Ένας πομπός υπερήχων είναι μια γεννήτρια ισχυρών υπερηχητικών κυμάτων. Όπως γνωρίζουμε, ένα άτομο δεν μπορεί να ακούσει τη συχνότητα υπερήχων, αλλά το σώμα το αισθάνεται. Με άλλα λόγια, η συχνότητα των υπερήχων γίνεται αντιληπτή από το ανθρώπινο αυτί, αλλά ένα συγκεκριμένο τμήμα του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για την ακοή δεν μπορεί να αποκρυπτογραφήσει αυτά τα ηχητικά κύματα. Όσοι ασχολούνται με την κατασκευή συστημάτων ήχου πρέπει να γνωρίζουν ότι οι υψηλές συχνότητες είναι πολύ δυσάρεστες για την ακοή μας, αλλά αν ανεβάσουμε τη συχνότητα σε ακόμα υψηλότερο επίπεδο (εύρος υπερήχων), ο ήχος θα εξαφανιστεί, αλλά στην πραγματικότητα είναι εκεί. Ο εγκέφαλος θα προσπαθήσει να αποκωδικοποιήσει τον ήχο ανεπιτυχώς, με αποτέλεσμα πονοκέφαλο, ναυτία, έμετο, ζάλη κ.λπ.

Η συχνότητα υπερήχων έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό σε διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας. Χρησιμοποιώντας υπερήχους, μπορείτε να συγκολλήσετε μέταλλο, να πλύνετε ρούχα και πολλά άλλα. Ο υπέρηχος χρησιμοποιείται ενεργά για την απώθηση τρωκτικών σε γεωργικά μηχανήματα, καθώς το σώμα πολλών ζώων είναι προσαρμοσμένο να επικοινωνεί με το δικό τους είδος στην περιοχή υπερήχων. Υπάρχουν επίσης δεδομένα σχετικά με την απώθηση εντόμων με τη χρήση γεννητριών υπερήχων· πολλές εταιρείες παράγουν τέτοια ηλεκτρονικά απωθητικά. Σας προτείνουμε να συναρμολογήσετε μόνοι σας μια τέτοια συσκευή, σύμφωνα με το παρακάτω διάγραμμα:

Ας εξετάσουμε τον σχεδιασμό ενός αρκετά απλού πιστολιού υπερήχων υψηλής ισχύος. Το τσιπ D4049 λειτουργεί ως γεννήτρια σημάτων συχνότητας υπερήχων· διαθέτει 6 λογικούς μετατροπείς.

Το μικροκύκλωμα μπορεί να αντικατασταθεί με ένα οικιακό ανάλογο K561LN2. Ο ρυθμιστής 22k απαιτείται για τη ρύθμιση της συχνότητας· μπορεί να μειωθεί στο ηχητικό εύρος εάν η αντίσταση 100k αντικατασταθεί με 22k και ο πυκνωτής 1,5nF αντικατασταθεί με 2,2-3,3nF. Αποστέλλονται σήματα από το μικροκύκλωμα στάδιο εξόδου, το οποίο είναι χτισμένο μόνο σε 4 διπολικά τρανζίστορμέση ισχύς. Η επιλογή των τρανζίστορ δεν είναι κρίσιμη, το κύριο πράγμα είναι να επιλέξετε τα συμπληρωματικά ζεύγη που είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά όσον αφορά τις παραμέτρους.

Κυριολεκτικά όλες οι κεφαλές HF με ισχύ 5 Watt ή περισσότερο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καλοριφέρ. Από το οικιακό εσωτερικό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κεφαλές όπως 5GDV-6, 10GDV-4, 10GDV-6. Τέτοιες κεφαλές HF μπορούν να βρεθούν σε συστήματα ηχείωνπου παράγεται στην ΕΣΣΔ.

Το μόνο που μένει είναι να τακτοποιήσουμε τα πάντα στο σώμα. Για να κατευθύνετε το σήμα υπερήχων, πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν μεταλλικό ανακλαστήρα.

