Есть такая наука - вредология. Сколько бы люди не изобретали всякого полезного, рано или поздно всё равно это будет применяться во вред.
Ультразвук давно используется в некоторых видах стиральных машин, локаторах, сигнализациях, в промышленности. Но основным предназначением данного устройства является нанесение повреждений. Многие слышали о методах борьбы ультразвуком с кротами, мышами, комарами. А сейчас мы будем делать УЛЬТРАЗВУКОВУЮ ПУШКУ для атаки на человека. Занимаясь аудиотехникой - настройкой акустических систем, я обнаружил интересный эффект: при подаче сигнала на ВЧ динамик, и постепенном повышении его частоты, наступает момент, когда звук (свист) уже не воспринимается слухом, но начинает ощутимо болеть голова. Другими словами тончайший свист уже не слышен (ни источник, ни наличие), но воздействие идёт очень неприятное. Даже после отключения УЗ пушки, некоторое время сохраняются неприятные ощущения. Схема ультразвуковой пушки не содержит дорогих деталей и собирается за вечер.
Внимание! На схеме транзисторы нарисованы неправильно - вот как надо подключать:
Основой устройства является цифровая микросхема - 6 логических инверторов СD4049 или HEF4049. Для замены на советскую К561ЛН2 потребуется несколько изменить цоколёвку подключения. В качестве мощного звукоизлучателя ультразвуковой пушки берём ВЧ динамик от колонки, например 5ГДВ-6, 10ГДВ-4, 10ГДВ-6 или любой другой от старых советских колонок, чем помощнее. Вся конструкция вмещается в металлический корпус от светильника, питается от любого источника 5-10 В, с током отдачи 1 А. Например 4 пальчиковых или один 6-ти вольтовый свинцовый аккумулятор.
Как видите, ультразвуковая пушка получается очень компактной и автономной. Использовать можно для скорейшего ухода ненужных гостей (у которых вдруг разболится голова), диверсий на занятиях в классе, разгона компании пьяных шакалов под окнами, "отпугивания" начальства от Вашего рабочего места... В общем эта УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ПУШКА, на мой взгляд, обязательно найдёт применение. Тем более сейчас, с наступлением лета, актуальной становится проблема упырей - комаров. Словив пару штук и поместив их в банку (почему пару? чтоб не скучно было), медленно изменяя частоту генерации облучаем их ультразвуком. Когда их начнёт колбасить - запоминаем частоту и ставим на окне ультразвуковую пушку, как заслон от этих вампиров. Ещё одна схема
Очистить предметы от ржавчины, грязи, налета поможет ультразвуковая ванна, изготовить которую можно своими руками. Для этого необходимо иметь определенное количество материалов и строго следовать правилам технологии изготовления прибора. Это достаточно простое устройство, позволяющее быстро и эффективно избавится от загрязнений на различных деталях, узлах и инструментах. Применяется прибор для изделий, чистка которых механическим способом категорически запрещается.
Что такое ультразвуковая ванна? Типы загрязнений
Ультразвуковая ванна представляет собой емкость, изготовленную из легированной стали, стандартного объема в 2 литра, что позволяет поместить туда единовременно несколько предметов небольшого размера. Для работы в условиях промышленного масштаба применяют ванны на 10 и 15 литров.
В основе работы устройства лежит воздействие на детали ультразвуком, частота колебаний которого превышает 18 кГц. После включения механизма жидкость, наливаемая в емкость, под действием генерации наполняется большим количеством пузырьков. Образовавшиеся молекулярные шарики воздуха плотно обволакивают погруженное изделие, притягивают грязь, лопаются под давлением. Использование такой технологии позволяет очистить самые недоступные для ручной обработки места. При этом не повреждается целостность поверхности и конструкции в целом.
Эффективно применение ультразвуковых ванн для удаления:
- пленочных материалов;
- защитных покрытий;
- твердых налетов (нагаров, окислений, абразивных частиц).
При попадании в емкость любой элемент, покрытый плотным слоем коррозии, легко очищается от ржавчины.
В конструкцию ультразвуковых устройств входит три элемента. Излучатель является основным механизмом. Он преображает электрические колебания тока в механические, которые при попадании в жидкость воздействуют через стенки емкости на очищаемое изделие.
Излучатель работает в системе импульсной подачи, очень важно в перерывах между толчками следить за стабильностью условий. Весь проходящий процесс полностью контролируется. В зависимости от сложности загрязнения есть возможность установить нужное время, частоту и степень воздействия.
