Неоднократно каждый из нас слышал выражение "ультразвук" - в данной статье мы рассмотрим что это, как создается, и для чего он нужен.
Понятие "ультразвук"
Ультразвук - это механические колебания, которые находятся значительно выше той области частот, которую слышит ухо человека. Колебания ультразвука чем-то напоминают волну, похожую на световую. Но, в отличие от волн светового типа, которые распространяются только в вакууме, ультразвуку нужна упругая среда - жидкость, газ или любое другое твердое тело.
Основные параметры ультразвука
Основными параметрами ультразвуковой волны принято считать длину волны и период. Время, которое требуется для полного цикла, принято называть периодом волны, измеряется оно в секундах.
Мощнейшим генератором ультразвуковых волн считается УЗ-излучатель. Человеку не под силу слышать ультразвуковую частоту, но его организм способен ее чувствовать. Если говорить другими словами, то человеческое ухо воспринимает ультразвуковую частоту, но участок мозга, отвечающий за слух, не в силах сделать расшифровку этой звуковой волны. Для человеческого слуха неприятна высокая частота, но, если поднять частоту на еще один диапазон, то звук полностью исчезнет - несмотря на то, что в УЗ-частоте он есть. И мозг прилагает усилия, чтобы безуспешно его раскодировать, из-за этого у человека возникает жуткая головная боль, головокружение, тошнота и другие не совсем приятные ощущения.
Генераторы ультразвуковых колебаний используются во всех областях техники и науки. Например, ультразвуку под силу не только постирать белье, но и сваривать металл. В современном мире УЗ активно применяется в сельскохозяйственной технике для отпугивания грызунов, поскольку организм большинства животных приспособлен к общению с себе подобными на ультразвуковой частоте. Также следует сказать, что генератор ультразвуковых волн способен отпугивать и насекомых - сегодня многие производители выпускают такого рода электронные репелленты.
Разновидности ультразвуковых волн
Ультразвуковые волны бывают не только поперечные или продольные, но и поверхностные и волны Лэмба.
Поперечные УЗ волны - это волны, которые движутся перпендикулярно плоскости направления скоростей и смещений частиц тела.
Продольные УЗ волны - это волны, движение которых совпадает с направлением скоростей и смещений частиц среды.
Волна Лэмба - это упругая волна, которая распространяется в твердом слое со свободными границами. Именно в этой волне происходит колебательное смещение частиц как перпендикулярно плоскости пластины, так и в направлении движения самой волны. Именно волна Лэмба - это нормальная волна в платине со свободными границами.
Рэлеевские (поверхностные) УЗ волны - это волны с эллиптическим движением частиц, которые распространяются на поверхности материала. Скорость поверхностной волны составляет почти 90% от скорости движения волны поперечного типа, а ее проникновение в материал равно самой длине волны.
Использование ультразвука
Как уже выше говорилось, разнообразное использование УЗ, при котором применяются самые различные его характеристики, условно можно разделить на три направления:
- получение информации;
- активное воздействие на вещество;
- обработка и передача сигналов.
Следует учитывать, что при каждом конкретном применении необходимо выбирать УЗ определенного частотного диапазона.
Воздействие ультразвука на вещество
Если материал или вещество попадает под активное воздействие УЗ-волн, то это приводит к необратимым в нем изменениям. Это обусловлено нелинейными эффектами в звуковом поле. Такой тип воздействия на материал популярно в промышленной технологии.
Получение информации при помощи УЗ-методов
Ультразвуковые методы сегодня широко применяются в различного рода научных исследованиях для тщательного изучения строения и свойств веществ, а также для полного понимания проходящих в них процессов на микро- и макроуровнях.
Все эти методы главным образом основаны на зависимости скорости распространения и затухания акустических волн от происходящих в них процессах и от свойств веществ.
Обработка и передача сигналов
Ультразвуковые генераторы используются для преобразования и аналоговой обработки различного рода электрических сигналов во всех отраслях радиоэлектроники и для контроля световых сигналов в оптике и оптоэлектронике.
Ультразвуковой излучатель своими руками
В современном мире ультразвуковой генератор используется достаточно широко. Например, в промышленности используются для быстрой и качественной очистки чего-либо. Следует сказать, что такой метод очистки зарекомендовал себя только с лучшей стороны. Сегодня ультразвуковой генератор набирает популярность в использовании и в других целях.
Сборка схемы УЗГ для отпугивания собак
Многие жители мегаполисов страны ежедневно сталкиваются с довольно-таки ощутимой проблемой встречи стаи бродячих собак. Заранее предугадать поведение стаи невозможно, поэтому здесь придет в помощь УЗГ.