Ο υπέρηχος είναι ελαστικά ακουστικά κύματα, που δεν ακούγονται από τον άνθρωπο, των οποίων η συχνότητα υπερβαίνει τα 20 kHz. Συνηθίζεται να γίνεται διάκριση μεταξύ δονήσεων υπερήχων χαμηλής συχνότητας (20...100 kHz), μεσαίας συχνότητας (0,1...10 MHz) και υψηλής συχνότητας (πάνω από 10 MHz). Παρά τα κιλά megahertz, τα υπερηχητικά κύματα δεν πρέπει να συγχέονται με τα ραδιοκύματα και τις ραδιοσυχνότητες. Αυτά είναι τελείως διαφορετικά πράγματα!

Από τη φυσική του φύση, ο υπέρηχος δεν διαφέρει από τον συνηθισμένο ακουστικό ήχο. Το όριο συχνότητας μεταξύ ηχητικών και υπερηχητικών κυμάτων είναι αυθαίρετο· καθορίζεται από τις υποκειμενικές ιδιότητες της ανθρώπινης ακοής. Για αναφορά, οι δονήσεις υψηλής συχνότητας γίνονται καλά αισθητές από τα ζώα (συμπεριλαμβανομένων των κατοικίδιων) και για τις νυχτερίδες και τα δελφίνια είναι ζωτικής σημασίας.

Ο υπέρηχος, λόγω του μικρού μήκους κύματος του, ταξιδεύει καλά σε υγρά και στερεά. Για παράδειγμα, τα υπερηχητικά κύματα στο νερό εξασθενούν περίπου 1000 φορές λιγότερο από ό,τι στον αέρα. Αυτό οδηγεί στους κύριους τομείς εφαρμογής τους: σόναρ, μη καταστροφικές δοκιμές προϊόντων, «ηχητική όραση», μοριακή και κβαντική ακουστική.

Για τη δημιουργία κραδασμών υπερήχων, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι τύποι εκπομπών (μορφοτροπέας υπερήχων):

Πιεζοκεραμικό (πιεζοκεραμικό);

Ηλεκτροστατική;

Ηλεκτρομαγνητικός.

Για τελευταία επιλογήΑκόμη και τα συνηθισμένα μεγάφωνα ήχου υψηλής συχνότητας (στην αργκό "tweeter") είναι κατάλληλα, τα οποία έχουν επαρκή απόδοση για να παράγουν σήματα στην περιοχή σχεδόν υπερήχων των 20...40 kHz.

Οι πιεζοκεραμικοί εκπομποί υπερήχων (Πίνακας 2.10) παράγονται, κατά κανόνα, σε ζεύγη με πιεζοδέκτες που ταιριάζουν με τη συχνότητα. Τυπικές παράμετροι ενός «υπερηχητικού tandem»: συχνότητα συντονισμού 37...45 kHz, στάθμη ηχητικής πίεσης σε απόσταση 30 cm - 95...105 dB(A), τάση λειτουργίας 12...60 V, χωρητικότητα 1000. ..3000 pF, αντίσταση εξόδου πομπού 200...500 Ohm , σύνθετη αντίσταση εισόδου δέκτη 10…30 kOhm.

Πίνακας 2.10. Παράμετροι εκπομπών υπερήχων

Συνιστάται η εφαρμογή όχι μονοπολικών, αλλά πολυπολικών παλμών στις πλάκες των πιεζοπομπών υπερήχων, δηλ. κατά τις παύσεις, δημιουργήστε μια τάση αντίστροφης πολικότητας. Αυτό συμβάλλει στην επιταχυνόμενη εκφόρτιση της ισοδύναμης χωρητικότητας εκπομπού και στην αυξημένη απόδοση.

