колебаний нагрузки достигается также применением автоматической обратной связи (АОС) при использовании генераторов с автоподнастройкой частоты.

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".

Основу схемы 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 качаем в архиве.

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.

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.

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.

Для схемы "Генераторы со стабильной амплитудой"

Радиолюбителю-конструктору со стабильной амплитудой.Генератор со стабильной амплитудой. Puc.1Генератор гармонических сигналов (рис.1) с частотами от 10 Гц до 100 кГц обладает высокой стабильностью амплитуды. Стабилизация амплитуды сигнала осуществляется с помощью полевого транзистора, включенного в цепь ПОС. Управление полевым транзистором производится постоянным напряжением, которое формируется на конденсаторе С1 и усиливается ОУ DA2. Большой коэффициент передачи ОУ DA2 удерживает амплитуду гармонического сигнала с точностью до десятков милливольт в диапазоне от 1 до 9 В. Регулировка амплитуды осуществляется потенциометром R9. Коэффициент гармоник выходного сигнала менее 0,1%.Стабилизация амплитуды сигнала с помощью светодиодов. Коэффициент усиления ОУ (рис.2) устанавливается с помощью резисторов R3 и R4 и равен 3,2. Такой коэффициент усиления необходим для запуска генератора. Как только амплитуда гармонического сигнала увеличится до 1,6 В, открываются диоды и возникает цепь дополнительной ООС.Puc.2Коэффициент усиления падает, и амплитуда гармонического колебания стабилизируется на определенном уровне. Искажения, вносимые схемой стабилизации, не превышают уровня 1%. Амплитуда выходного сигнала регулируется от 2 до 5В. Частота зависит от элементов моста Вина и может принимать значения от единиц герц до сотен килогерц.Генератор с автоматической регулировкой амплитуды сигнала. Генератор (рис.3)собран на полевом транзисторе VT1 с двойным Т-образным мостом в цепи ОС. Для стабилизации амплитуды выходного сигнала в коллекторах транзисторов VT2 и VT3 колебания выпрямляются детектором, собранным на элементах С6, С7, VD1, VD2. На выходе дет...

Для схемы "ГЕНЕРАТОРЫ ШУМА ДЛЯ ОФИСА"

Для схемы "КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ДЛЯ ПОРТАТИВНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ"

Узлы радиолюбительской техникиКВАРЦЕВЫЕ ДЛЯ ПОРТАТИВНЫХ РАДИОСТАНЦИЙПри проектировании портативных радиостанции с AM и ЧМ модуляцией часто используют раздельные тракты приема и передачи. При этом в каждом из них используется свой задающий генератор. Такое построение удобно при настройке, но требует значительного места в конструкции. Но так как габариты в портативной радиостанции являются одними из основополагающих факторов, то применение совмещенного гетеродина представляется перспективным решением проблемы миниатюризации. На рис. 1 изображена схема совмещенного гетеродина с кварцевой стабилизацией частоты. В зависимости от того, куда подается управляющее напряжение, он вырабатывает напряжение частотой либо 27, либо 22 МГц. Генератор выполнен по схеме емкостной трехточки на транзисторе VT1. Кварцы включены между его базой и коллектором. Схемы на тс106-10 При подаче напряжения +12 В ТХ создаются условия, чтобы возбудился кварц ZQ1 (контур L1C3 настроен на частоту, близкую к 27 МГц). Если поступает управляющее напряжение +12 В RX, то возбуждается кварц ZQ2 (контур L3C3 настроен на частоту, близкую к 22 МГц). Выходной сигнал снимают с коллектора транзистора VT1. Нагрузка - высокоомные каскады, выполненные на полевых транзисторах КП350Б. Делитель R1R2 установки напряжений затворных цепей - общий для обоих каскадов. Катушки L1, L2 намотаны проводом ПЭЛ 0,24 виток к витку на каркасах диаметром 5,5 мм. L1 содержит 12, L2 - 24 витка. Подстроечник от СБ9а. Описанный генератор целесообразно применять при разносе частот кварцев не менее 3 МГц. При меньшем разносе следует использовать генератор, выполненный по схеме с емкостной трехточки с емкостным делителем (рис. 2). ...

