Излучатель ультразвука своими руками

Как сделать магнитострикционный излучатель своими руками: описание, схема и рекомендации

Для генерации ультразвука применяются специальные излучатели магнитострикционного типа. К основным параметрам устройств относится сопротивление и проводимость. Также учитывается допустимая величина частоты. По конструкции устройства могут отличаться. Также надо отметить, что модели активно применяются в эхолотах. Чтобы разобраться в излучателях, важно рассмотреть их схему.

Схема устройства

Стандартный магнитострикционный излучатель ультразвука состоит из подставки и набора клемм. Непосредственно магнит подводится на конденсатор. В верхней части устройства имеется обмотка. У основания излучателей часто устанавливается зажимное кольцо. Магнит подходит только неодимового типа. В верхней части моделей располагается стержень. Для его фиксации применяется кольцо.

Кольцевая модификация

Кольцевые устройства работают при проводимости от 4 мк. Многие модели производятся с короткими подставками. Также надо отметить, что существуют модификации на полевых конденсаторах. Чтобы собрать магнитострикционный излучатель своими руками, применяется обмотка соленоида. При этом клеммы важно устанавливать низкого порогового напряжения. Ферритовый стрежень целесообразнее подбирать небольшого диаметра. Зажимное кольцо ставится в последнюю очередь.

Устройство с яром

Сделать магнитострикционный излучатель своими руками довольно просто. В первую очередь заготавливается стойка под стержень. Далее важно вырезать подставку. Для этого можно использовать металлический диск. Специалисты говорят о том, что подставка в диаметре должна быть не более 3.5 см. Клеммы для устройства подбираются на 20 В. В верхней части модели фиксируется кольцо. При необходимости можно намотать изоленту. Показатель сопротивления у излучателей данного типа находится в районе 30 Ом. Работают они при проводимости не менее 5 мк. Обмотка в данном случае не потребуется.

Модель с двойной обмоткой

Устройства с двойной обмоткой производятся разного диаметра. Проводимость у моделей находится на отметке 4 мк. Большинство устройств обладает высоким волновым сопротивлением. Чтобы сделать магнитострикционный излучатель своими руками, используется только стальная подставка. Изолятор в данном случае не потребуется. Ферритовый стержень разрешается устанавливать на подкладку. Специалисты рекомендуют заранее заготовить уплотнительное кольцо. Также надо отметить, что для сборки излучателя потребуется конденсатор полевого типа. Сопротивление на входе у модели должно составлять не более 20 Ом. Обмотки устанавливаются рядом со стержнем.

Излучатели на базе отражателя

Излучатели данного типа выделяются высокой проводимостью. Работают модели при напряжении 35 В. Многие устройства оснащаются полевыми конденсаторами. Сделать магнитострикционный излучатель своими руками довольно проблематично. В первую очередь надо подобрать стержень небольшого диаметра. При этом клеммы заготавливаются с проводимостью от 4 мк.

Волновое сопротивление в устройстве должно составлять от 45 Ом. Пластина устанавливается на подставке. Обмотка в данном случае не должна соприкасаться с клеммами. В нижней части устройства обязана находиться круглая подставка. Для фиксации кольца часто применяется обычная изолента. Конденсатор напаивается над манганитом. Также надо отметить, что кольца иногда применяются с накладками.

Устройства для эхолотов

Для эхолотов часто используется магнитострикционный излучатель УЗ. Как приготовить модель своими руками? Самодельные модификации производятся с проводимостью от 5 мк. Волновое сопротивление у них в среднем равняется 55 Ом. Чтобы изготовить мощный ультразвуковой генератор своими руками, стержень применяется на 1.5 см. Обмотка соленоида накручивается с малым шагом.

Специалисты говорят о том, что стойки под излучатели целесообразнее подбирать из нержавейки. При этом клеммы применяются с малой проводимостью. Конденсаторы подходят разного типа. Предельное напряжение у излучателей находится на отметке 14 Вт. Для фиксации стержня используются резиновые кольца. У основания устройства накручивается изолента. Также стоит отметить, что магнит надо устанавливать в последнюю очередь.

Модификации для рыболокаторов

Устройства для рыболокаторов собираются только с проводными конденсаторами. Для начала требуется установить стойку. Целесообразнее применять кольца диаметром от 4.5 см. Обмотка соленоида обязана плотно прилегать к стержню. Довольно часто конденсаторы припаиваются у основания излучателей. Некоторые модификации производятся на две клеммы. Ферритовый стрежень обязан фиксироваться на изоляторе. Для укрепления кольца используется изолента.

Модели низкого волнового сопротивления

Устройства низкого волнового сопротивления работают при напряжении 12 В. У многих моделей имеются два конденсатора. Чтобы собрать прибор, генерирующий ультразвук, своими руками, потребуется стержень на 10 см. При этом конденсаторы на излучатель устанавливаются проводного типа. Обмотка накручивается в последнюю очередь. Также надо отметить, что для сборки модификации потребуется клемма. В некоторых случаях используются полевые конденсаторы на 4 мк. Параметр частоты будет довольно высокий. Магнит целесообразнее устанавливаться над клеммой.

Устройства высокого волнового сопротивления

Излучатели ультразвука высокого сопротивления хорошо подходят для приемников короткой волны. Собрать самостоятельно устройство можно только на базе переходных конденсаторов. При этом клеммы побираются высокой проводимости. Довольно часто магнит устанавливается на стойке.

Подставка для излучателя применяется малой высоты. Также надо отметить, что для сборки устройства используются один стрежень. Для изоляции его основания подойдет обычная изолента. В верней части излучателя обязано находиться кольцо.

Стержневые устройства

Схема ультразвукового излучателя стержневого типа включает в себя проводник с обмоткой. Конденсаторы разрешается применять разной емкости. При этом они могут отличаться по проводимости. Если рассматривать простую модель, то подставка заготавливается круглой формы, а клеммы устанавливаются на 10 В. Обмотка соленоида накручивается в последнюю очередь. Также надо отметить, что магнит подбирается неодимового типа.

