Схемы ультразвуковых генераторов 40 кгц

Схемы ультразвуковых генераторов 40 кгц

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. 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

Ультразвуковой генератор второй вариант

С помощью двух ИС 4093 можно изготовить мощный ультразвуковой генератор, как показано на рисунке. 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.

Перечень элементов ультразвукового генератора 2

Трансформатор нужно удалить

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. 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.

Ультразвуковой генератор 3

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

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.

Мощный ультразвуковой генератор. Все транзисторы должны быть смонтированы на радиаторах

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

Источник

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».

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.

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.

Источник

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:

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».

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.

Источник