Для схемы "ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЙ ДВУХТОЧЕЧНЫЙ ГЕНЕРАТОР"

Узлы радиолюбительской техникиВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЙ ДВУХТОЧЕЧНЫЙ ГЕНЕРАТОРГ.ПЕТИН, 344015, Ростов-на-Дону, ул.Еременко, 60/6 - 247, тел.25-42-87.Для генерирования высокочастотных гармонических колебаний чаще всего используются трехточечные генераторы. В ряде случаев (по конструктивным соображениям) может оказаться полезным двухточечный генератор. Такой генератор требует применения двух транзисторов. Однако в правильно сконструированном двухточечном генераторе (см. рисунок) общее количество элементов может быть более того меньше, чем в трехточечном. Благодаря тому что сигнал с колебательного контура LI, C2 генератора подается на затвор VT2, имеющего большое входное сопротивление, а сигнал обратной связи снимается с коллектора VT1, имеющего большое выходное сопротивление, колебательный контур очень слабо шунтируется электронной схемой и сохраняет свою высокую добротность. Кроме того, для увеличения входного сопротивления полевого транзистора VT2 в цепи его истока включен резистор R2, для увеличения выходного сопротивления биполярного транзистора VT1 в цепи его эмиттера стоит резистор R1Для данной схемы экспериментально определено, что уход частоты за 1 с не превышает 1...2 Гц на частоте 10 МГц, т.е. Схема терморегулятора на симисторе кратковременная стабильность частоты данного генератора близка к стабильности частоты кварцевого генератора. Долговременная же стабильность частоты существенно хуже, и в основном определяется стабильностью резонансной частоты колебательного контура и напряжения питания. Изменение напряжения питания на 1 В приводит к уходу частоты примерно на 1000 Гц.С тем же колебательным контуром в трехточечном генераторе на биполярном транзисторе по схеме с общей базой уход частоты за 1 с оказался порядка 50 Гц. С поставленной задачей увеличения стабильности частоты желательно подбирать сопротивление резистора R3, величина которого определяет глубину положительной обратной связи. С пониж...

Для схемы "ОПОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР"

Узлы радиолюбительской техникиОПОРНЫЙ ГЕНЕРАТОРВ. ЕГОРЕНКОВ (RA3DAV), г. Калининград Московской обл.Для. формирования SSB сигнала иногда применяют- электромеханические фильтры, частоты которых отличаются от частот стандартных низкочастотных кварцевых резонаторов на несколько килогерц. Электронная перестройка кварцевых резонаторов; на невысоких "частотах в этих пределах невозможна. Такая проблема может быть решена выделением биений между колебаниями двух генераторов, стабилизированных кварцевыми резонаторами высокой частоты.Кварцевые (см. рисунок) собраны на транзисторах Т1 и Т3. Конденсаторы C1 и C8 подбирают для подстройки частоты генераторов. Их емкость может лежать в пределах от десятков до тысяч пикофарад. Подобные хорошо работают в диапазоне 1-10 Мгц, почти не требуя налаживания. Простой терморегулятор на симисторе Во многих случаях дроссели Др1 и Др3 могут быть заменены резисторами сопротивлением 2-6 ком. Для получения частоты 501,7 кгц использованы кварцевые резонаторы Кв1 7,0 и Кв2 7,5 Мгц. Стабильность частоты зависит в основном от стабильности питающего напряжения. При изменении напряжения питания на ±1 В частота изменялась на ±40 гц (контроль производился-электронным частотомером Ч3-12). Смеситель выполнен на транзисторе Т2. Конденсатор С5 подбирают по минимальным нелинейным искажениям, контролируя выходное напряжение осциллографом. Катушки L1 и L2 намотаны на сердечнике СБ-12а и имеют соответственно 100 и 20 витков провода ПЭЛ 0,1.Дополнительно такой генератор позволяет получить любые гармоники кварцевых резонаторов для переноса SSB сигнала в рабочий диапазон, например 22,5 Мгц (с помощью умножителя частоты, собранного на транзисторе Т4). Для частоты 22,5 Мгц катушка L3 имеет 6 витков провода ПЭЛ 0,8, диаметр каркаса -...