Непосредственно стержень применяется на 2.2 см. Клеммы можно устанавливать на подкладке. Также надо упомянуть о том, что существуют модификации на 12 В. Если рассматривать устройства с полевыми конденсаторами высокой емкости, то минимальный диаметр стержня допускается 2.5 см. При этом обмотка должна накручиваться до изоляции. В верхней части излучателя устанавливается защитное кольцо. Подставки разрешается делать без накладки.

Модели с однопереходными конденсаторами

Излучатели данного типа выдают проводимость на уровне 5 мк. При этом показатель волнового сопротивления у них максимум доходит до 45 Ом. Для того чтобы самостоятельно изготовить излучатель, заготавливается небольшая стойка. В верхней части подставки обязана находиться накладка из резины. Также надо отметить, что магнит заготавливается неодимового типа.

Специалисты советуют устанавливать его на клей. Клеммы для устройства подбираются на 20 Вт. Непосредственно конденсатор устанавливается над накладкой. Стержень используется диаметром в 3.3 см. В нижней части обмотки должно находиться кольцо. Если рассматривать модели на два конденсатора, то стержень разрешается использовать с диаметром 3.5 см. Обмотка должна накручиваться до самого основания излучателя. В нижней части стоки клеится изолента. Магнит устанавливается в середине стойки. Клеммы при этом должны находиться по сторонам.

КАК ПОЛУЧИТЬ УЛЬТРАЗВУК

С незапамятных времен известны электрические свойства некоторых веществ. Например, на Цейлоне и в древней Индии знали, что турмалин и другие кристаллы при трении начинают притягивать к себе легкие предметы.

Греки за несколько веков до нашей эры открыли эту таинственную силу и у янтаря. Этому камню электричество обязано своим названием («янтарь» в переводе с греческого означает «электрон»).

До XVIII века учение об электричестве почти не развивалось, известен был лишь ряд несистематизированных фактов и существовали противоречивые гипотезы. Лишь с конца XVIII века некоторые из электрических свойств определенных материалов получили должную оценку и были сделаны важнейшие открытия.

Так, в 1880 году французские ученые братья Пьер и Жак Кюри открыли и изучили явление пьезоэлектричества — возникновение электрических зарядов на гранях некоторых кристаллов при сжимании и растяжении их в определенном направлении.

Впервые пьезоэлектрические свойства были обнаружены у горного хрусталя — одной из разновидностей кварца. Горный хрусталь представляет собой прозрачные бесцветные, похожие на лед кристаллы. Советский минералог А. Е. Ферсман в книге «Занимательная минералогия» писал: «Возьмите в руку обломок горного хрусталя и такой же кусочек стекла — оба похожи и по своему цвету, и по прозрачности. Если их сломать, у них будут одинаково острые, режущие края и форма излома. Но будет и различие: горный хрусталь долгое время останется холодным в вашей руке, стекло очень скоро сделается теплым. Знали ли это свойство древние греки или нет — неизвестно, но во всяком случае это они дали нашему камню название «хрусталь» от греческого наименования «лед», так как действительно горный хрусталь очень похож на лед. »

Помимо горного хрусталя встречается почти двести разновидностей кварца. Это и золотисто-желтый цитрин, кроваво-красный сердолик, красновато-коричневый с золотым отливом авантюрин, фиолетовый аметист и многие другие. Почти десятую часть земной коры составляют различные виды кварца. Даже обыкновенный песок состоит главным образом из зерен кварца.

Кварц широко применяется в науке и технике. Он пропускает ультрафиолетовые лучи, тверд и тугоплавок. Посуду из кварцевого стекла можно раскалить докрасна и сразу погрузить в ледяную воду. Он устойчив почти ко всем кислотам и плохо проводит электрический ток. Но самым замечательным его свойством считается гак называемое пьезоэлектрическое свойство. Сущность его заключается в следующем. Если пластинку, определенным образом вырезанную из кристалла кварца, сжимать и разжимать, то на ее гранях будут возникать электрические заряды с противоположными знаками. Чем сильнее сжатие, тем больше заряд. Возникновение электрических зарядов на гранях кварцевой пластинки при ее деформации получило название прямого пьезоэлектрического эффекта.

Если же к такой кварцевой пластинке подвести электрический заряд, она изменит свои размеры. Чем больше заряд, тем сильнее деформируется пластинка. При действии на пластинку переменного электрического поля она сжимается или разжимается в такт изменению знаков приложенного напряжения. Если последнее изменяется с ультразвуковой частотой, то и пластинка колеблется также с ультразвуковой частотой. А если приложенное переменное электрическое напряжение изменяется с частотой, равной собственной механической частоте колебаний кристалла, пластинка совершает интенсивные механические колебания (резонанс), на чем и основано применение кварца для получения ультразвуковых волн. Изменение размеров кварцевой пластинки под действием электрических зарядов называется обратным пьезоэлектрическим эффектом.

Процесс возникновения пьезоэлектрического эффекта можно проследить при рассмотрении модели структурной ячейки кварца (рис. 4, а). При действии внешней силы в направлении электрической оси X ячейка приобретает вид, изображенный на рис. 3,6. Вследствие этого на одной поверхности возникает положительный

Рис. 4. Пьезоэлектрический эффект: а — нейтральное состояние ячейки; б — прямой пьезоэлектрический эффект; в — обратный пьезоэлектрический эффект

заряд, на другой — отрицательный, т. е. имеет место прямой пьезоэлектрический эффект. Пользуясь моделью структурной ячейки, можно объяснить обратный пьезоэлектрический эффект. При подведении противоположных по знаку электрических зарядов наблюдается растяжение (сжатие) ячейки (рис. 4,в).