Στο Σχ. 2.53, a...l δείχνει διαγράμματα για τη σύνδεση εκπομπών υπερήχων στο MK. Για τη δημιουργία πολυπολικών παλμών χρησιμοποιούνται ευρέως γέφυρες τρανζίστορ και μετασχηματιστές απομόνωσης. Εάν μειώσετε τη συχνότητα παραγωγής, τότε τα δεδομένα κυκλώματα θα ταιριάζουν "ένα προς ένα" για το ακουστικό εύρος, δηλ. για τους πιεζοκεραμικούς εκπομπούς ήχου που συζητήθηκαν προηγουμένως.

Ρύζι. 2.53. Διαγράμματα για τη σύνδεση εκπομπών υπερήχων στο MK (αρχή):

α) εξομάλυνση του σχήματος σήματος που παρέχεται στον πομπό υπερήχων BQ1 χρησιμοποιώντας επαγωγέα L1. Η αντίσταση R1 ρυθμίζει το πλάτος.

β) τα τρανζίστορ VT1, VT2 ανοίγουν εναλλάξ με βραχείς παλμούς από το MK. Για αξιοπιστία, θα πρέπει να επιλέξετε τρανζίστορ με μεγάλο επιτρεπόμενο ρεύμα συλλέκτη, ώστε να μην αστοχούν με χαμηλή ωμική αντίσταση του επαγωγέα L1\

γ) ο πυκνωτής C1 διαφοροποιεί το σήμα και εξαλείφει το στοιχείο DC, το οποίο σας επιτρέπει να συνδέσετε τον πιεζοηλεκτρικό πομπό υπερήχων BQ1 σε μια διπολική πηγή ενέργειας.

δ) πομποδέκτης υπερήχων χαμηλής ισχύος. Ο διαχωριστής R1, R2 καθορίζει το σημείο λειτουργίας του ADC MK όταν λαμβάνει ένα σήμα και το πλάτος των παλμών εξόδου κατά τη μετάδοση ενός σήματος.

ε) υπερηχητικός πομποδέκτης αποστασιόμετρου. Συχνότητα παλμού 36...465 kHz, τάση στον πομπό BQ1 50...100 V (το μέγιστο επιλέγεται από τον πυκνωτή C3). Οι δίοδοι VD1, VD2 περιορίζουν το σήμα στον δέκτη. Ο μετασχηματιστής 77 περιέχει 15 στροφές σύρματος PEV-0.3 στις περιελίξεις I και II, και 100...200 στροφές PEV-0.08 στην περιέλιξη III (δακτύλιος M2000HM K10x6x5). ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ

Σχετικά με το Σχ. 2.53. Διαγράμματα για τη σύνδεση εκπομπών υπερήχων στο MK (συνέχεια):

στ) η χρήση του λογικού τσιπ DD1 εξαλείφει το ταυτόχρονο άνοιγμα των τρανζίστορ του ενός βραχίονα στο υλικό. Ο θόρυβος παλμού που εμφανίζεται στο κύκλωμα ισχύος λόγω της μη ταυτόχρονης ενεργοποίησης των μετατροπέων DD1.l...DD13 και της εξάπλωσης των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης των τρανζίστορ εξαλείφεται από το φίλτρο L /, C1. Οι δίοδοι VD1... VD4 εγκαθίστανται σε περίπτωση αντικατάστασης του ηχείου ήχου HF BA1 (10GD-35, 6GD-13, 6GDV-4) με πιο ισχυρό πιεζοπομπό υπερήχων.

ζ) αύξηση της ισχύος του εκπομπού BQ1 χρησιμοποιώντας διπλασιαστή τάσης στο τσιπ DD1 και αυξημένη τροφοδοσία +9...+ 12 V. Το τρανζίστορ VT1 ταιριάζει με τα λογικά επίπεδα.

