Як зробити ультразвуковий генератор? Опис

Неодноразово кожен з нас чув вираз "ультразвук" - у даній статті ми розглянемо що це, як створюється і для чого він потрібен.

Поняття "ультразвук"

Ультразвук – це механічні коливання, які знаходяться значно вище тієї області частот, яку чує вухо людини. Коливання ультразвуку чимось нагадують хвилю, схожу на світлову. Але, на відміну від хвиль світлового типу, які поширюються тільки в вакуумі, ультразвуку потрібна пружна середовище – рідина, газ або будь-яке інше тверде тіло.

Основні параметри ультразвуку

Основними параметрами ультразвукової хвилі прийнято вважати довжину хвилі і період. Час, який потрібний для повного циклу, прийнято називати періодом хвилі, вимірюється вона в секундах. Потужним генератором ультразвукових хвиль вважається УЗ-випромінювач. Людині не під силу чути ультразвукову частоту, але його організм здатний її відчувати. Якщо говорити іншими словами, те людське вухо сприймає ультразвукову частоту, але ділянка мозку, що відповідає за слух, не в силах зробити розшифровку цієї звукової хвилі. Для людського слуху неприємна висока частота, але, якщо підняти частоту на ще один діапазон, звук повністю зникне - незважаючи на те, що в УЗ-частоті він є. І мозок докладає зусиль, щоб безуспішно його розкодувати, з-за цього у людини виникає жахливий головний біль, запаморочення, нудота та інші не зовсім приємні відчуття. Генератори ультразвукових коливань використовуються у всіх галузях техніки і науки. Наприклад, ультразвуку під силу не тільки випрати білизну, але й зварювати метал. У сучасному світі УЗ активно застосовується в сільськогосподарській техніці для відлякування гризунів, оскільки організм більшості тварин пристосований до спілкування з собі подібними на ультразвуковою частотою. Також слід сказати, що генератор ультразвукових хвиль здатний відлякувати комах - сьогодні багато виробників випускають такого роду електронні репеленти.

Різновиди ультразвукових хвиль

Ультразвукові хвилі бувають не тільки поперечні або поздовжні, але і поверхневі хвилі Лемба. Поперечні УЗ хвилі – це хвилі, які рухаються перпендикулярно площині напрямки швидкостей і зміщень частинок тіла. Поздовжні УЗ хвилі – це хвилі, рух яких збігається з напрямком швидкостей і зміщень частинок середовища. Хвиля Лемба – це пружна хвиля, яка поширюється в твердому шарі з вільними межами. Саме в цій хвилі відбувається коливальний зміщення частинок як перпендикулярно площини пластини, так і в напрямку руху самої хвилі. Саме хвиля Лемба – це нормальна хвиля в платині з вільними межами. Рэлеевские (поверхневі) УЗ хвилі – це хвилі з еліптичним рухом частинок, які поширюються на поверхні матеріалу. Швидкість поверхневої хвилі становить майже 90% від швидкості руху хвилі поперечного типу, а її проникнення в матеріал одно самій довжині хвилі.

Використання ультразвуку

Як вже говорилося вище, різноманітне використання УЗ, при якому застосовуються різні його характеристики, умовно можна розділити на три напрями:

отримання інформації;

активний вплив на речовину;

обробка і передача сигналів.

Слід враховувати, що при кожному конкретному застосуванні необхідно вибирати УЗ певного частотного діапазону.

Вплив ультразвуку на речовину

Якщо матеріал або речовина потрапляє під сильний вплив УЗ-хвиль, то це призводить до незворотних в ньому змін. Це обумовлено нелінійними ефектами в звуковому полі. Такий тип дії на матеріал популярно в промисловій технології.

Отримання інформації за допомогою УЗ-методів

Ультразвукові методи сьогодні широко застосовуються різного роду наукових дослідженнях для ретельного вивчення будови і властивостей речовин, а також для повного розуміння відбуваються в них процесів на мікро - і макрорівнях. Всі ці методи головним чином засновані на залежності швидкості поширення й загасання акустичних хвиль відбуваються в них процесах і від властивостей речовин.

Обробка і передача сигналів

Ультразвукові генератори використовуються для перетворення аналогової обробки різного роду електричних сигналів у всіх галузях радіоелектроніки і для контролю світлових сигналів в оптиці та оптоелектроніці.

Ультразвуковий випромінювач своїми руками

У сучасному світі ультразвуковий генератор використовується досить широко. Наприклад, у промисловості ультразвукові ванни використовуються для швидкої і якісної очистки чого-небудь. Слід сказати, що такий метод очищення зарекомендував себе тільки з кращого боку. Сьогодні ультразвуковий генератор набирає популярність у використанні і в інших цілях.