Прямой пьезоэлектрический эффект используют в приемниках ультразвуковых колебаний, где последние преобразуются в переменный ток. Но если к такому приемнику приложить переменное напряжение, в полной мере обнаруживается и обратный пьезоэффект. В этом случае переменный ток преобразуется в ультразвуковые колебания, и приемник работает как ультразвуковой излучатель. Следовательно, пьезоэлектрический приемник и излучатель могут быть представлены в виде одного прибора, которым можно поочередно излучать и принимать ультразвуковые колебания. Такой прибор называют ультразвуковым (акустическим) преобразователем.

Пьезоэлектрические приемники и излучатели с успехом используются в различного рода электроакустических системах, в частности в системах, предназначенных для акустических и гидроакустических измерений и исследований. Пьезоэлектрические приборы широко применяются и при исследовании космического пространства. Ныне их представляют некоторые датчики, передающие данные о состоянии космонавта, об условиях внутри космического корабля, предупреждающие о метеоритной опасности и т.п. Большое будущее принадлежит этим приборам при дальнейшем освоении космоса, в частности при подготовке к полету человека на другие планеты.

Без пьезоэлектрических приборов нельзя было бы «ощупать» детали самолетов, выявить ошибки в их расчетах и предотвратить опасные последствия этих ошибок: нельзя было бы «заглянуть» в ствол стреляющего орудия, чтобы измерить давление или получить другие данные. Пьезоэлектричество используется в радиотехнике и телевидении. Пьезоэлектрические приборы помогают находить косяки рыб, исследовать земные недра при поисках полезных ископаемых, ставить диагнозы и лечить людей, анализировать и ускорять химические процессы и т. д.

Долгое время кварц был одним из основных материалов, применяемых для изготовления ультразвуковых преобразователей. Кварц очень устойчив к высоким температурам: плавится при 1470°, теряет пьезоэлектрические свойства при 570°. Но из-за хрупкости он не выдерживает больших механических нагрузок. Излучатель, сделанный из маленькой кварцевой пластинки, имеет небольшую мощность. Чтобы повысить ее, увеличивают площадь излучающей поверхности путем составления пластинок кварца в виде своеобразной мозаики. В природе кристаллы кварца встречаются в основном сравнительно небольших размеров, хотя и бывают исключения. В Восточных Альпах геологи в одном «гнезде» нашли шесть кристаллов горного хрусталя общим весом свыше полутора тонн. Еще более уникальную находку обнаружили уральские геологи, которые открыли месторождение хрусталя с целым семейством кристаллов-великанов. Сначала из породы извлекли кристалл весом 800 кг. Последующий упорный поиск принес совершенно ошеломляющие результаты — было найдено «созвездие» из двадцати прозрачных чистых кристаллов. Их общий вес превысил 9 т.

Как бы значительны ни были такие находки, они не могут удовлетворить все возрастающие потребности науки и техники в кристаллах кварца. Поэтому их пытаются выращивать искусственно в лабораториях, но, к сожалению, они растут медленно и производство их дорогостоящее.

В поисках других пьезоэлектрических материалов ученые обратили внимание на сегнетову соль. Впервые ее получил из солей винной кислоты французский аптекарь Сегнет.

Сегнетова соль легко обрабатывается, кристалл сегнетовой соли можно разрезать обыкновенной ниткой, смоченной водой. По сравнению с другими пьезокристаллами, в том числе и по сравнению с кварцем, кристалл сегнетовой соли обладает значительно большим пьезоэлектрическим эффектом, самое ничтожное механическое воздействие на пластинку приводит к появлению электрических зарядов.

Однако у сегнетовой соли есть и серьезные недостатки, которые ограничивают ее практическое применение. Это, в первую очередь, низкая температура плавления — около 60°, при которой кристалл сегнетовой соли теряет пьезоэлектрические свойства, и они уже больше не восстанавливаются. Сегнетова соль растворяется в воде и, следовательно, боится влаги. Кроме того, она непрочна и не выдерживает больших механических нагрузок.

Научные исследования по изысканию новых пьезоэлектрических материалов особенно настойчиво проводились во время Второй мировой войны. Они были вызваны кварцевым «голодом», возникшим вследствие широкого использования пьезокварца в гидроакустических приборах и в военной радиоэлектронике. Так, для изготовления пьезоэлектрических преобразователей в то время применялись кристаллы дигидрофосфата аммония. Этот материал стабилен по частоте, позволяет работать с большими мощностями и в широком диапазоне частот. Долгое время применялись и другие пьезоэлектрические материалы, такие, как фосфат аммония, сульфат лития и дигидрофосфат калия. В гидроакустических преобразователях их использовали в виде мозаичных пакетов. Однако всем этим пьезокристаллам присущ общий недостаток—малая механическая прочность.

Поэтому ученые настойчиво искали заменитель, который был бы близок к ним по пьезоэлектрическим свойствам и не имел бы вышеуказанного недостатка. И такой заменитель был найден советскими учеными, работавшими под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР Б. М. Вула. Это был титанат бария, который не является кристаллом, как кварц и сегнетова соль, и сам по себе не обладает пьезоэлектрическими свойствами. Получают его искусственным путем, так как в недрах земли он встречается очень редко. Для этого смесь двух минеральных веществ — углекислого бария и двуокиси титаната — обжигают при очень высокой температуре. Получается желтовато-белая масса, которая по своему виду и механическим свойствам напоминает обыкновенную глину. Этой массе, как и глине, можно придать любую форму, но она будет механически прочной и не растворимой в воде. А для того чтобы титанату бария придать пьезоэлектрические свойства, обожженную массу помещают в сильное электрическое поле, затем охлаждают. В результате происходит поляризация кристалликов.» титаната бария, их диполи занимают одинаковое положение, а после охлаждения фиксируются (как бы «замораживаются») в этом состоянии.

Диполь — совокупность двух разноименных, но равных по абсолютной величине электрических зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

Пьезоэлектрический эффект у полученного материала в 50 раз больше, чем у кварца, а стоимость его невысокая, так как для изготовления имеется очень большое количество сырья. Недостатком титаната бария являются большие механические и диэлектрические потери, что приводит к его перегреву, а при температуре более 90° С значительно снижается пьезоэлектрический эффект.