Качественная обработка деталей также зависит от исправности функционирования:
- генератора частот – выступающего в качестве источника появления вибрации;
- нагревательного элемента – поддерживающего постоянную температуру жидкости в 70 градусов.
Некоторые конструкции не предусматривают наличия последнего структурного компонента.
Область применения ультразвуковых ванн
Ультразвуковые ванные получили широкое применение во многих областях промышленности. Востребованность устройств обусловлена получением более действенного результата по сравнению с традиционными методами очистки.
Приборы активно эксплуатируются в следующих сферах:
- медицине – для стерилизации хирургических и лабораторных инструментов;
- ювелирном производстве – для очищения драгоценных металлов, потерявших привлекательность внешнего вида;
- типографии и ремонте оргтехники – для промывки струйных элементов и печатных головок принтеров, плоттеров, МФУ;
- машиностроении – для удаления загрязнений с крупногабаритных деталей и узлов;
- химической промышленности – для ускорения реакционных процессов, при смешивании жидких растворов.
Сотрудники автосервисов используют ультразвуковую ванну при промывке инжекторов, карбюраторов, фильтров, форсунок. При ремонте компьютерной техники и мобильных телефонов такие приборы зарекомендовали себя как наиболее эффективные механизмы. Их применяют для удаления флюсовых наростов с мельчайших деталей. Целесообразно удалять налет со всех видов смесителей для ванной , металлических креплений к ним.
Преимущества применения
Если сравнивать с другими устройствами, схема ультразвуковой ванны, которая может быть составлена при условии знания базовых азов физики и электроники, имеет ряд преимуществ. Прибор достаточно прост в эксплуатации, для работы требуется просто наполнить емкость специальной жидкостью и можно начать процесс очистки.
Качественный эффект достигается за счет:
- высокой степени устранения загрязнений даже в труднодоступных местах;
- хороших показателей производительности – результат достигается через 2-3 мин нахождения детали в емкости;
- отсутствия любых повреждений поверхностей по окончании процесса.
Очищение всех предметов осуществляется мягкими жидкими средствами, не имеющими в составе абразивных и агрессивных веществ. Поэтому целостность деталей остается невредимой.
Критерии выбора
Перед покупкой ультразвуковой ванны необходимо определиться с целями использования устройства. От этого будет зависеть не только объем емкости, но и цена прибора. Самые дорогие варианты для обработки крупных деталей могут быть оснащены системами автоматики и сенсорным управлением.
При выборе подходящего по функциям и характеристикам механизма следует учитывать наличие в конструкции нагревательного прибора. Он помогает достичь более качественного результата. При этом если в состав жидкости входит дезинфицирующие компоненты, необходимости в постоянной поддержке и нагревании температурных показателей нет. Также важно понять, каков будет размер изделий, требующих обработки. Чем крупнее элементы, тем больше должна быть емкость ванны.
Для удобства пользования можно приобрести ультразвуковой прибор, оснащенный таймером. Стоит такой вариант немного дороже, но позволяет контролировать и задавать определенное время на выполнении процедуры.
Стоит отметить: в процессе эксплуатации специалисты рекомендуют использовать специальные корзины, стаканы. При погружении это обеспечит надежную защиту емкости от механических повреждений.
Материалы для изготовления ультразвуковой ванны своими руками
Ультразвуковую ванну можно купить или собрать своими руками. Чтобы самостоятельно сконструировать устройство для очистки, необходимо определиться со списком материалов и тщательно изучить технологию изготовления, которая показана на многих видео в интернете. Для монтажа устройства понадобятся:
- емкость или любой каркас из нержавеющей стали, служащий основой для погружения изделий;
- небольшая трубка из прочной пластмассы или стекла;
- нанос для подачи жидкости в тару;
- магнит круглой формы (можно снять со старых динамиков);
- катушка со стержнем из феррита;
- керамический или фарфоровый сосуд;
- трансформатор импульсного типа.
Также необходима жидкость для ультразвуковой ванны, которая в дальнейшем будет использоваться.
Технология изготовления
При наличии всех деталей и материалов можно приступать к процессу изготовления. Работа начинается с наматывания катушки на стеклянную или пластмассовую трубку. При этом ферритовый стержень должен свободно свисать, его не требуется жестко фиксировать. К концу стрежня крепится магнит. В результате работы получается конструкция магнитострикционного преобразователя или излучателя.
На дне керамического или фарфорового сосуда сверлятся отверстия. Они необходимы для вставки заранее изготовленного излучателя. После этого сосуд фиксируется в емкости. Далее необходимо прикрепить трубы для подачи и слива жидкости.