Для схемы "Имитатор электронного прерывателя"

Имитатор предназначен для проверки электронных коммутаторов автомобильной системы зажигания осциллографическим методом. Для проверки коммутатора на его вход надобно подавать прямоугольные импульсы со скважностью приблизительно трех и частотой повторения 33 или 100 Гц. Это соответствует вращению коленчатого вала четырехцилиндрового двигателя с частотой 500 и 1500 об/мин. В зависимости от частоты вращения вала скважность импульсов на выходе коммутатора должна изменяться.Многие радиолюбители обзавелись осциллографами, но не у всех имеются необходимые генераторы. В предлагаемом приборе прямоугольные импульсы генерируются мультивибратором на транзисторах VT1 и VT2, которые поступают на ключ - транзистор VT3. Коллектор VT3 имитатора соединяется с клеммой 7Г коммутатора. Вместо катушки зажигания в качестве нагрузки можно подключить автомобильную лампу А12-45+40 (EL1) или близкую ей по мощности. Частота генератора задается переключателем SA1. Выявлять неисправности в коммутаторе можно, сравнивая осциллограммы напряжений в контрольных точках "закапризничавшего" коммутатора с исправным. С помощью кнопки SB1 проверяется выключение тока через катушку зажигания при остановке двигателя. При нажатой кнопке лампа через несколько секунд должна погаснуть.П.СЕВАСТЬЯНОВ, г.Ташкент, Узбекистан....

Для схемы "ВЧ генератор на НЧ кварце"

Узлы радиолюбительской техникиВЧ генератор на НЧ кварце В. ЛЕНСКИЙ, г. КраснодарВ связи с отсутствием высокочастотных кварцев для получения высокостабильных колебаний в KB и У К В диапазонах радиолюбители часто прибегают к умножению низкочастотных колебаний возбудителя. Это усложняет схему устройства, снижает его экономичность, увеличивает габариты и вес. Указанные недостатки могут быть устранены при непосредственном возбуждении низкочастотного кварца на нечетных механических гармониках.При возбуждении кварца на механических гармониках следует считаться с вредным влиянием статической емкости (кварцедержателя и элементов схемы), шунтирующей кварц. За счет этой емкости активность кварцевого резонатора быстро падает с ростом номера гармоники. Поэтому возбуждение на гармониках выше пятой может быть лишь при компенсации или нейтрализации статической емкости. Компенсационные генераторов из-за склонности к самовозбуждению и сложности перестройки при смене номера гармоники для радиолюбителей не представляют особого интереса. Реле поворотов на тиристоре схемы Более целесообразно применять нейтрализацию статической емкости за счет размещения кварца в одной из плеч сбалансированного моста. Мостовые гармониковые кварцевые имеют ряд интересных особенностей. Они обладают диапазонными свойствами - допускают возбуждение на различных нечетных механических гармониках. Для такой перестройки довольно изменить частоту контура. При нейтрализации статической емкости добротность кварца с увеличением номера гармоники растет, достигает максимума, .а далее постепенно уменьшается. Мощность генерируемых колебаний слабо меняется с повышением порядкового номера гармоники. Мостовые облада...

Для схемы "Использование ультразвука"

Бытовая электроникаИспользование Использование ультразвука - это ещё одно направление в разработках "Детекторов Близости". На рис.1 показано, как работает такое устройство. В верхней части рисунка изображена возможная конфигурация, когда передатчик и приемник ультразвука пребывает напротив товарищ друга. Пока ничто не мешает ультразвуку в полной мере добиваться приемника, схема пребывает в ожидании. А помешать этому может как раз нарушитель, находящийся между излучателем и приемником. Варианты ультразвуковой охранной сигнализацииПодобное устройство способно обеспечить весьма рослый уровень надежности. Ведь любое снижение уровня сигнала от передатчика или паже прекращение его работы вообще будет расцениваться цепями приемника как опасность. Вышеприведенные примеры могут появиться просто при выводе передатчика из строя.В нижней части рисунка изображено другое эффективное расположение приемника и передатчика. Схема простого радиопередатчика на 6п45с В этом случае ультразвук отражается от отнесенного на расстояние твердого предмета и поступает на приемник. Сигнал, излучаемый передатчиком, должен быть довольно мощным. Естественно, каждый объект, вставший на пути звука, вызовет сигнал тревоги. Возможен иной путь работы устройства. В этом случае звук достигает приемника, только отразившись от грабителя, находящегося поблизости от передатчика и приемника. Все описанные способы хороши, так что выбирайте один из них, который лучше всего подходит к вашим условиям.Ультразвуковой сторож с раздельными приемником и передатчиком На рис.1 приведена принципиальная схема ультразвукового передатчика. Основой ее является таймер типа 555, а рабочую частоту определяют номиналы резисторов R1 и R4 и конденсатора С1. ...