Керамике из титаната бария можно придать практически любую форму (плоская пластина, цилиндр, полусфера, часть сферы и т. д.), а следовательно, такие преобразователи могут излучать упругие колебания с одинаковой эффективностью в любом направлении. Керамику из титаната бария можно резать, шлифовать, полировать, придавая преобразователю необходимые форму и размеры.

У преобразователей из титаната бария высокий процент превращения электрической энергии в механическую, большая стойкость к электрическому пробою, они могут работать при малых напряжениях. Кроме того, ультразвуковые преобразователи из титаната бария способны работать в импульсном режиме.

Для изготовления пьезоэлектрических преобразователей используют и другую пьезокерамику: цирконий — титанат свинца (ЦТС), у которой пьезоэффект вдвое больше, чем у титаната бария. Пьезокерамика ЦТС не растворима в воде, и ее также можно обрабатывать механическим способом.

Но вернемся к кристаллам. Ученые серьезно заинтересовались сернистым кадмием. Помимо того что он обладает исключительной способностью усиливать ультразвуковые колебания, на его основе можно изготовить ультразвуковой преобразователь для очень высоких частот, совершенно не доступных кварцу и титанату бария. Исследователи предполагают, что кристалл сернистого кадмия окажется рекордсменом по количеству возможных применений. Он не только может служить усилителем и преобразователем ультразвука, но и может быть использован наряду с германием и кремнием как обычный полупроводник. Кроме того, сернистый кадмий — отличное фотосопротивление.

Пьезоэлектрический преобразователь представляет собой один или несколько соединенных определенным образом отдельных пьезоэлементов с плоской или сферической поверхностью, приклеенных на общую металлическую пластину.

Для получения большой интенсивности излучения применяют фокусирующие пьезоэлектрические преобразователи, или концентраторы, которые могут иметь самые различные формы (полусферы, части полых сфер, полые цилиндры, части полых цилиндров). Такие преобразователи используют для получения мощных ультразвуковых колебаний на высоких частотах. При этом интенсивность излучения в центре фокального пятна у сферических преобразователей в 100—150 раз превышает среднюю интенсивность на излучающей поверхности преобразователя.

Инфразвуковой излучатель для шумных соседей

Всегда считалось, что мой дом является моей крепостью. Однако, появляются моменты, когда попросту находится в собственной квартире невозможно.

Доставлять неудобства может многое: шумные ремонтные работы в соседней квартире, очень громкая музыка и, естественно, пьяный дебош сверху каждую ночь на протяжении длительного периода времени.

Шум, который продолжается круглые сутки, заставляет сразу же искать хоть какое-нибудь решение о его устранении. Однако, не каждому известно, как побороть шумных соседей.

Что говорит закон?

В Федеральном законе говорится, что уровень шума не должен превышать 40 дБ в период с семи часов утра до одиннадцати часов вечера, а вот ночью эта цифра не должна выходить за рамки 30 дБ.

Если брать хоть какое-то сравнение, то все звуки должны быть в три раза тише автомобильной сигнализации. Но все же не стоит забывать, что в каждом регионе могут быть внесены поправки в данный закон.

Если же нормы нарушаются пользователями жилых помещений, все действия со стороны недобросовестных соседей переходят в разряд административного нарушения.

Однако, случается, что в то время, как существуют законы они, к сожалению, не выполняются. В таком случае есть пара вариантов для решения проблемы.

Когда помехой является очень громкая музыка, можно постараться договориться мирным путем. Этот способ, несомненно, считается самым лучшим в тот момент, если все участники данного конфликта находятся в адекватном состоянии.

Можно пояснить, что у вас в квартире есть ребенок малого возраста и днем ему надо отдыхать, а вот вечером он должен лечь спасть в девять. Можно пойти на компромисс и понять друг друга.

В том случае, когда мирные переговоры так и не пошли на пользу, можно пойти к участковому, которому положено разобраться в данной ситуации по просьбе заявителя. Если же в соседской квартире происходит пьяный дебош, то лучше всего не лезть в него, так как есть возможность пострадать. В данном случае должны вмешаться органы правопорядка, которые сразу приедут на место по вызову и устранят конфликт.

Соседи делают ремонт

Все ремонтные работы, являются отдельной темой. Проводя работы с использованием дрели человек честно думает, что ничего плохого он не делает, так как время рабочее, а значит и закон не нарушается.

Но в некоторых случаях такого рода шум может потревожить и старушку, у которой разыгралась мигрень и разбудить маленького ребенка. В таком случае пожаловаться нельзя, так как закон на самом деле не нарушен.

Если человек воспитанный, то вы самостоятельно можете решить вопрос о времени проведения им самых шумных ремонтных работ, что даст возможность на этот период времени пойти с ребенком гулять или же не ложиться спать в данное время, а попросту его перенести.

Просьба о помощи

Так что же делать, если шум продолжается, а договориться никак не получается? Следует заметить, что приход участкового зачастую попросту не дает тех результатов, что хотелось бы. Очень часто данный момент зависит от того, насколько процветает коррупция на данном участке и, конечно же, от личности нарушителя.

В том случае, когда участковый не предпринимает никаких мер по заявлению или же ничего не меняется после его прихода, следует обращаться напрямую в прокуратуру, которая следит за тем, как соблюдаются законы. Там обязательно должны разобраться и ответ вам придет в письменном виде.

Если же и тут не помогли, тогда остается только суд. Если подается исковое заявление, то должны быть весомые доказательства того, что вам действительно невозможно отдохнуть в своей квартире из-за шумных соседей.

Как повлияет запрос в ЖЭС?

Есть еще одна инстанция в которую можно обратиться с жалобой на особо шумных соседей сверху, которым так и хочется насолить. Туда следует обращаться в том случае, если действительно не происходит никаких противоправных действий, которыми является дебош.