Стоит отметить: раствор для ультразвуковых ванн поступает лучше и быстрее при наличии встроенного насоса.
Импульсный трансформатор обеспечивает более эффективное функционирование прибора за счет поднятия напряжения. Прибор можно достать из старого телевизора или компьютера.
После сборки приступают к экспериментальному запуску устройства. В случае обнаружения неисправности могут быть устранены сразу. При этом нужно учитывать следующие правила:
- перед запуском осуществить внешний осмотр прибора;
- нельзя работать с агрегатом при отсутствии жидкости – это может привести к разрыву стрежня на куски;
- запрещено трогать руками изделия, находящие в сосуде в процессе очищения.
Ультразвук требует крайне осторожно обращения при соблюдении правил электрической и пожарной безопасности.
Ультразвуковой шокер-излучатель
Исполнительное устройство активной сигнализации
Данное устройство предназначено только для демонстрационных испытаний в лабораторных условиях. Предприятие не несет ответственности за любое использование данного устройства.
Ограниченный сдерживающий эффект достигается воздействием мощного ультразвукового излучения. При сильных интенсивностях, ультразвуковые колебания производят чрезвычайно неприятный, раздражающий и болезненный эффект на большинство людей, вызывая сильные головные боли, дезориентацию, внутричерепные боли, паранойю, тошноту, расстройство желудка, ощущение полного дискомфорта.
Генератор ультразвуковой частоты выполнен на D2. Мультивибратор D1 формирует сигнал треугольной формы, управляющий качанием частоты D2. Частота модуляции 6-9 Гц лежит в области резонансов внутренних органов.
D1, D2 - КР1006ВИ1; VD1, VD2 - КД209; VT1 - KT3107; VT2 - KT827; VT3 - KT805; R12 - 10 Ом;
T1 выполнен на ферритовом кольце М1500НМЗ 28х16х9, обмотки n1, n2 содержат по 50 витков D 0.5.
Отключить излучатель; отсоединить резистор R10 от конденсатора C1; подстроечным резистором R9 выставить на выв. 3 D2 частоту 17-20 кГц. Резистором R8 установить требуемую частоту модуляции (выв. 3 D1). Частоту модуляции можно уменьшить до 1 Гц, увеличив емкость конденсатора С4 до 10 мкФ; Подсоединить R10 к С1; Подключить излучатель. Транзистор VT2 (VT3) устанавливают на мощный радиатор.
В качестве излучателя лучше всего применить специализированную пьезокерамическую головку ВА импортного или отечественного производства, обеспечивающую при номинальном напряжении питания 12 В уровень звуковой интенсивности 110 дБ: Можно использовать несколько мощных высокочастотных динамических головок (динамиков) ВА1...BAN, соединенных параллельно. Для выбора головки, исходя из требуемой интенсивности ультразвука и расстояния действия, предлагается следующая методика.
Средняя подводимая к динамику электрическая мощность Рср = Е2 / 2R, Вт, не должна превышать максимальной (паспортной) мощности головки Рmaх, Вт; Е - амплитуда сигнала на головке (меандр), В; R - электрическое сопротивление головки, Ом. При этом эффективно подводимая электрическая мощность на излучение первой гармоники Р1 = 0.4 Рср, Вт; звуковое давление Рзв1 = SдP11/2/d, Па; d - расстояние от центра головки, м; Sд = S0 . 10(LSд/20) Па Вт-1/2; LSд - уровень характеристической чувствительности головки (паспортное значение), дБ; S0 = 2 . 10-5 Па Вт-1/2. В результате, интенсивность звука I = Npзв12 / 2sv, Вт/м2; N - число параллельно соединенных головок, s = 1.293 кг/м3 - плотность воздуха; v = 331 м/с - скорость звука в воздухе. Уровень интенсивности звука L1 = 10 lg (I/I0), дБ, I0 = 10-12 I m/м2.
Уровень болевого порога считается равным 120 дБ, разрыв барабанной перепонки наступает при уровне интенсивности 150 дБ, разрушение уха при 160 дБ {180 дБ прожигает бумагу). Аналогичные зарубежные изделия излучают ультразвук с уровнем 105-130 дБ на расстоянии 1 м.
При использовании динамических головок дли получения требуемого уровня интенсивности может потребоваться увеличить напряжение питания. При соответствующем радиаторе (игольчатый с габаритной площадью 2 дм2) транзистор KT827 (металлический корпус) допускает параллельное включение восьми динамических головок с сопротивлением катушки 8 0м каждая. 3ГДВ-1; 6ГДВ-4; 10ГИ-1-8.
