Как создать ультразвук в домашних условиях
Ультразвук – мощный инструмент науки и техники. Его можно использовать для очистки, медицинской визуализации и общения с животными. Но знаете ли вы, что можно создать ультразвук в домашних условиях? В этом руководстве мы рассмотрим шаги по созданию ультразвуковых волн в вашем собственном доме.
Раскрывая силу ультразвука: руководство по самостоятельной работе
Понимание ультразвука
Прежде чем мы начнем создавать ультразвук, давайте разберемся, что это такое. Ультразвук — это звуковые волны с частотой более 20 000 Гц, что находится за пределами диапазона человеческого слуха. Эти звуковые волны используются в различных приложениях, включая промышленную очистку, гидролокацию и медицинскую визуализацию.
Создание ультразвукового звука
Для создания ультразвукового звука вам понадобится несколько вещей: источник питания, преобразователь и генератор сигналов. Источник питания должен быть в состоянии производить высокочастотное переменное напряжение, например, функциональный генератор или высоковольтный трансформатор. Преобразователь представляет собой устройство, которое преобразует электрическую энергию в ультразвук. Вы можете использовать пьезоэлектрический преобразователь, который генерирует звук, вибрируя пьезоэлектрический кристалл. Наконец, генератор сигналов генерирует сигнал, который подается на преобразователь для создания звуковых волн.
Техника безопасности
При работе с высокочастотным напряжением важно соблюдать технику безопасности. Убедитесь, что вы используете изолированные провода и не прикасаетесь к работающему оборудованию. Кроме того, надевайте защитное снаряжение, такое как перчатки и очки, чтобы предотвратить несчастные случаи.
Превратите свой дом в акустическую лабораторию: научитесь генерировать ультразвуковые волны
Эксперименты с ультразвуком
Теперь, когда вы знаете, как создавать ультразвук, пришло время поэкспериментировать с ним. Вы можете использовать ультразвук для чистки предметов, отпугивания насекомых или даже для общения с вашим питомцем. Попробуйте поместить небольшой предмет в емкость с водой и очистить его ультразвуком. Вы также можете использовать ультразвук, чтобы отпугнуть комаров, создав высокочастотный звук, который их раздражает.
Улучшение звука ультразвука
Чтобы улучшить звук ультразвука, вы можете использовать анализатор спектра для визуализации звуковых волн. Этот инструмент поможет вам понять частоту и амплитуду ваших звуковых волн. Вы также можете использовать модулятор для изменения частоты звуковых волн и создания интересных эффектов.
Поделитесь своим ультразвуковым звуком
Наконец, вы можете поделиться своим ультразвуковым звуком с другими, записав его и воспроизведя. Вы можете использовать микрофон для записи звуковых волн и сохранения их на своем компьютере. Затем вы можете использовать динамик для воспроизведения звуковых волн и делиться ими с другими.
Создание ультразвукового звука в домашних условиях может быть увлекательным и познавательным занятием. Следуя этим шагам, вы сможете раскрыть всю мощь ультразвука и изучить множество его применений. Не забудьте принять меры предосторожности и поэкспериментировать с различными методами, чтобы улучшить звук ультразвука. Кто знает, может быть, вы откроете для себя что-то новое и интересное!
Ультразвуковой излучатель
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.
Регулируемый генератор на Ардуино для ультразвуковой ванны с излучателем Лажевна. Часть 1
В интернете полно статей со схемами пуш-пулл, и даже тут, на Хабре, но люди не любят брать в руки паяльник, а уж тем более осцилограф.
Я же опишу схему, собранную на стандартных для ардуинщика модулях.
Из приборов необходим только тестер (да хоть DT-830), паяльник тоже нужен, но буквально на 6 точек — подключить сам излучатель и трансформатор.
Внимание! Статья содержит сцены насилия над электроникой и ненормативную лексику нестандартное использование компонентов,
поэтому если Вы радетель за чистоту науки — делайте классическую полумостовую схему, остальные — welcome под кат!
Итак, В чем сила, брат? сразу открою все карты — сердцем конструкции служит мостовой драйвер двигателей на L298N:
Да, я не открыл Америки, ибо на нем собран ультразвуковой левитатор, да и код Ардуино взят оттуда же.
Просто в данной конструкции выходы запараллелены и микросхема работает практически на пределе, у меня потребление при 20В составило 3 ампера, при четырех максимальных.
Суть же как раз в том, что схема может питать излучатель Лажевена мощностью 50-60Вт с частотой до 40кГц, и это просто!
Минус тоже есть — если что-то пойдет не так (пропадание контакта одной из сигнальных линий А0-А3), микросхема сгорит, может даже с фейерверком 😉
Поэтому данные проводники лучше запаять, или по крайней мере использовать новые разъемные «дюпонты».
Итак, для сборки конструкции нам понадобятся следующие основные компоненты:
Начиная от уже знакомого нам коммутатора по часовой стрелке:
- Ультразвуковой излучатель 50-60W 28/40кГц
- Импульсный трансформатор от старого компьютерного блока питания
- Step-UP преобразователь мощностью от 100/150 Ватт
- Ардуино — по вкусу — любой на Atmega328P — Uno, Pro mini, Nano и т.д., я взял последнее просто потому, что оно было под рукой 😉
По поводу трансформаторов — в качестве донора подойдет любой старый БП от компьютера:
Как видите, со своим я не церемонился — просто поломал печатную плату, чтобы было удобней обкусывать выводы бокорезами (ибо выпаивать без термофена неудобно).
Да, на плате обычно присутствует несколько трансформаторов, следует выбрать самый крупный.
Встречаются и трансформаторы-девочки, потому как с косичкой 😉
В любом случае, ультразвуковой излучатель подключают к крайним выводам по стороне где 2(3) контакта, остальные следует искать, но об этом позже.