К примеру, постоянно где-то лает собака или же просто громкая музыка у соседа сверху. В данных случаях допустимо обращение в ЖЭС. Как правило, сотрудники такого учреждения говорят о том, что возможно провести какую-то беседу, однако не факт, что им откроют квартиру. Поэтому проще позвонить в полицию.

Однако и сотрудники полиции не спешат на помощь, так как их позиция выезда настроена только на противоправные действия, а громкая музыка это работа ЖЭСа. И вот когда круг замкнут, следует думать об альтернативных методах.

Бывают исключения

В законе о тишине есть пункты, на которые могут не распространяться ограничения во времени.

Не входят такие пункты, как:

• Плачет маленький заболевший ребенок;
• Мяукает кот или же лает собака;
• Звонят в церкви колокола;
• Проведение мероприятий и праздников на улице;
• Спасательные или аварийные работы, сопровождающиеся шумом.

Последствия для нарушителей

После того, как было предъявлено первое предупреждение, а эффекта не последовало, далее предусматривается административный штраф. Его величина будет зависеть только напрямую от того, кто послужил поводом для беспокойства – физическое лицо или юридическое.

В дополнении закона говорится, что могут быть привлечены к выплате штрафа и те, кто любит поставить усилитель на балкон. В законе есть четкие критерии нарушения тишины, за которые придется заплатить штраф:

1. Работы строительные и ремонтные ночью;
2. Использование пиротехники и фейерверков;
3. Прослушивание громкой музыки при применении усилителей;
4. Свист, громкие крики и другое.

Самостоятельная помощь

В том случае, когда никакие методы уже не помогают бороться с шумными соседями, можно попросту сделать ремонт, применяя материалы имеющие повышенные звукоизолирующие свойства.

Однако, это не всегда является выходом. Да и дело достаточно хлопотное. Можно попробовать применить инфразвук.

Что такое инфразвук?

Инфразвуком принято называть упругие волны, которые являются аналогами звуковых, но обладающие более низкими частотами, которые не слышит человек. Верхняя граница диапазона инфразвука является 16-25 Гц.

До сих пор не выявлена нижняя граница. На самом деле инфразвук присутствует во всем: и в атмосфере и в лесах и даже в воде.

Действия инфразвука

Инфразвуковые действия происходят за счет резонанса, который является частотой колебания большого количества процессов в организме. Альфа, бета и дельта-ритмы мозга тоже происходят на чистоте инфразвука, как, в принципе, и биение сердца.

Инфразвуковые колебания могут совпадать с колебаниями в теле. Впоследствии последние усиливаются, за счет чего происходит сбой работы какого-то органа. Может дело дойти не только до травмы, но также и до разрыва.

Частота колебаний в человеческом организме варьируется от 8 до 15 герц. В то время, когда на человека происходит воздействие звуковым излучением, все физические колебания могут попасть в резонанс, а вот амплитуда микросудорог увеличится во много раз.

Естественно, ощущение того, что воздействует, человек не сумеет понять, ведь звука не слышно. Однако присутствует некое состояние тревожности. Если же происходит крайне длительное и активное воздействие особого звука на весь человеческий орган, то происходят разрывы внутренних сосудов, а также капилляров.

Тайфун, землетрясение и вулканическое извержение излучают частоту в 7-13 герц, что дает призыв человеку быстро ретироваться с места, где происходят бедствия. Инфразвук и ультразвук очень легко может довести человека до самоубийства.

Очень опасным промежутком звука является частота в 6-9 герц. Очень сильные психотронные эффекты более всего оказываются на частоте в 7 герц, которая является аналогичной природному колебанию мозга.

В такой момент любая работа умственного характера попросту становится невозможной, так как есть ощущение того, что голова в любой момент может «лопнуть, как арбуз». Если же идет не сильное воздействие, тогда просто звенит в ушах и появляется чувство тошноты, ухудшается зрение и человек поддается безотчетному страху.

Звук, который имеет среднюю интенсивность, может расстроит пищеварительные органы, мозг, породить паралич слепоту и общую слабость. Сильное воздействие повреждает или же полностью приводит к остановке сердца.

Ультразвуковой излучатель

Можно самостоятельно соорудить инфразвуковой излучатель, который не будет приносить никакого вреда человеческому организму, однако нежелательное соседство станет менее шумным после его применения.

Конструкция ультразвука

Схема такова: самый простой генератор для создания колебаний запускается от катушки, которая имеется в динамике для звука. Реле необходимо для запуска конденсатора. Если подтолкнуть динамик для подачи звука и вовсе отключится.

Далее схема начинает работу на резонансной частоте катушки. Также нужны транзисторы, которые будут низкочастотными и выдавать определенную мощность звука. В качестве питания применяется девятивольтный бэпэшник от нерабочего модема.

Резисторы R2 и R4, являются регуляторами громкости. Схема производит работу на маятниковом резонансе. Однако вся электрика берет примерно два ватта, а вот на выходе около двадцати, поэтому динамик без них никак не работает.

Подойдет любой звуковой динамик НЧ. Обязательное условие – ставить в корпусе, так как в таком случае исключается акустическое «короткое замыкание». В виде корпуса прекрасно подходит кастрюля. У динамика для звука, при использовании электоролобзика, спиливаются уши, затем он втыкается в ведро и по периметру склеивается «моментом».

Настройка инфразвукового устройства

Изначально вся система собирается на столе и целиком проверяется вся электрика. Изначально это надо сделать без утяжелителя. После включения, динамик должен начать гудеть на частоте резонанса.

Если же сразу не выходит, стоит поработать с емкостью конденсатора. Затем собирается весь прибор в кастрюлю, проклеиваются «моментом» все щели между динамиком и корпусом, а потом следует промазать клеем спираль утяжелителя и на него же приклеить к диффузору динамика для звука.

Если же нет возможности найти нормальный чистомер, следует настроить частоту ультразвука в 13 Гц при использовании осциллографа и генератора НЧ по фигуре Лиссажу. Затем включается питание для проверки на несколько секунд, чтобы посмотреть, что получилось. Далее прибор выключается и начинается обрезание спиральки утяжелителя до того, пока не получится двойной Лиссажу.

