Ultraschall-Mäusevertreiber. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Unter den elastischen Schwingungen der Luft ist seit langem der vom menschlichen Ohr nicht wahrnehmbare Ultraschall (vom lateinischen ultra – weiter, mehr, oben) von besonderem Interesse, dessen untere Frequenzgrenze bei 20 liegt kHz. Insekten, Fledermäuse und sogar Wale nutzen diese natürliche Gabe erfolgreich: einige für die Kommunikation, andere für die Jagd, wieder andere, um das Gelände zu orten und Hindernissen bei unzureichender Sicht auszuweichen. Wenn man sich die Rolle des Ultraschalls in der Tierwelt genau ansieht, nimmt man einige der identifizierten „Patente“ der Natur in sein Arsenal auf. Insbesondere wird eine „stille“ Pfeife verwendet. Der Jäger bläst hinein, und bei diesem für viele völlig unhörbaren Ruf erscheint plötzlich ein Hund aus dem Dickicht, der die durch eine solche Pfeife gegebenen Befehle angemessen wahrnimmt.

Nicht weniger beliebt sind Ultraschall-Echolote, deren Analoga sicher den „Ortungsgeräten“ von Walen und Fledermäusen zugeschrieben werden können. Durch das Senden und anschließende Empfangen von vom Boden reflektierten Ultraschallimpulsen erhält der Schiffskapitän Betriebsinformationen über die Tiefe des Reservoirs.

Ist für Ultraschall und andere Arbeiten. In der Chemie ist dies beispielsweise die Herstellung feindisperser Emulsionen, in der Medizin die Untersuchung innerer Organe, in der Metallfehlererkennung die Erkennung versteckter Schalen und Risse in Gussteilen. Fans populärwissenschaftlicher Fernsehsendungen erinnern sich wahrscheinlich an das spektakuläre Erlebnis im Zentralfernsehen, bei dem ein friedlich stehender Becher plötzlich in Stücke zerbricht, und eine Erklärung: Eine solche Zerstörung tritt ein, wenn die Frequenz der Ultraschallbestrahlung mit der Resonanzfrequenz eines zerbrechlichen Gefäßes übereinstimmt Durch Ultraschall ausgelöste Mikroexplosionen können vielversprechend zur Reinigung bestimmter Oberflächen eingesetzt werden.

Ein Verfahren zur Erzeugung eines sondierenden Luftstrahls unter Laborbedingungen (a) und einer nach dem gleichen Prinzip arbeitenden Sirene (b) als Quelle von Luftschwingungen mit Frequenzen, die ein Vielfaches der Anzahl der Löcher multipliziert mit der Anzahl der Scheibenumdrehungen pro Sekunde sind

Filter zur Bekämpfung der Selbsterregung eines Verstärkers elektrischer Signale bei Ultraschallfrequenzen

Merkwürdig ist eine unkonventionelle Methode zur Gewinnung von Ultraschall durch periodische Unterbrechung eines eng gerichteten Luftstroms durch eine rotierende Scheibe mit vielen Löchern am Umfang. Wenn der Strahl durch die entgegenkommende Wand gestoppt wird, bildet sich dahinter eine Verdünnung, die sich sofort mit Umgebungsluft füllt.

Das dabei entstehende Spektrum der Luftschwingungen enthält viele Frequenzen, die ein Vielfaches der Hauptfrequenz (Maßeinheit - Hz) sind, die durch das Produkt aus der Anzahl der Löcher in der Scheibe und ihrer Rotationsgeschwindigkeit (U/s) bestimmt wird. . Natürlich ist auch hier Ultraschall vorhanden, der für verschiedene Zwecke eingesetzt werden kann, unter anderem zur Bekämpfung schädlicher Nagetiere (es gibt Hinweise darauf, dass Mäuse und Ratten, die sich an monotone Ultraschallschwingungen gewöhnt haben, periodische Frequenzänderungen innerhalb von 25-50 kHz nicht tolerieren können). ).

Und hier ist ein Beispiel für die negative Wirkung von Ultraschall. Beim Betrieb von Geräten, die über elektronische Kaskaden mit hoher Verstärkung verfügen, muss man damit rechnen, dass sich die sogenannte parasitäre Rückkopplung des Ein- und Ausgangs durchsetzt. Dadurch kommt es nicht nur zu einem teilweise vom Sender reproduzierten Ultraschall, der den Menschen Ohrenschmerzen bereitet, sondern auch zu einer versteckten, vom Menschen in keiner Weise wahrnehmbaren Überlastung radioelektronischer Komponenten, die deren Ausfall droht. Ein solcher unerwünschter Effekt der parasitären Kapazität wird durch die Einführung spezieller (z. B. Widerstands-Kondensator-) RfSfRf-Filter in den gemeinsamen Stromkreis der Kaskaden neutralisiert.