В данной статье мы с вами разберем как сделать ультразвуковой
Для создания УЗГ в домашних условиях потребуются такие детали:
- печатная плата;
- миркосхема;
- радиотехнические элементы.
Самостоятельно собрать схему не составит большого труда. Для того чтобы была возможность управлять импульсами, следует закрепить при помощи паяльника к конкретным ножкам микросхемы радиодетали.
Разберем конструкцию генератора ультразвуковой частоты высокой мощности. В качестве генератора УЗ-частоты работает микросхема D4049, которая имеет 6 логическиХ интерторов.
Зарубежную микросхему можно заменить на аналог отечественного производства К561ЛН2. Для подстройки частоты требуется регулятор 22к, при помощи его УЗ можно снижать до слышимой частоты. На выходной каскад, благодаря 4-м биополярным транзисторам со средней мощностью, поступают сигналы с микросхемы. Особого условия по выбору транзисторов нет, здесь главное выбрать максимально близкие по параметрам комплементарные пары.
Практически любая ВЧ-головка, которая имеет мощность от 5 ватт, может быть использована в качестве излучателя. Идеальным вариантом станут отечественные головки типа 10ГДВ-6, 10ГДВ-4 или 5ГДВ-6, их с легкостью можно найти во всех акустических системах производства СССР.
Сделанную своими руками схему генератора УЗ осталось только спрятать в корпус. Контролировать мощность ультразвукового генератора поможет металлический рефлектор.
Схема ультразвукового генератора
В современном мире для отпугивания собак, насекомых, грызунов, а также для высококачественной стирки принято использовать генератор ультразвуковой. УЗГ также используется для того, чтобы значительно сократить временные затраты при промывке и травлении печатных плат. Химические процессы в жидкости протекают значительно быстрее благодаря кавитации.
В основе схемы УЗГ состоят два импульсных генератора прямоугольной формы и усилитель мощности мостового вида. На логических элементах типа DD1.3 и DD1.4 устанавливается перестраиваемый генератор импульсов УЗ частоты формы меандр. Следует помнить, что его рабочая частота напрямую зависит только от общей сопротивляемости резисторов R4 и R6, а также от емкости конденсатора С3.
Запомните правило: чем меньше частота, тем больше сопротивление этих резисторов.
На элементах DD1.1 и DD1.2 сделан генератор НЧ, который имеет рабочую частоту 1 Гц. Между собой генераторы связаны при помощи резисторов R3 и R4. Для того чтобы достичь плавного изменения частоты высокочастотного генератора нужно использовать конденсатор С2. Здесь также следует запомнить один секрет - если конденсатор С2 зашунтировать с помощью переключателя SA1, то частота генератора высоких частот станет постоянной.
Использование ультразвука: широчайшая сфера применения
Как все мы знаем, ультразвук в современном мире где только не используется. Наверняка каждый из нас хоть раз в жизни проходил процедуру УЗИ (ультразвукового исследования). Следует добавить, то именно благодаря УЗИ доктора могут обнаружить возникновение заболеваний органов человека.
Ультразвук активно применяется в косметологии для эффективного очищения кожного покрова не только от грязи и жира, но и от эпителия. К примеру, ультразвуковой фонофорез успешно используется в салонах красоты как для питания и очищения, так и для увлажнения и омоложения кожного покрова. Методика применения УЗ-фонофореза усиляет за счет действия ультразвуковой волны защитные механизмы кожи. Косметические процедуры с применением ультразвука считаются универсальными и подходят для всех типов кожи. Ультразвуковой фонофорез вторит чудеса!
Ультразвуковой генератор пара активно используется не только в турецких хаммамах, финских саунах, но и в наших современных русских банях. Благодаря пару наше тело эффективно очищается от невидимой грязи, наш организм избавляется от токсинов и шлаков, оздоравливаются кожа и волосы, пар положительно влияет на органы дыхания человека.
Генераторы искусственного тумана активно используются для повышения влажности воздуха в помещениях, что благотворно влияет на климат в квартире. Особенно актуальным это стает в холодное время года, когда централизованное отопление пересушивает воздух. Используют генераторы искусственного тумана как в жилых помещениях, так и террариуме или зимнем саду. Специалисты советуют иметь ультразвуковой генератор тумана людям с заболеваниями дыхательных путей или склонными к аллергическим заболеваниям.
Вывод
В домашнем использовании ультразвуковой генератор пара или тумана - это очень полезный прибор, который не только создаст комфорт и уют, но и сможет обогатить воздух невидимыми глазу витаминами, легкими отрицательными аэроионами, которых так много на морском берегу, в горах или в лесу и крайне мало внутри наших квартир. А это, в свою очередь, будет способствовать повышению эмоционального состояния и улучшению здоровья.