Тема: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Опции темы

• Версия для печати
• Подписаться на эту тему…

Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Возникла одна идея, а для ее реализации нужно что-то вроде появившихся в последнее время увлажнителей воздуха. Тех, что ультразвуком туман делают. Но мне нужен не весь аппарат, а только сама система генератор+пьезоэлемент. Знаю, здесь есть много людей, работавших и работающих на продвинутых предприятиях. Так вот, кто имел дело с разработкой или обслуживанием подобных устройств — проконсультируйте плиз. Какие частоты оптимальны для данного применения, как бы генератор не слишком сложный соорудить к этому делу.

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Затея то коммерческая. Сколько денег дадут?

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Все подобные устройства работают на частоте резонанса излучателя. Им всё и определяется. Излучатель нужен в виде вогнутой линзы, чтобы сфокусировать ультразвук в одну точку. В крайнем случае, можно на плоский излучатель наклеить плоско-вогнутую линзу из плекса (её можно выдавить металлическим шаром в горячем виде). Если есть возможность добыть готовый такой излучатель, смотришь по даташиту или меряешь его резонансную частоту и придумываешь схемку, желательно с самовозбуждением на резонансной частоте, а то у пьезокерамики параметры сильно уходят при изменении температуры. Над линзой излучателя должен быть слой воды, чтобы точка фокуса находилась на глубине 1-2 мм, тогда вверх бьёт фонтан тумана. Если надо смешивать, например, масло и воду, то фокус должен быть на границе раздела жидкостей. Без жидкости включать не рекомендуется, на резонансе излучатель может запросто разорвать.
У меня есть ингалятор с таким принципом действия, давно уже служит.
Если негде добыть такой излучатель, а устройство нужно в единичном экземпляре, то я лично не парился бы, а купил бы и раскурочил китайский увлажнитель воздуха.

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

30кГц -40кГц. В качестве излучателя при мощности до 10 Ватт, можно использовать феррит. При большей мощности никель или его сплавы. Можно применять пермаллой. Генератор лучше всего собрать на лампе.
Хоть и немного старомодно, зато мощность и надежность будет вне конкуренции. Пьезокерамика тоже неплохо работает, но опять же, какие
подводимые мощности нужны?

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Спасибо за ответы! Я знал, что найду знающих людей!
Apos, по моим наблюдениям в китайских ничего не фокусируется, просто пьезо — пятаки стоят, но раз ты говоришь- возьму на заметку.

Тут дело не в звуке, так что для меня разницы лампы/транзисторы нет, правда включение оных ламп обычно происходит через трансы, а это очень увеличивает габариты и вес, да и геморройнее.
Предложите пожалуйста парочку рабочих схемок, желательно чтобы собрать можно было за час/день..
Я думал еще, может какой импульсник из старого телека раскурочить, да присобачить к нему. но тут с резонансом не выйдет. По крайней мере без заметной доработки.
Задумка-то в общем, не коммерческая — так, для себя поэкспериментировать, но если будет расчудесная штука, то кто знает.

Fenyx добавил 03.08.2006 в 01:09

А из силикона отформовать? Или эпоксидки?

Последний раз редактировалось Fenyx; 03.08.2006 в 01:09 . Причина: Добавлено сообщение

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Нашел у себя простенький вариант «стиральной» УЗ машинки.
Если не получится вставить здесь ПДФку, то пишите мне на емелю.

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Вот тут есть кое-что из книги В.В. Майера «Простые опыты с ультразвуком», есть у меня эта книжка, когда-то ковырялся с этими опытами. http://forrestradio.narod.ru/radio.html
Вот здесь «фонтан» с использованием магнитострикционного излучателя.
http://forrestradio.narod.ru/yltra8.html

Для магнитострикции мощность генератора нужна побольше, чем для пьезика, десятки-сотни ватт, пьезику достаточно десятков-сотен милливатт.
Линза собирает всё излучение в точку и увеличивает плотность энергии, что позволяет с меньшими мощностями достичь порога кавитации. Материал линзы выбирается таким, чтобы скорость звука в нём была больше, чем в воде, иначе не будет эффекта фокусировки. Насчёт силикона сомневаюсь, эпоксидка может подойти, но только надо её тщательно перемешивать, чтобы не было неоднородностей в плотности материала и отливать без пузырьков. Проще всего сделать из плекса, нагреть его в кипящей воде и вдавить струбциной шар металлический какой-нибудь диаметром сантиметров пять.
В выходной пороюсь в своих архивах, где-то есть ксерокопии из радиомурзилок с разными схемами генераторов.

Apos добавил 03.08.2006 в 04:59
Агранат Б.А. Основы физики и техники ультразвука (djvu)
Голямина И.П. и др. Ультразвук. Маленькая энциклопедия (djvu)
Майер. В.В. Простые опыты с ультразвуком (djvu)
http://trigger.org.ru/books/metrol.htm
Розенберг Л.Д. Физика и техника мощного ультразвука и полей. В двух томах. (djvu)
http://ca.geocities.com/homelab@rogers.com/spec5.html
Разное по теме:
http://forrestradio.narod.ru/radio.html
http://shems.h1.ru/?01/pobyt06.php
http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:4543

Последний раз редактировалось Apos; 03.08.2006 в 04:59 . Причина: Добавлено сообщение

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Ну, мужики, Буду изучать литру! Вот, по ходу опытов, снял АЧХ пьезика от часов, коих у меня штук пять лежит. До ультразвука, конечно, комп не дотянет, но в качестве справки.

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Apos, а в homelab-е как взять книженцию — я как-то раньше налетал на этот сайт — они пишут, что это в спецхране у них, что места все выложить нет и как-то надо заказывать чтоб они выложили.

Вот, наши сети притащили такую штуку: http://piezo.rsu.ru/catalog/7_3.php
у него 2,64 МГц.
А книжки я почитал. К сожалению там ничего про туман нету. А линза, оказывается, будет работать только с очень высокими частотами (да это и понятно — если длина волны больше линзы, то как такая линза может чего-то преломлять).