Защита вашего дома и садового участка от мелких грызунов-вредителей, насекомых актуальна и сегодня. Различные промышленные устройства «отпугивателей» есть в продаже, однако такое же устройство по силам изготовить радиолюбителю со средним уровнем подготовки. В отличие от многих схем подобных устройств, предлагаемая ниже довольно оригинальна. Известные схемы базируются на генераторе ультразвуковой частоты (УЗЧ), «нагруженном» на пьезоэлектрический капсюль. Частота этих генераторов может быть подстроена (скорректирована с помощью изменения номиналов RС-цепи), но она неизменяема при работе устройства, а следовательно и генератора. То есть на каких бы грызунов, насекомых, птиц или животных не был бы «запрограммирован» генератор УЗЧ (все перечисленные существа боятся дискомфорта от импульсов определённой частоты), со временем устройство перестаёт быть эффективным из-за возникающего у грызунов или насекомых эффекта привыкания.

В разработке, рассматриваемой ниже, этот недостаток отсутствует потому, что во время активной работы устройства частота генератора изменяется в широких пределах. Благодаря этому предлагаемое устройство можно применять универсально для многих живых существ, присутствие которых нежелательно на участках, а тем более в доме.

Ультразвуковые колебания с частотой 100 кГц действуют угнетающе на крыс, мышей и других мелких грызунов, а колебания 22 – 40 кГц не выносят собаки и кошки.

Рассмотрим электрическую схему отпугивающего устройства.

Устройство эффективно на площади до 10 м2. Если потребуется увеличить зону воздействия, то необходимо включить пьезоэлектрический капсюль через мощный усилитель, который можно реализовать по транзисторной схеме.

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор колебаний инфранизкой частоты (ИНЧ), «нагруженный» на транзистор VТ1. Этот транзистор выполняет роль усилителя тока и одновременно электронного ключа, управляющего оптроном U1. В качестве оптрона применена тиристорная оптопара, выполняющая роль управляемого ключа.

Форма импульсов на выходе этого генератора – прямоугольная, поэтому транзистор VТ1 в зависимости от фронта импульса периодически медленно открывается и закрывается (с частотой генератора ИНЧ). Оптрон U1, включённый в коллекторную цепь транзистора VТ1, плавно изменяет постоянную времени второго генератора, реализованного на элементах DD2.1 и DD2.2. Поэтому частотный диапазон второго генератора изменяется в широких пределах: 20 -80 кГц.

Элементы DD2.3 и DD2.4 включены по схеме инверторов для того, чтобы можно было «раскачать» усилитель на транзисторах VТ2 – VТ5. На выходе усилителя включены несколько однотипных пьезоэлектрических элементов НА1 -НА4. Их общее количество неограничено и может в данной схеме достигать 6-8. Чем больше пьезоэлементов – тем большую площадь удаётся защитить от нашествия грызунов и им подобных. При подключении на выход устройства более 4 пьезоэлементов транзисторы VT2 – VT4 требуется установить на разные теплоотводы (так как коллекторы данных транзисторов совмещены с их корпусом).

В качестве НА1 потребуется применить пьезоэлементы с резонансной частотой 20 – 80 кГц. При резонансе один элемент потребляет ток порядка 30 – 50 мА, поэтому источник питания для данной конструкции должен быть соответствующей мощности, стабилизированный, с выходным напряжением в диапазоне 10 – 15 В.

В налаживании устройство не нуждается и при исправных деталях начинает работать сразу.

Переменным резистором R3 устанавливают диапазон, в пределах которого устройство будет изменять частоту колебаний генератора.

Проверить работоспособность устройства несложно. Так как ухо человека (с учетом индивидуальных особенностей) фиксирует нижнюю границу частоты генератора УЗЧ в районе 16 – 20 кГц, то правильно работающее устройство периодически будет «услышано» человеческим ухом в течение нескольких мгновений. Это будет тихий звук, похожий на свист. Затем звук снова перейдёт к более высокой частоте колебаний, отрицательно воздействующей на вредителей.

О ДЕТАЛЯХ

Транзистор VT1 - кремниевый маломощный. Вместо указанного на схеме можно применить КТ503, КТ312, КТ315, 2N5551, ВС547 с любым буквенным индексом. Оптрон U1 можно заменить на АОУ10З с индексами Б, В или аналогичный.