МОДЕРНИЗИРОВАННАЯ УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ПУШКА "ИГЛА-М"
У льтразвук - это упругие волны высокой частоты. Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 до нескольких миллиардов герц. Сейчас ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах. То, что ультразвук активно воздействует на биологические объекты (например, убивает бактерии), известно уже более 70 лет. Электронная аппаратура со сканирующим ультразвуковым лучом используется в нейрохирургии для инактивации отдельных участков головного мозга мощным сфокусированным высокочастотным пучком. Высокочастотные колебания вызывают внутренний разогрев тканей.
До сих пор идут дискуссии о физическом влиянии ультразвуковых колебаний на клетку и даже о возможном нарушении структур ДНК. Более того, существуют сведения о том, что на микроуровне — не на уровне строения тела, а на каком-то более тонком, ультразвуковое воздействие оказывается вредным.
Ультразвук можно получить от механических, электромагнитных и тепловых источников. Механическими излучателями обычно служат разного рода сирены прерывистого действия. В воздух они испускают колебания мощностью до нескольких киловатт на частотах до 40 кГц. Ультразвуковые волны в жидкостях и твердых телах обычно возбуждают электроакустическими, магнитострикционными и пьезоэлектрическими преобразователями.
В промышленности давно уже изготавливают девайсы для ультразвукового воздействия на животных, например такие:
Назначение
Миниатюрный отпугиватель собак представляет собой носимый электронный прибор (собран в корпусе минифонарика), излучающий ультразвуковые колебания, слышимые собаками и не воспринимаемые человеком.
Принцип действия
Прибор разработан для защиты от нападения собак: ультразвуковое излучение определенной мощности обычно останавливает агрессивно настроенную собаку на расстоянии 3 - 5 метров или обращает ее в бегство. Наибольший эффект достигается при воздействии на агрессивных бродячих собак.
Технические характеристики
- Напряжение питания (1 аккумулятор типа 6F22 (KRONA)), В 9
- Ток потребления, не более, А 0,15
- Масса с аккумуляторами, не более, г 90
Как Вы понимаете, это слабая игрушка, но мы сделаем девайс гораздо мощнее! Продолжая эксперименты с ультразвуком (), было сделано ряд интересных усовершенствований и доработок. Так был произведён революционный метод воздействия (естественно негативного), на живой организм двух ультразвуковых излучателей с разностной частотой несколько герц. То есть частота одного излучателя например 20000 Гц, а другого - 20010 Гц. В результате на ультразвуковое излучение накладывается инф развуковое, что многократно усиливает деструктивный эффект!
Схема стандартная, генератор на CD4069 + усилитель на трёх Н-П-Н транзисторах. Питание не менее 12 В, при токе до 1 А.
Для усиления направленного эффекта используем цилиндрические звуковые резонаторы. Их роль будет выполнять обычная никелированная трубка от пылесоса. Только не надо портить пылесос, трубка отдельно продаётся на базаре или в магазине запчастей.
Обрезаем два куска на экспериментально определённую длинну (где-то пару сантиметров), и прикрепляем их к ВЧ головкам типа 5ГДВ-4 или любых других. Можно купить двойную насадку на выхлопную трубу автомобиля, монтаж гораздо удобнее, а эффект будет ещё лучше.
Внутрь вставляем ВЧ динамики, в задней части монтируем плату с аккумулятором.
Возвращаясь с работы ночью или бродя по темным переулкам, есть опасность подвергнутся нападению бродячих собак, укусы которых иногда опасны для жизни, если вовремя не обратится к врачам. Именно для этих случаев умные человеческие мозги придумали ультразвуковой отпугиватель.
Промышленные отпугиватели имеют достаточно сложную схему и выполнены на достаточно дефицитных компонентах.
В этой статье мы рассмотрим вариант такого отпугивателя с использованием знаменитого таймера 555 серии. Таймер, как известно, может работать в качестве генератора прямоугольных импульсов, именно такое подключение использовано в схеме.
Генератор работает на частоте 20-22 кГц, как известно многие животные "общаются" на ультразвуковом диапазоне. Опыты показали, что частоты 20-25 кГц вызывают у собак искусственный страх, благодаря построечному регулятору, генератором можно настроить на частоту 17-27кГц.
Сама схема содержит всего 6 компонентов и не вызовет никаких затруднений. Регулятор желательно использовать многооборотный, для более точной настройки на нужную частоту.