Последний раз редактировалось Fenyx; 03.08.2006 в 22:43 .

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

А нужен именно туман? Тогда, наверное, выбора нет — придётся искать излучатель на мегагерцы. В опытах с магнитострикционным излучателем из ферритового стержня у меня получались только брызги, частота была около 15 кгц.
В моём ингаляторе диаметр вогнутого излучателя около 25 мм, радиус кривизны — примерно 50 мм. Частоту не знаю, но действительно, фокусироваться при таких размерах линзы будет с частоты в мегагерц. Посмотреть бы, как это организовано в увлажнителях — если там излучатель плоский, то как-то должен быть застабилизирован уровень воды, чтобы чуть-чуть смачивалась верхняя плоскость излучателя и в то же время нельзя оставить его сухим.
С линзой проще — там слой воды равен радиусу кривизны линзы плюс миллиметр, если уровень понизится, то просто перестанет распылять, но хоть не взорвётся.
В homelab-е я не был.

Apos добавил 04.08.2006 в 05:13
А, придумал, как зафиксировать уровень на излучателе. Надо просто пустить излучатель плавать на поплавке. Поплавок кольцевой формы, излучатель закреплён в нём чуть-чуть ниже ватерлинии. С поплавком можно связать датчик уровня воды в ванне, для блокировки питания на случай, когда кончится вся вода.
Вот тебе уже и конструкция прорисовывается.

Последний раз редактировалось Apos; 04.08.2006 в 05:13 . Причина: Добавлено сообщение

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Да, спасибо за конструкцию! Но это уже приходило на ум, причем не только мне.
На счет частоты — нарвался на один форум (как не странно он по светодиодам специализирован ) Там чел описывает как ему попадался заказ на такие приборчики-увлажнители. Заказчик хотел получить то же, что и от китая, только дешевле. Оказалось мы можем только дороже и хуже. . Но дело не в этом. Главное, он пишет, что все наши преобразователи имеют частоты около 2,5МГц (на той ссылке, что я выше приводил элемент работает на 2,64МГц), про китайские он пишет, что судя по мелкости получающегося тумана, частота там выше (замерить он не мог — хозяин девайса через плечо заглядывал) — около 5МГц. И, говорит, что работало оно зашибись на всех глубинах от 4 до 15 см, «утопил» он его только 17см слоя воды сверху излучателя. О как. И цена его, грит, в розницу 8-15 бакинских. Если б я такой нашел — отдал бы деньги и не парился. Как я понял из описания, это такая штука, а-ля стиралка «ретона» — «блямба» и шнурок от нее к БП (он же генератор). Блямба кидается в любую понравившуюся емкость и клиент have fun. После такого желание маркитанить что-то сильно убавляется. Правда где взять — фиг знает — все что я видел- это либо всякие настольные ракушки и прочий декор (а вот не хочу я платить деньги за то, что все равно буду выбрасывать!), либо ингаляторы, которые все фирмовые и потому стоят вообще космических денег (18000р за штуку — не хило, да?). Так что вот, теперь я несколько озадачен.

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Fenyx Имеет смысл повторить тот вариант «стиралки», что я закидыавал на КМОП 40-й серии. Она спокойно тянет 10мГц. И выход сделать не на транзисторе а на запаралеленых инверторах 3+3, предварительно проинвертировав одну из фаз. Излучатель включать между 2-мя выходами. Напруга возбуждения будет в 2 раза выше и получится вариант аля мостовой УНЧ.

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Да, я смотрел — но там только схема описана, а тут, похоже, все больше от излучателя зависит. Кстати, не понял на счет инверторов- эта схемотехника для меня довольно темная, знаю, что вообще, инвертор это устройство противоположное выпрямителю — делает из постоянного тока переменный. В частности есть инверторы и на тиристорах и на полевиках. Прямоходовые, обратноходовые, мостовые, полумостовые. Но работать с этим делом не приходилось, так что это для меня сложно.
Хочу завтра купить феррит — поэкспериментировать хоть с нч ультразвуком.

Re: Кто имел дело с ультразвуковыми излучателями?

Применительно к логическим схемам инвертор, это каскад инвертирующий фазу. Из отчественных, вроде 561ЛН1. В корпусе
DIP шесть таких инверторов, у каждого один вход и один выход. А инверторы на транзисторах, тиристорах, микросхемах раньше назывались преобразователями. А еще раньше, для питания анодного в ламповой технике были распостранены умформеры и вибропреобразователи. Путаница возникает в основном из-за неологизмов и использования иностранных терминов.

Как собрать ультразвуковую ванну своими руками

Времена научно-технического прогресса не проходят даром. Техника работает, выходит из строя, загрязняется. Иногда продлить срок службы изделия можно простой очисткой деталей от накопившейся грязи. Поэтому всё большую популярность набирают ультразвуковые ванны.

• Что такое ультразвуковая ванна?
  • Схема устройства
• Сфера применения ультразвука
• Как собрать ультразвуковые ванны своими руками?
• Что надо знать при работе с ультразвуковыми ваннами?

Основное место использования этих приборов — автосервис. Но и во многих других отраслях они бывают необходимы. В мастерских по ремонту компьютеров такая штука может пригодиться для очистки головок засохших картриджей от принтеров. В больницах с помощью ультразвуковой ванночки можно очищать хирургические и оптические инструменты, а также приборы. Да и дома бывает необходимость иметь такое приспособление всегда под рукой. Вот и возникает у многих людей вопрос: где взять схему ультразвуковой ванны, чтобы сделать её своими руками?

Что такое ультразвуковая ванна?

Звуковые высокочастотные волны, которые не может распознать человеческий слух, называются ультразвуком. Частота таких волн начинается от 18 килогерц. При воздействии ультразвуком на жидкости появляется большое количество маленьких пузырьков. Повышая давление можно добиться процесса кавитации — когда пузырьки начинают взрываться. Чем выше давление, тем большего размера могут быть пузырьки. Явление кавитации и взяли за основу изобретатели ультразвуковой ванны.