Разные люди переносят ультразвук по разному. Наиболее чувствительны к ультразвуку люди молодого возраста. Дело вкуса, если вместо ультразвука вы предпочтете мощное звуковое излучение. Для этого необходимо увеличить емкость С2 в десять раз. При желании можно отключить модуляцию частоты, отсоединив R10 от С1.
С ростом частоты эффективность излучения некоторых типов современных пьезоизлучателей резко увеличивается. При непрерывной работе более 10 минут, возможен перегрев и разрушение пьезокристалла. Поэтому рекомендуется выбирать напряжение питания ниже номинального. Необходимый уровень звуковой интенсивности достигается включением нескольких излучателей.
Ультразвуковые излучатели обладают узкой диаграммой направленности. При использовании исполнительного устройства для охраны помещений большого объема излучатель нацеливают в направление предполагаемого вторжения.
Взято с http://patlah.ru/etm/etm-11/e-shokeri/e-shokeri/e-shok-09.html
"Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.
УЗ излучатель - это генератор мощных ультразвуковых волн. Как мы
знаем, ультразвуковую частоту человек не слышит, но организм чувствует.
Иными словами ультразвуковая частота воспринимается человеческим ухом,
но определенный участок мозга, отвечающий за слух, не может расшифровать
данные звуковые волны. Те, кто занимаются построением аудио систем
должны знать, что высокая частота очень неприятна для нашего слуха, но
если поднять частоту на еще высокий уровень (УЗ диапазон) то звук
исчезнет, но на самом деле он есть. Мозг попытается безуспешно
раскодировать звук, в следствии этого возникнет головная боль, тошнота,
рвота, головокружение и т.п.
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.
Лечебный факультет
1 курс
1 семестр
1 поток
Лекция № 5
«Ультразвук»
Составил: Бабенко Н.И.
2010 г.
Ультразвук и его получение. Излучатели ультразвука.
Ультразвук - это механические колебания, частотой свыше 20 000 Гц, которые распространяются в упругих средах в виде продольных волн. Источники ультразвука бывают:
1. Естественные:
2. Искусственные:
акустикомеханические преобразователи;
электроакустические преобразователи (пьезоэлектрические, магнитострикционные).
Естественные источники ультразвука - это источники не созданные руками человека и самостоятельно существующие в природе.
Живые источники: кузнечики, сверчки, рыбы, летучие мыши, дельфины. Неживые источники: ветер, обвалы в горах, землетрясения.
Искусственные источники ультразвука называются акустическими преобразователями, т. к. они преобразуют механическую или электрическую энергию в энергию ультразвуковых колебаний.
Акустикомеханические преобразователи - это такие преобразователи, в которых ультразвуковые колебания возникают при прерывании потока жидкости или газа. Примеры: свисток Гальтона, ультразвуковая сирена.
Электроакустические преобразователи - это такие преобразователи, в которых ультразвуковые колебания возникают при действии на некоторые вещества переменных электрических или магнитных полей.
Пьезоэлектрические преобразователи (пьезо - давлю) - такие преобразователи, которые для получения ультразвука используют явление обратного пьезоэффекта.
Пьезоэффект бывает прямой и обратный.
Прямой пьезоэффект заключается в появлении на поверхности некоторых кристаллов (пьезодиэлектриков) зарядов под действием механического напряжения (сжатие, растяжение, изгиб). Рис.1.
При прямом пьезоэффекте:
величина заряда на поверхности пропорциональна приложенному механическому напряжению;
знак заряда определяется направлением механического воздействия.
нет воздействия сжатие растяжение
Обратный пьезоэффект - это явление изменения размеров (деформации) диэлектрика при его помещении в переменное электрическое поле.
Вещества с выраженными пьезоэлектрическими свойствами называются пьезоэлектриками или пьезодиэлектриками: сегнетова соль, титанат бария, кварц.
Магнитострикционные преобразователи - это такие преобразователи, которые для получения ультразвука используют явление магнитострикции. Магнитострикция - это явление изменения форм (размеров) некоторых ферромагнитных веществ под действием переменного магнитного поля.
К этим веществам относятся:
Никель и его сплавы;
Кобальт и его сплавы;
Ферриты - керамические соединения на основе оксидов железа, никеля, цинка.
Вещество в виде стержня помещают внутрь катушки. При подключении катушки к источнику переменного электрического напряжения ультразвуковой частоты, электрический ток воздействует на стержень своей магнитной составляющей и вызывает его деформацию (удлинение) с частотой тока. Рис.2
