Repellente per topi ad ultrasuoni. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Tra le vibrazioni elastiche dell'aria, di particolare interesse sono da tempo gli ultrasuoni, impercettibili all'orecchio umano (dal latino ultra - oltre, più, oltre), il cui limite di frequenza inferiore è considerato 20 kHz. Insetti, pipistrelli e perfino cetacei utilizzano con successo questo dono naturale: alcuni per comunicare, altri per cacciare, altri per localizzare il terreno ed evitare ostacoli in condizioni di scarsa visibilità. Osservando più da vicino il ruolo degli ultrasuoni nel mondo animale, l'uomo prende nel suo arsenale alcuni dei "brevetti" della natura identificati. In particolare, utilizza un fischio "silenzioso". Il cacciatore ci soffia sopra e in risposta a questo richiamo, del tutto impercettibile da molti, un cane appare all'improvviso dalla boscaglia, percependo adeguatamente i comandi dati da un simile fischio.

Non meno popolari sono gli ecoscandagli ad ultrasuoni, i cui analoghi possono facilmente includere "localizzatori" di cetacei e pipistrelli. Utilizzando questo dispositivo per inviare e quindi ricevere impulsi ultrasonici riflessi dal fondo, il capitano della nave riceve informazioni operative sulla profondità del bacino.

Situato per ultrasuoni e altri lavori. In chimica, ad esempio, questa è la produzione di emulsioni finemente disperse, in medicina - lo studio degli organi interni, nel rilevamento di difetti metallici - il rilevamento di cavità nascoste e crepe nei getti. Gli appassionati di programmi televisivi scientifici popolari probabilmente ricordano lo spettacolare esperimento mostrato sulla televisione centrale, in cui una tazza pacificamente in piedi improvvisamente si frantuma in pezzi, e la spiegazione: tale distruzione avviene quando la frequenza dell'irradiazione ultrasonica coincide con la frequenza di risonanza di un vaso fragile e quello le microesplosioni provocate dagli ultrasuoni sono promettenti per la pulizia di alcune superfici.

Un metodo per produrre un flusso d'aria sonoro in condizioni di laboratorio (a) e una sirena che funziona secondo lo stesso principio (b) come fonte di vibrazioni dell'aria con frequenze che sono multipli del prodotto del numero di fori e del numero di giri del disco al secondo

Filtro per combattere l'autoeccitazione di un amplificatore di segnale elettrico a frequenze ultrasoniche

Un interessante metodo non convenzionale per produrre ultrasuoni consiste nell'interrompere periodicamente un flusso d'aria strettamente diretto con un disco rotante con molti fori attorno alla sua circonferenza. Quando il getto viene interrotto dall'avvicinarsi di una parete, dietro di essa si forma il vuoto, che viene immediatamente riempito con l'aria circostante.

Lo spettro delle vibrazioni dell'aria che si presentano in questo caso contiene molte frequenze che sono multipli della frequenza fondamentale (unità di misura - Hz), che è determinata dal prodotto del numero di fori nel disco e della sua velocità di rotazione (rpm). Naturalmente, qui ci sono anche gli ultrasuoni, che possono essere utilizzati per vari scopi, inclusa la lotta contro i roditori dannosi (ci sono prove che topi e ratti, abituandosi alle vibrazioni ultrasoniche monotone, non possono tollerare cambiamenti periodici di frequenza nell'intervallo di 25 -50kHz).

Ecco un esempio degli effetti negativi degli ultrasuoni. Si riscontra durante il funzionamento di dispositivi dotati di cascate radioelettroniche ad alto guadagno, quando si manifesta il cosiddetto feedback parassita dell'ingresso e dell'uscita. Di conseguenza, non compaiono solo gli ultrasuoni parzialmente riprodotti dall'emettitore, che provocano dolori alle orecchie, ma anche un sovraccarico nascosto di componenti radioelettronici che non viene in alcun modo percepito dall'uomo, che ne minaccia il guasto. Un tale effetto indesiderato della capacità parassita viene neutralizzato introducendo filtri speciali (ad esempio un resistore-condensatore) RphSphRph nel circuito di alimentazione comune delle cascate.