Складання схеми УЗГ для відлякування собак

Багато жителів мегаполісів країни щодня стикаються з досить-таки відчутною проблемою зустрічі зграї бродячих собак. Заздалегідь передбачити поведінку зграї неможливо, тому тут прийде на допомогу УЗГ. У даній статті ми з вами розберемо як зробити ультразвуковий генератор своїми руками. Для створення УЗГ в домашніх умовах потрібні такі деталі:

друкована плата;

миркосхема;

радіотехнічні елементи.

Самостійно зібрати схему не складе великої праці. Для того щоб була можливість керувати імпульсами, слід закріпити за допомогою паяльника до конкретних ніжок мікросхеми радіодеталі.
Розберемо конструкцію генератора ультразвукової частоти високої потужності. В якості генератора УЗ-частоти працює мікросхема D4049 яка має 6 логічних интерторов. Зарубіжну мікросхему можна замінити на аналог вітчизняного виробництва К561ЛН2. Для підстроювання частоти потрібно регулятор 22к, за допомогою його УЗ можна знижувати до чутною частоти. На вихідний каскад, завдяки 4-м биополярным транзисторів із середньою потужністю, надходять сигнали з мікросхеми. Особливої умови щодо вибору транзисторів ні, тут головне вибрати максимально близькі за параметрами комплементарні пари. Практично будь-яка ВЧ-головка, яка має потужність від 5 ват, може бути використана в якості випромінювача. Ідеальним варіантом стануть вітчизняні головки типу 10ГДВ-610ГДВ-4 або 5ГДВ-6 їх з легкістю можна знайти у всіх акустичних системах виробництва СРСР. Зроблену своїми руками схему генератора УЗ залишилося тільки заховати в корпус. Контролювати потужність ультразвукового генератора допоможе металевий рефлектор.

Схема ультразвукового генератора

В сучасному світі для відлякування собак, комах, гризунів, а також для прання високоякісної прийнято використовувати ультразвуковий генератор. УЗГ також використовується для того, щоб значно скоротити тимчасові витрати при промиванні і травлення друкованих плат. Хімічні процеси в рідині протікають значно швидше завдяки кавітації. В основі схеми УЗГ складаються два генератора імпульсних прямокутної форми і підсилювач потужності мостового виду. На логічних елементах типу DD1.3 і DD1.4 встановлюється перебудовується генератор імпульсів частоти УЗ форми меандр. Слід пам'ятати, що його робоча частота безпосередньо залежить тільки від загальної опірності резисторів R4 і R6 а також від ємності конденсатора С3. Запам'ятайте правило: чим менше частота, тим більше опір цих резисторів. На елементах DD1.1 і DD1.2 зроблений генератор НЧ, який має робочу частоту 1 Гц. Між собою генератори пов'язані за допомогою резисторів R3 і R4. Для того щоб досягти плавного зміни частоти високочастотного генератора потрібно використовувати конденсатор С2. Тут також слід запам'ятати один секрет – якщо конденсатор С2 зашунтувати за допомогою перемикача SA1 то частота генератора високих частот стане постійною.

Використання ультразвуку: найширша сфера застосування

Як всі ми знаємо, ультразвук в сучасному світі де тільки не використовується. Напевно кожен з нас хоч раз у житті проходив процедуру УЗД (ультразвукового дослідження). Слід додати, то саме завдяки УЗД лікарі можуть виявити виникнення захворювань органів людини. Ультразвук активно застосовується в косметології для ефективного очищення шкірного покриву не тільки від бруду і жиру, але і від епітелію. Наприклад, ультразвуковий фонофорез успішно використовується в салонах краси як для живлення і очищення, так і для зволоження і омолодження шкірного покриву. Методика застосування УЗ-фонофорезу підсилює за рахунок дії ультразвукової хвилі захисні механізми шкіри. Косметичні процедури з застосуванням ультразвуку вважаються універсальними і підходять для всіх типів шкіри. Ультразвуковий фонофорез вторить чудеса! Ультразвуковий генератор пари активно використовується не тільки в турецьких хамамах, фінських саунах, але і в наших сучасних російських лазнях. Завдяки пару наше тіло ефективно очищається від невидимої бруду, наш організм позбавляється від токсинів і шлаків, оздоровлюються шкіра і волосся, пара позитивно впливає на органи дихання людини. Генератори штучного туману активно використовуються для підвищення вологості повітря в приміщеннях, що благотворно впливає на клімат в квартирі. Особливо актуальним це стає в холодну пору року, коли централізоване опалення пересушує повітря. Використовують генератори штучного туману як в житлових приміщеннях, так і тераріумі або зимовому саду. Фахівці радять мати ультразвукової генератор туману людям із захворюваннями дихальних шляхів або схильними до алергічних захворювань.

Висновок

В домашньому використанні ультразвуковий генератор пари або туману – це дуже корисний прилад, який не тільки створить комфорт і затишок, але і зможе збагатити повітря невидимими оку вітамінами, легкими негативними аероіонами, яких так багато на морському березі, в горах або в лісі і вкрай мало всередині наших квартир. А це, в свою чергу, буде сприяти підвищенню емоційного стану і поліпшення здоров'я.