Пьезоизлучатель можно взять от калькулятора или любых других музыкальных игрушек, можно также использовать любые ВЧ головки с мощностью до 5 ватт, больше попросту нет смысла.
Устройство эффективно действует на расстоянии 3-5 метров, поскольку в схеме нет дополнительного усилителя мощности.
В качестве источника питания, удобно использовать крону, или любой другой источник с напряжением от 6 до 12 вольт.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Программируемый таймер и осциллятор | NE555 | 1 | В блокнот | |||
| R1 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 1 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R3 | Переменный резистор | 4.7 кОм | 1 | В блокнот | ||
| C1 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C2 | Конденсатор | 10 нФ | 1 | В блокнот | ||
| Пьезоизлучатель | 1 |
Ультразвуковая частота давно применяется в самых разных областях науки и техники. При помощи ультразвука можно сваривать металл, провести стирку и многое другое. Ультразвук активно применяется для отпугивания грызунов в сельскохозяйственной технике, поскольку организм многих животных приспособлен к общению с себе подобными на УЗ диапазоне. Есть данные и про отпугивание насекомых с помощью УЗИ генераторов, многие фирмы выпускают такие электронные репелленты. А мы предлагаем вам самостоятельно собрать такой прибор, по приведённой схеме:
Рассмотрим конструкцию достаточно простой УЗ пушки высокой мощности. Микросхема D4049 работает в качестве генератора сигналов ультразвуковой частоты, она имеет 6 логических инверторов.
Микросхему можно заменить на отечественный аналог К561ЛН2. Регулятор 22к нужен для подстройки частоты, ее можно снижать до слышимого диапазона, если резистор 100к заменить на 22к, а конденсатор 1,5нФ заменить на 2,2-3,3нФ. Сигналы с микросхемы подаются на выходной каскад, который построен всего на 4-х биполярных транзисторах средней мощности. Выбор транзисторов не критичен, главное подобрать максимально близкие по параметрам комплементарные пары.
В качестве излучателя можно использовать буквально любые ВЧ головки с мощностью от 5 ватт. Из отечественного интерьера можно использовать головки типа 5ГДВ-6, 10ГДВ-4, 10ГДВ-6. Такие ВЧ головки можно найти в акустических системах производства СССР.
Осталось только оформить все в корпус. Для направленности УЗ сигнала нужно использовать металлический рефлектор.
Приветствую. В этой статье я расскажу о том, как по несложным схемам изготавливается ультразвуковая ванна своими руками. Кроме того, вы узнаете о том, что собой представляет этот прибор, зачем он нужен и насколько он эффективен в работе.
Ультразвуковую ванну возможно сделать своими руками в домашних условиях. Она придет на помощь при очистке предметов от ржавчины, грязи и налета. Все что нам для этого нужно – это учитывать технологию производства прибора и не отступать от общих правил и рекомендаций. Ультразвуковое устройство позволяет в кратчайшие сроки эффективно удалить загрязнения на разнообразных деталях, узлах и инструментах. Также огромным преимуществом данного прибора является то, что им возможно очистить те изделия, для которых механический способ очистки категорически запрещен.
Общие сведения
Если еще сравнительно недавно, очистка ультразвуком была чем-то из разряда фантастики, то сегодня бытовые приборы, работающие по этому принципу, приобретаются за небольшие деньги в небезызвестном китайском онлайн магазине. Впрочем, несмотря на то, что цена прибора доступна многим, можно попробовать собрать его самостоятельно.
Уверен, тема статьи будет интересна не только тем читателям, которые любят что-либо собрать своими руками, но и тем людям, которые до сих пор не определились с тем, нужен им прибор для ультразвуковой очистки или нет.
Все, что нужно знать о УЗ-ваннах
В большинстве мастерских, занятых ремонтом ювелирных украшений, мобильных телефонов и прочей бытовой электроники наверняка есть ультразвуковая ванна, с помощью которой можно без особых усилий отмыть те или иные загрязнения.
В сравнении с механическим способом удаления загрязнений, применение ультразвуковых ванн обеспечивает следующие преимущества:
- Быстрое удаление загрязнений без необходимости что-либо мыть своими руками;
- Удаление грязи из труднодоступных мест (особенно актуально для печатных плат и ювелирных украшений со сложной конфигурацией;
- Отсутствие механических повреждений после окончания чистки.
Сфера применения прибора распространяется на такие области, как:
- Ювелирные и реставрационные мастерские;
- Мастерские по ремонту бытовых электроприборов;
- Химические лаборатории и медицинские учреждения, где есть необходимость в тщательной очистке инструмента;
- Мастерские по ремонту автотранспортных средств, где есть необходимость в тщательной очистке отдельных механизмов, узлов в сборе, аппаратуры и т.п.