I metodi radioelettronici si dimostrano efficaci anche nella risoluzione di altri problemi, non solo tecnici. Ad esempio, nella lotta contro i roditori già citati, utilizzando la loro reazione specifica agli ultrasuoni. Per i lettori della rivista che amano fare le cose con le proprie mani, possiamo consigliare uno di questi progetti anti-topo (anti-ratto): un emettitore di ultrasuoni a commutazione automatica.

Schema elettrico e circuito stampato di un emettitore di ultrasuoni fatto in casa "Anti-roditore" (clicca per ingrandire)

Il dispositivo anti-roditore fatto in casa contiene due generatori di vibrazioni elettriche, un potente stadio di uscita e un emettitore elettrodinamico di vibrazioni ultrasoniche che "oscilla" l'ambiente aereo circostante. Il generatore principale che opera nel campo degli ultrasuoni è costruito secondo un circuito multivibratore simmetrico che utilizza transistor VT1-VT2. La frequenza di commutazione corrispondente è impostata dai valori di capacità dei condensatori C1 e C2, nonché dalla resistenza delle coppie di resistori R2-R3 e R4-R5. Se si rispettano i valori indicati sullo schema elettrico, si tratta di circa 25 kHz. Tuttavia, se i resistori R3 e R4 vengono cortocircuitati, la frequenza raddoppierà. Questo è ciò che “fa” il secondo generatore, assemblato sui transistor VT3-VT4, ad una frequenza di circa sette volte al secondo.

L'aumento e la diminuzione della tensione sul collettore VT4 controlla il transistor VT5, sbloccandolo e bloccandolo. La giunzione collettore aperto-emettitore di questo triodo semiconduttore shunt (tramite i diodi VD1 e VD2) i resistori R3 e R4, provocando un aumento della frequenza dell'oscillatore principale. Tuttavia, la commutazione del transistor VT5 non avviene a salti, ma gradualmente. Grazie alla catena integrata R11C5 si ottiene una sorta di “camminata” nell'intervallo da 25 a 50 kHz.

I transistor VT6-VT9 dello stadio di uscita, funzionanti in modalità commutazione, vengono commutati alle stesse frequenze, controllate da impulsi alternati sui collettori VT1 e VT2. Un livello di tensione elevato sul carico VT1 sblocca il transistor VT9 e un livello basso sull'uscita VT2 sblocca il transistor VT6. Di conseguenza, la corrente proveniente dalla fonte di alimentazione scorre in un semiciclo del generatore attraverso BA1 dal basso verso l'alto e nell'altro, quando VT7 e VT8 sono aperti, nella direzione opposta, costringendo la testa dinamica a lavorare in una parte insolita della gamma ultrasonica.

Le parti più comuni necessarie per assemblare un radiatore di questo tipo sono le più comuni. In particolare, resistori MLT-0,25 e condensatori KLS (C1, C2), K73-11 (C5, C6), K50-20 (C7). Come radiatore è adatta una testa dinamica “ad alta frequenza” del tipo ZGDV-1.

Tutte le parti del dispositivo, ad eccezione dei potenti transistor VT6-VT9, sono montate su una scheda pseudo-stampata (scanalata) realizzata in fibra di vetro su un lato con uno spessore di 1,5-2 mm. I transistor VT6-VT9 vengono utilizzati con radiatori rettangolari, montati su un circuito stampato o installati direttamente sul corpo del dispositivo, eliminando il collegamento elettrico dei radiatori tra loro.

È possibile eseguire test dell'emettitore di ultrasuoni alimentandolo da sei elementi galvanici collegati in serie. In modalità normale, il dispositivo funziona continuamente, quindi per l'alimentazione è necessario utilizzare un raddrizzatore con filtro, progettato per una corrente di carico di 2,5-3 A con una tensione di 9 V.

Autore: P.Yuriev

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