Auch bei der Lösung anderer, nicht nur technischer Probleme sind radioelektronische Methoden nicht erfolglos. Zum Beispiel im Kampf gegen die bereits erwähnten Nagetiere, indem man deren spezifische Reaktion auf Ultraschall nutzt. Den Lesern des Magazins, die gerne alles selbst herstellen, kann eines dieser Anti-Maus-(Anti-Ratten-)Designs empfohlen werden: ein automatisch schaltender Ultraschallsender.

Schematische Darstellung und Platine eines selbstgebauten Ultraschallsenders „Anti-Nagetier“ (zum Vergrößern anklicken)

Das selbstgebaute Gerät „Anti-Nagetier“ enthält zwei Generatoren elektrischer Schwingungen, eine leistungsstarke Endstufe und einen elektrodynamischen Emitter von Ultraschallschwingungen, der die Umgebungsluft „schwingt“. Der im Ultraschallbereich arbeitende Hauptgenerator ist nach dem Schema eines symmetrischen Multivibrators auf Basis der Transistoren VT1-VT2 aufgebaut. Die entsprechende Schaltfrequenz wird durch die Kapazitätswerte der Kondensatoren C1 und C2 sowie den Widerstandswert der Widerstandspaare R2-R3 und R4-R5 eingestellt. Abhängig von den im Schaltplan angegebenen Nennwerten beträgt sie ungefähr 25 kHz. Wenn jedoch die Widerstände R3 und R4 kurzgeschlossen werden, verdoppelt sich die Frequenz. Dies ist, was der zweite Generator, der auf den Transistoren VT3-VT4 aufgebaut ist, mit einer Frequenz von etwa sieben Mal pro Sekunde „macht“.

Die Höhen und Tiefen der Spannung am VT4-Kollektor steuern den VT5-Transistor und entsperren und sperren ihn. Die offene Kollektor-Emitter-Verbindung dieser Halbleitertriode überbrückt (über die Dioden VD1 und VD2) die Widerstände R3 und R4, wodurch die Frequenz des Hauptgenerators ansteigt. Das Schalten des Transistors VT5 erfolgt jedoch nicht sprunghaft, sondern schrittweise. Dank der integrierenden Kette R11C5 entsteht eine Art „Spaziergang“ im Bereich von 25 bis 50 kHz.

Mit den gleichen Frequenzen werden die Transistoren VT6-VT9 der im Tastmodus arbeitenden Endstufe geschaltet, gesteuert durch abwechselnde Impulse an den Kollektoren VT1 und VT2. Ein hoher Spannungspegel an der Last VT1 entsperrt den Transistor VT9 und ein niedriger Spannungspegel am Ausgang von VT2 - den Transistor VT6. Dadurch fließt der Strom von der Stromquelle in einer Halbwelle des Generators von unten nach oben durch BA1 und in der anderen, wenn VT7 und VT8 geöffnet sind, in die entgegengesetzte Richtung, wodurch der dynamische Kopf zum Arbeiten gezwungen wird ein ungewöhnlicher Teil des Ultraschallbereichs.

Teile zum Zusammenbau eines solchen Kühlers erfordern die gebräuchlichsten. Insbesondere MLT-0,25-Widerstände und Kondensatoren KLS (C1, C2), K73-11 (C5, C6), K50-20 (C7). Als Sender eignet sich ein „Hochfrequenz“-Dynamikkopf vom Typ ZGDV-1.

Alle Teile des Geräts, mit Ausnahme der leistungsstarken Transistoren VT6-VT9, sind auf einer pseudogedruckten (geschlitzten) Platine aus einseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 bis 2 mm montiert. Die Transistoren VT6-VT9 werden mit rechteckigen Kühlkörpern verwendet, die entweder auf einer Leiterplatte oder direkt auf dem Gerätegehäuse montiert werden, wobei die elektrische Verbindung der Kühlkörper untereinander ausgeschlossen ist.

Testläufe des Ultraschallsenders können durch die Speisung aus sechs in Reihe geschalteten galvanischen Zellen durchgeführt werden. Im Normalbetrieb arbeitet das Gerät kontinuierlich, daher sollte zur Stromversorgung ein Gleichrichter mit Filter verwendet werden, der für einen Laststrom von 2,5-3 A bei einer Spannung von 9 V ausgelegt ist.

Autor: P. Jurjew

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