Ультразвуковые ванны (далее по тексту УЗ-ванны) работают по принципу кавитации звукового давления, которое образуется в жидкой среде под действием ультразвука. То есть, в жидкости образуется большое количество гравитационных воздушных пузырьков и при их лопании возникает эффект звукового давления.
Чтобы было еще понятнее, каждый небольшой пузырёк воздуха лопаясь, создает эффект микровзрыва. Большое количество микровзрывов, пропорциональное количеству пузырьков в ванне создает давление, достаточное для отшелушивания частиц грязи, ржавчины и всего того, от чего вы бы хотели те или иные предметы.
Конструкция УЗ-ванны состоит из следующих компонентов:
- Металлическая ёмкость, изготовленная из нержавеющей ;
Сфера применения прибора, в первую очередь, определяется размерами металлической ванны. Например, для очистки печатных плат чаще всего используются приборы с объемом до 1 литра. Для других нужд применяются более вместительные ванны.
- Электронный ультразвуковой генератор – служит источником вибраций;
- Излучатель – преобразовывает электрические колебания в механические и передает их на стенки емкости;
- Блок управления, с которого задаются параметры режимов и продолжительности очистки.
Что использовать в качестве моющего средства
Нужно понимать, что УЗ-ванна, сама по себе, не моет, а всего лишь усиливает действие применённого растворителя. Поэтому так важно правильно подобрать ту жидкость для ультразвуковой ванны, которая будет соответствовать типу загрязнения.
Ни в коем случае нельзя включать пустую или полупустую ванну. Уровень жидкости должен составлять не менее 2/3 от высоты борта емкости. При меньшем уровне напряжение на генераторе резко увеличивается и в результате может потребоваться ремонт прибора.
Производители ультразвуковых ванн рекомендуют наливать в емкость специальные жидкости, такие как Zestron FA+, Flux-off, Solins-us и т.п. На практике покупатели приборов используют самые разные средства, начиная с дистиллированной воды и заканчивая растворителем уайт-спирит.
Чтобы добиться максимально возможного качества очистки металлических и полимерных предметов от различных загрязнений, могу посоветовать следующие средства: дистиллированная вода, бензин «калоша», любые спиртосодержащие средства для мытья стекол, ацетон (только для металлических предметов).
Если предполагается отмывать металлические предметы от ржавчины, рекомендую в качестве моющей жидкости использовать водный раствор ортофосфорной кислоты или преобразователь ржавчины.
В инструкции прибора указано то, что применение легковоспламеняющихся веществ в качестве моющих жидкостей запрещено. Это объясняется тем, что металлическая ёмкость в процессе работы устройства нагревается. Для того, чтобы применять ацетон или бензин, советую устанавливать режим небольшой длительности, в течении которого ванна не успеет нагреться.
Как собрать ультразвуковую мойку самому
Чтобы собрать ультразвуковую ванну своими руками, помимо деталей, указанных на схеме, понадобится следующее:
К сведению – миска для столовых изготовлена из тонкой нержавейки и стоит не больше 100 руб.
- Ванночка до литра из нержавеющей стали – чем легче, тем лучше;
- Отрезок пластиковой трубы или другая конструкция – для использования в качестве подставки под емкость;
- Блок питания на 12 В;
- Ферритовый стержень – подойдет интегрированная антенна из радиоприемника;
- Ультразвуковой излучатель – мощность 80 Вт
- Эпоксидный клей.
Инструкция сборки следующая:
- Делаем дроссель – на ферритовый стержень наматываем 20 витков мягкой медной проволоки с диаметром 1-1,5 мм;
- Делаем дроссель по питанию – можно использовать готовый из старого компьютерного блока питания;
- Ультразвуковой излучатель приклеиваем к дну металлической ёмкости, располагая строго по центру;
- В соответствии с монтажной схемой, паяем плату;
- В соответствии со схемой, собираем цепь;
- Блок питания (выходной трансформатор) подключаем к обмотке на 5 В.
Как проверить эффективность ванны?
В качестве теста можно что-нибудь очистить от грязи, но это займёт много времени. Для быстрого теста эффективности опустите в ванночку кусок тонкой фольги. Если прибор собран правильно, фольга на местах сгиба будет буквально растворяться.
Заключение
Теперь вы знаете, что такое УЗ ванна, как она работает и для чего ее можно применить. Кроме того, мы рассмотрели простую монтажную схему, по которой можно собрать рабочий прибор для бытовой эксплуатации.