Пьезоэлектрические капсюли – типа НС0903А, НСМ1206Х, SLN и им подобные рассчитаны на резонансную частоту 20 – 80 кГц.

Оксидные конденсаторы – типа К50-29. Неполярный конденсатор С1 -типа КМ6Б, К10-17 или тривиальный. Его также можно составить (соответствующим образом) из двух оксидных конденсаторов ёмкостью 2 мкФ, включив их последовательно положительными (или отрицательными) обкладками друг к другу.

Все постоянные резисторы – типа МЛТ-0,25. Переменный резистор R3 -типа СПО-1, СПЗ-1ВБ или аналогичный.

А.ПЕТРОВИЧ, г.Санкт-Петербург

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

Приведем несколько наиболее занимательных и познавательных на мой взгляд статей из книги: Ультразвуковые процессы и аппараты в биологии и медицине". Учебное пособие для студентов специальности 190500, под редакцией профессора В.Н. Лясникова (СГТУ, Саратов 2005 г. тираж 100 экземпляров), данную книгу можно взять в городской библиотеке г. Саратова на ул. академика Зарубина и ознакомится с ней более подробно.

Особенности расчета и принципы конструирования, Принципы конструирования ультразвуковых генераторов
Для питания ультразвукового преобразователя или их группы используется электрический генератор, преобразующий электрическую энергию сети с частотой 50 Гц в высокочастотные сигналы в диапазоне 10 кГц-1МГц. Раньше для этой цели использовали ламповые, реже машинные генераторы. В настоящее время они заменяются полупроводниковыми генераторами, совершенствование которых тесно связано с развитием элементной базы - мощных полупроводниковых приборов. Генератор является основным устройством ультразвуковой установки и определяет ее функциональные и эксплуатационные параметры.

Ультразвуковые генераторы с точки зрения назначения можно разбить на три группы :
- генераторы для излучения ультразвука в твердой среде (для сварки, обработки, изменения формы);
- генераторы для излучения ультразвука в жидкие среды (воздействие на расплавы, очистка, интенсификация физико-химических процессов);
- генераторы специального назначения (маломощное очистное оборудование, дефектоскопия, диагностика, воздействие на биологические объекты, медицинская техника, приготовление суспензий, эмульсий, аэрозолей и т.д.)
Однако все группы генераторов должны выполнять аналогичные операции, и их функциональная схема может быть представлена в следующем виде (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Функциональная схема ультразвукового генератора