Да, еще нам потребуется вентилятор для охлаждения радиатора драйвера двигателей (из того же блока питания), и опционально вольт-амперметр:
На самом деле достаточно амперметра, включенного между преобразователем step-up и платой L298N.
Зачем? Да просто чтобы оценивать потребляемый схемой ток (чтобы не сгорела), а заодно настраивать частоту резонанса.
Последняя может «гулять» +-500Гц в зависимости от условий работы излучателя.
Схема подключений у нас следующая:
Обращаю внимание, что на плате драйвера двигателей следует снять перемычку над контактами питания (5VEN), иначе микросхема сгорит.
Выводы на двигатели ультразвуковую головку (справа и слева соединяются перекрестно) — один выход не вытягивает по мощности.
Соответственно, задействуются все четыре управляющих входа коммутатора, откуда и вытекает возможность короткого замыкания, о которой писал вначале.
Вообще-то эту операцию следует выполнять после холостого прогона с прошитым контроллером, убедившись тестером(на пределе
200V) что между соединяемыми точками нулевой потенциал.
До сборки схемы на преобразователе step-up выставляется минимальное напряжение (при питающем 12В, на выходе для начала делаем не более 14В)
Излучатель и вентилятор пока не подключаем, сначала нужно найти «правильные» обмотки трансформатора.
Для этого в Ардуино загружаем нижеследующий скетч:
Я в нем добавил одну лишь строку «OCR1A = 285;» для излучателя в 28кГц, подбор частоты — не более +-15 к указанной величине.
Все, можно включать схему(без головки) и приступить к поиску правильной обмотки:
Косичка — общий, остальные (по стороне где много выводов) — перебором — следим, чтобы радиатор коммутатора не грелся(иначе обмотка — не та) и напряжение на выходе(там, где 2/3 вывода — между крайними) было минимальным (у меня
Теперь, обесточив схему, подключаем ультразвуковой излучатель, амперметр между преобразователем напряжения и коммутатором, вентилятор.
Излучатель для настройки ставим в ванночку с водой так, чтобы черные «шайбы» были сухими.
Включив питание, подбором коэфициента OCR1A добиваемся максимального тока потребления — это и будет резонанс ультразвуковой головки.
Мощность регулируется изменением напряжения преобразователя step-up (коммутатор поддерживает до 48 Вольт).
Все, схема настроена, можно строить ультразвуковую ванну.
Ее описание приводить не буду, ибо боян, скажу лишь, что система и фольгу растворяет, и болты чистит:
Да, разница лишь в том, что я к дну емкости излучатель не клеил, а прикрутил болтом с гайкой — резьба в головке нестандартная М10х1.
Болт подошел от крепления шаровой автомобиля «Таврия», кстати с ним частота резонанса поднялась с 27500Гц до положенных 28000.
И еще, на самой головке во время резонанса напряжение составляет киловольты, поэтому следует соблюдать правила техники безопасности.
Клей не использовал по одной простой причине — во второй части расскажу о более интересных профессиях ультразвука, чем «стирать белье».
UPD!
По просьбам читателей, привожу фотографии своей «ультразвуковой ванны», собранной буквально из говна и палок канализационной заглушки и болта от Таврии 😉
Заглушка для труб диаметром 110мм, это раз: 
Крепление сделано тем самым болтом с шайбой, диаметром не менее, чем диаметр верхней части излучателя(50мм против 45), это два: 
И наконец, конструкция в сборе, это три: 
Да, это не столь эстетично, как скажем у HamsterTime,
зато поставив сверху отрезок пластиковой сливной трубы с уплотнителем, я смогу почистить ствол своего дробовика совершенно без усилий,
да и на излучатель у меня еще планы — собрать ультразвуковой резак, в стиле вот такого:
Ну а ультразвуковая медогонка(ради которой и городил всю затею) пока не получилась.
Как получить ультразвук в домашних условиях
Несколько дней назад поступил очередной заказ. Покупатель хотел заказать мощную ультразвуковую пушку для борьбы с пьяной молодежью, для которых день начинается ночью, когда все нормальные люди спят. Недолго думая выбрал проверенную схему мощного ультразвукового излучателя. Сама пушка построена всего на одной микросхеме стандартной логике.
Подойдут буквально любые аналогичные микросхемы, содержащие 6 логических инверторов. В нашем случае применена микросхема CD4049 (HEF4049), которая успешно может быть заменена на отечественную — К561ЛН2, только нужно обратить внимание на цоколевку, поскольку К561ЛН2 отличается от использованной некоторыми выводами.
Поскольку схема достаточно простая, то может быть реализована на макетной плате или навесным образом. Усилитель собран на комплементарных парах КТ816/817, за счет применения этих ключей, мощность нашей пушки составляет 10-12 Ватт.
В качестве излучателя желательно использовать высокочастотные головки типа 10 ГДВ или импорт, не советуется использовать пьезоизлучатель.
Корпус — от китайского электронного трансформатора 10-50 ватт, пришлось переделывать, поскольку плата не вместилась.
За частоту отвечает конденсатор 1,5нФ (который потом заменил на 3,9 нФ, поскольку с указанным в схеме конденсатором нижняя грань частот ровна 20кГц, а с такой заменой частоту можно настроить в пределах 10-30кГц) и переменный резистор (в итоге, настройку делают вращением этого резистора).
Базовые резисторы можно заменить на 2.2кОм, которые являются более распространенными, чем те, которые указаны в схеме. Питается такой излучатель от стабилизированного блока питания на 5 Вольт с током 1 А (диапазон питающих напряжений 3,7-9 Вольт).
На транзисторах может наблюдаться тепловыделение, но оно не критично, поэтому нет нужды в дополнительных теплоотводах.