Как следует из названия, ультразвуковая ванна нужна для очистки предметов от загрязнения ультразвуком. Сама по себе ванна — это чаша из нержавеющей стали. Объём такой чаши составляет один литр. Исходя из этого уже понятно, что очищать в ванночке можно небольшие предметы. Но это если речь идёт о бытовом аппарате. Для промышленных нужд объем ванны может достигать несколько десятков литров. Диапазон волн, применяемый в установке от 18 до 120 килогерц.

Схема устройства

Главным элементом по праву можно назвать излучатель, который необходим для преобразования колебаний электрического тока в механические. Механические колебания через стенки ёмкости, попадая в жидкую среду, воздействуют на очищаемый предмет.

Чтобы излучатель мог производить описанный процесс, необходим генератор частот. Генератор формирует ультразвук при помощи электрических колебаний, которые поступают в излучатель.

Для улучшения эффекта очистки металлическая ёмкость постоянно подогревается. Под чашей расположены нагревательные элементы, поддерживающие постоянную температуру жидкости. Так как излучатель работает импульсно, то в промежутках между импульсами надо поддерживать стабильные условия происходящих процессов.

Процесс очистки происходит следующим образом:

• в специальную ёмкость наливается очищающий раствор;
• в раствор опускается предназначенный для очистки предмет;
• включается прибор, генерирующий волны, в результате этого на поверхности должны появиться пузырьки;
• эти пузырьки воздействуют на деталь так, что как бы съедают грязь. Причём происходит это даже в самых труднодоступных местах.

Сфера применения ультразвука

Сегодня спектр применения ванночек на основе ультразвука достаточно широк. Если в промышленности принцип ультразвука известен давно, то теперь список областей, где он используется постоянно растёт. С точностью можно сказать, что чистка ультразвуком стала родной для следующих отраслей промышленности:

• ювелиры взяли этот метод себе на вооружение. Ювелирное дело то же трудоёмкое производство, особенно если надо почистить камни или старые изделия;
• всё что связано с оптикой эффективно поддаётся очистке в ёмкостях с очищающим раствором;
• кремниевые пластины и платы в электронной промышленности, очищаются подобным методом;
• в химической промышленности кавитацией увеличивают скорость реакций;
• автопром и типография промывают детали и узлы механизмов;
• оказалось, что таким способом очень хорошо очищаются мобильные телефоны, ведь там столько труднодоступных мест. Даже печатные головки принтеров, которые не удавалось ранее очистить, после частотного воздействия становятся как новые.

Как собрать ультразвуковые ванны своими руками?

Можно купить технику с ультразвуком, а можно сделать самому по схеме. Необходимость собрать ультразвуковые ванны своими руками возникает потому, что на рынке в основном представлены китайские модели. Если что и попадается поприличней, то цена в несколько раз превышает китайский аналог.

Чтобы самому собрать ультразвуковой прибор для очистки, нужно хоть немного разбираться в физике. Тем, кто в школе собирал радиоприёмники, будет намного проще сделать своими руками такой прибор.

Итак, приступаем к сборке ультразвуковой ванны. В схеме прибора, собранного собственноручно должны присутствовать следующие компоненты:

• стальной каркас для крепления в нём всех элементов;
• насос для нагнетания жидкости в ванну;
• импульсный трансформатор для повышения напряжения;
• любой сосуд из керамики;
• магниты от старого динамика;
• катушку с ферритовым стержнем;
• небольшая трубка из стекла или пластмассы;
• и, конечно же, жидкость, которая будет использоваться в работе.

Если все детали в наличии, можно приступать к сборке. Пошаговая сборка ультразвуковой ванны своими руками, особенно когда есть некоторые навыки, занимает всего-навсего в несколько этапов.

1. На пластмассовую (стеклянную) трубку наматывается катушка. Ферритовый стержень не надо никуда убирать или приматывать: он так и остаётся висеть. Один конец ферритового стержня должен быть свободным. На него одевается магнит от динамика. Таким образом, получается магнитострикционный преобразователь или излучатель ультразвука.
2. Керамический сосуд крепится в стальном каркасе. Это и будет нашей ванночкой.
3. В дне керамического сосуда сверлится отверстие, в которую вставляется получившийся магнитострикционный преобразователь.
4. В ванночке (керамическом сосуде) делаются два отверстия для залива и слива жидкости.
5. В зависимости от того какой объём нужен в ультразвуковой ванне, своими руками можно установить и насос. В больших ёмкостях насос придётся ставить для ускорения поступления жидкости.
6. Так как напряжение в сети постоянно, понадобиться импульсный трансформатор. Такой трансформатор можно найти в старом компьютере или телевизоре.
7. Схема готова — осталось её испытать. Если возникнут недоделки их сразу же можно устранить.

Что надо знать при работе с ультразвуковыми ваннами?

Ультразвуковые ванны своими руками можно собрать и они будут работать. Но, как и в случае с изделиями заводской сборки, не стоит забывать о некоторых правилах.

1. В первую очередь соблюдать правила электрической и пожарной безопасности.
2. Перед началом работ обязательно провести внешний осмотр агрегата, тем более, если он сделан самостоятельно.
3. Во время работы установки нельзя руками трогать жидкость или очищаемую деталь. Если такое необходимо сделать, то обязательно на руках должны быть резиновые перчатки.
4. Без жидкости в ванночке работать с установкой нельзя. Собранные ультразвуковые ванны своими руками имеют открытый ферритовый стержень, который сам по себе очень хрупкий. При отсутствии рабочей среды ферритовый стержень просто разлетится на куски. В этом случае можно пострадать и от осколков, и от поражения электрическим током.
5. Если проводится чистка мелких изделий, то их лучше всего поместить в ванночку в стакане с чистящей жидкостью, а саму ёмкость заполнить простой водопроводной водой.