Силовой контур используется в генераторах для питания мощных преобразователей ультразвука высокой интенсивности, используемых преимущественно в технологических целях и в медицинской хирургической аппаратуре. Для дефектоскопии и диагностики используются генераторы без силового контура, т.к. мощность задающего генератора достаточна для этих целей. Для терапевтических целей могут использоваться генераторы первого и второго типа. В целом следует считать перспективными генераторами системы с силовым контуром, но с регуляторами выходной мощности в достаточно широких пределах.
Ламповые генераторы отличаются простыми электрическими цепями, широким диапазоном частот, надежностью и универсальностью, поскольку рабочие режимы электронных ламп не достигают, как правило, допустимого предела. Большим преимуществом ламповых генераторов является возможность их кратковременной перегрузки, что позволяет генерировать значительные импульсные мощности, до 100 раз превышающие максимальную расчетную мощность, при условии, что интервалы времени между импульсами так велики, что в среднем мощность не превышает максимальную. Недостатками ламповых генераторов являются малый срок службы ламп, большие габаритные размеры, необходимость интенсивного водяного или воздушного охлаждения, низкий КПД (30-40%), необходимость эксплуатации в чистых средах из-за высокого анодного напряжения (до 5000 В). Поэтому такие генераторы применяют и проектируют только для систем, где требуется особо высокая мощность ультразвука. В медицинской технике их использовать нецелесообразно.
Машинные генераторы способны питать преобразователи мощностью 10 кВт, просты в обслуживании, нечувствительны к перегрузкам. Однако они способны генерировать только одну частоту импульсов низкого ультразвукового диапазона (не выше 20 кГц) и невысокой стабильности. Их используют только в крупногабаритных установках с большим числом магнитострикционных преобразователей или для обработки расплавов.
В зависимости от типа активного полупроводникового элемента в цепи, полупроводниковые генераторы делятся на две группы: тиристорные и транзисторные. Поскольку свойства и назначение транзисторов и тиристоров значительно различаются, отличаются и электрические схемы генераторов. В сравнении с ламповыми генераторами полупроводниковые имеют меньшие размеры и массу, отличаются высоким КПД (около 70%). Они работают с меньшими напряжениями и большей силой тока. Недостатком их является большая чувствительность к перегрузке.
Транзисторные генераторы имеют схемы по типу осцилляторов с электрическими датчиками для автоматического регулирования частоты и компенсации изменений нагрузки. Применяют схемы одно- и многокаскадных усилителей с самовозбуждением. Мощность для возбуждения мощного каскада отбирают с выхода генератора с помощью систем обратной связи. Для получения больших мощностей питания одного преобразователя применяют несколько согласованных по частоте генераторов. Недостатком транзисторных генераторов является их слабая устойчивость к перегрузкам, особенно в аварийном режиме короткого замыкания, когда возможен пробой всех транзисторов силового каскада.
Тиристорные генераторы обеспечивают большие выходные мощности, сравнимые с ламповыми системами, и устойчивы к значительным перегрузкам. Однако они не позволяют применять простое автоматическое регулирование частоты и мощности на принципе осциллятора, как в транзисторных генераторах. Т.к. тиристоры - это управляемые выпрямители, они требуют сложных электронных вспомогательных приборов, усложняющих генератор в целом. Фактически в тиристорный генератор оказывается встроенным в качестве задающего контура маломощный транзисторный генератор. В связи с появлением в последнее время мощных транзисторов вопрос о том, какой генератор целесообразнее использовать, остается открытым.
Важнейшим принципом создания современных ультразвуковых генераторов любых типов является автоматическое регулирование, под которым понимают согласование генератора как источника электрической энергии с изменяющимися режимами ультразвукового преобразователя. Преобразователь под влиянием нагрузки изменяет резонансную частоту и внутреннее сопротивление. Для обеспечения равномерного во времени дозирования акустической энергии необходимо постоянное согласование генератора с преобразователем путем автоматического регулирования частоты или мощности. Первый способ обеспечивает непрерывное отслеживание ультразвуковым генератором изменения резонансной частоты преобразователя, оказывающих влияние на амплитуду колебаний. При втором способе мощность автоматически увеличивается или уменьшается в соответствии с изменением нагрузки преобразователя.
Принимая тот или иной метод регулирования, следует учитывать экономические соображения. Регулирование по частоте применяют в ламповых генераторах только для тех установок, которые характеризуются переменной нагрузкой и используют магнитострикционные преобразователи высокого качества. В полупроводниковых генераторах применяют регулирование обоими способами, чтобы обеспечить наиболее полное использование положительных свойств пьезокерамических преобразователей. Известные способы автоматического регулирования частоты генераторов приведены на рис. 4.2.

Рис. 4.2.Способы автоматического регулирования частоты

К группе генераторов с самовозбуждением относятся схемы, в которых преобразователь является частью электромеханической обработки связи. Частота колебаний генератора зависит от свойств его эквивалентной схемы. При отключении преобразователя электрические колебания в генераторе не создаются.
Группа генераторов с независимым возбуждением - наиболее широкая. Частота такого генератора зависит от изменения того параметра системы, который непосредственно связан с ее резонансной частотой. При отсоединении преобразователя колебания продолжают генерироваться.
Другие устройства "раскачивают" частоту относительно резонансной частоты ультразвукового преобразователя.
Дальнейшее развитие способов автоматического регулирования связано с принципом синхронизации генератора возбуждения конечной мощной ступени электрического генератора с помощью напряжения, создаваемого датчиком ультразвукового преобразователя.

Таблица 4.1
Характеристика современных ультразвуковых генераторов разработки ВНИИ ТВЧ

АПЧ - автоподстройка амплитуды, АСА - автостабилизация амплитуды, ПП - пьезокерамический преобразователь, ПРМ - плавная регулировка мощности, ИА - индикатор амплитуды, СРМ - ступенчатая регулировка мощности, ИП - источник подмагничивания.

По вопросам размещения рекламы, ссылок, обмену ссылками пишите на: [email protected]

p .s . При копировании материалов и фотографий активная ссылка на сайт обязательна.