η) μια αύξηση στο πλάτος τάσης στον πομπό BQJ συμβαίνει λόγω της αυξημένης τάσης τροφοδοσίας +9 V και της συσσώρευσης ενέργειας στον επαγωγέα L1\

Και) τρανζίστορ εφέ πεδίουΤα K77, VT2 (αντικατάσταση για IRF7831) μειώνουν τις απώλειες ενέργειας κατά την εναλλαγή. Οι αντιστάσεις R1, R2 εμποδίζουν το άνοιγμα των τρανζίστορ κατά την επανεκκίνηση του MK. ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ

Σχετικά με το Σχ. 2.53. Διαγράμματα σύνδεσης εκπομπών υπερήχων στο MK (τέλος):

ι) ο υπερηχητικός ηχοεντοπιστής λειτουργεί σε συχνότητα 40 kHz και παράγει παλμούς με διάρκεια 0,4 ms. Το πλάτος του σήματος στον πιεζοπομπό BQ1 (Murata) φτάνει τα 160 V. Η επαγωγή της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή T1, μαζί με την χωρητικότητα του πιεζοπομπού BQ1, σχηματίζουν ένα ταλαντευόμενο κύκλωμα συντονισμένο σε συχνότητα κοντά στα 40 kHz. Επαγωγή πρωτεύον τύλιγμαμετασχηματιστής T1 - 7,1 MK H, δευτερεύων - 146 MK H, συντελεστής ποιότητας Q > 80;

ια) Ο υπερηχητικός υδροιονιστής λειτουργεί σε συχνότητα 1,8…2 MHz. Ο μετασχηματιστής T1 τυλίγεται σε τρεις πυρήνες 50BH K20x 10x5. Τα τυλίγματα I και II περιέχουν το καθένα 4 στροφές σύρματος PEV-0.3 διπλωμένο στα τρία, το τύλιγμα III περιέχει 12 στροφές σύρματος PEV-0.3. Το πηνίο L1 περιέχει 5 στροφές σύρματος PEV-0,8 σε έναν άξονα διαμέτρου 8 mm με βήμα 1 mm. Ο εκπομπός BQ1 έχει διάμετρο 30 mm (PZT piezoceramics). Η αντίσταση R1 μειώνει τις υπερτάσεις τάσης στην αποστράγγιση του VT1.

Ένας πομπός υπερήχων είναι μια γεννήτρια ισχυρών υπερηχητικών κυμάτων. Όπως γνωρίζουμε, ένα άτομο δεν μπορεί να ακούσει τη συχνότητα υπερήχων, αλλά το σώμα το αισθάνεται. Με άλλα λόγια, η συχνότητα των υπερήχων γίνεται αντιληπτή από το ανθρώπινο αυτί, αλλά ένα συγκεκριμένο τμήμα του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για την ακοή δεν μπορεί να αποκρυπτογραφήσει αυτά τα ηχητικά κύματα. Όσοι ασχολούνται με την κατασκευή συστημάτων ήχου πρέπει να γνωρίζουν ότι οι υψηλές συχνότητες είναι πολύ δυσάρεστες για την ακοή μας, αλλά αν ανεβάσουμε τη συχνότητα σε ακόμα υψηλότερο επίπεδο (εύρος υπερήχων), ο ήχος θα εξαφανιστεί, αλλά στην πραγματικότητα είναι εκεί. Ο εγκέφαλος θα προσπαθήσει να αποκωδικοποιήσει τον ήχο ανεπιτυχώς, με αποτέλεσμα πονοκέφαλο, ναυτία, έμετο, ζάλη κ.λπ.

Η συχνότητα υπερήχων έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό σε διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας. Χρησιμοποιώντας υπερήχους, μπορείτε να συγκολλήσετε μέταλλο, να πλύνετε ρούχα και πολλά άλλα. Ο υπέρηχος χρησιμοποιείται ενεργά για την απώθηση τρωκτικών σε γεωργικά μηχανήματα, καθώς το σώμα πολλών ζώων είναι προσαρμοσμένο να επικοινωνεί με το δικό τους είδος στην περιοχή υπερήχων. Υπάρχουν επίσης δεδομένα σχετικά με την απώθηση εντόμων με τη χρήση γεννητριών υπερήχων· πολλές εταιρείες παράγουν τέτοια ηλεκτρονικά απωθητικά. Σας προτείνουμε να συναρμολογήσετε μόνοι σας μια τέτοια συσκευή, σύμφωνα με το παρακάτω διάγραμμα:

Ας εξετάσουμε τον σχεδιασμό ενός αρκετά απλού πιστολιού υπερήχων υψηλής ισχύος. Το τσιπ D4049 λειτουργεί ως γεννήτρια σημάτων συχνότητας υπερήχων· διαθέτει 6 λογικούς μετατροπείς.

Το μικροκύκλωμα μπορεί να αντικατασταθεί με ένα οικιακό ανάλογο K561LN2. Ο ρυθμιστής 22k απαιτείται για τη ρύθμιση της συχνότητας· μπορεί να μειωθεί στο ηχητικό εύρος εάν η αντίσταση 100k αντικατασταθεί με 22k και ο πυκνωτής 1,5nF αντικατασταθεί με 2,2-3,3nF. Τα σήματα από το μικροκύκλωμα παρέχονται στη βαθμίδα εξόδου, η οποία είναι χτισμένη σε μόνο 4 διπολικά τρανζίστορ μέσης ισχύος. Η επιλογή των τρανζίστορ δεν είναι κρίσιμη, το κύριο πράγμα είναι να επιλέξετε τα συμπληρωματικά ζεύγη που είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά όσον αφορά τις παραμέτρους.

Κυριολεκτικά όλες οι κεφαλές HF με ισχύ 5 Watt ή περισσότερο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καλοριφέρ. Από το οικιακό εσωτερικό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κεφαλές όπως 5GDV-6, 10GDV-4, 10GDV-6. Τέτοιες κεφαλές HF μπορούν να βρεθούν σε ακουστικά συστήματα που κατασκευάζονται στην ΕΣΣΔ.

Το μόνο που μένει είναι να τακτοποιήσουμε τα πάντα στο σώμα. Για να κατευθύνετε το σήμα υπερήχων, πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν μεταλλικό ανακλαστήρα.

ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΜΕΝΟ ΥΠΕΡΗΧΩΝ "IGLA-M"

Υπέρηχος - Πρόκειται για ελαστικά κύματα υψηλής συχνότητας. Συνήθως, το εύρος υπερήχων θεωρείται ότι είναι ένα εύρος συχνοτήτων από 20.000 έως αρκετά δισεκατομμύρια Hertz. Τώρα ο υπέρηχος χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες φυσικές και τεχνολογικές μεθόδους. Το γεγονός ότι ο υπέρηχος επηρεάζει ενεργά βιολογικά αντικείμενα (για παράδειγμα, σκοτώνει τα βακτήρια) είναι γνωστό εδώ και περισσότερα από 70 χρόνια. Ηλεκτρονικός εξοπλισμός με δέσμη υπερήχων σάρωσης χρησιμοποιείται στη νευροχειρουργική για την αδρανοποίηση μεμονωμένων περιοχών του εγκεφάλου με μια ισχυρή, εστιασμένη δέσμη υψηλής συχνότητας. Οι δονήσεις υψηλής συχνότητας προκαλούν εσωτερική θέρμανση των ιστών.

Υπάρχουν ακόμα συζητήσεις για τη φυσική επίδραση των δονήσεων υπερήχων στο κύτταρο και ακόμη και για την πιθανή διαταραχή των δομών του DNA. Επιπλέον, υπάρχουν πληροφορίες ότι σε μικροεπίπεδο -όχι στο επίπεδο της δομής του σώματος, αλλά σε κάποιο πιο λεπτό επίπεδο- η έκθεση στους υπερήχους είναι επιβλαβής.

Ο υπέρηχος μπορεί να ληφθεί από μηχανικές, ηλεκτρομαγνητικές και θερμικές πηγές. Οι μηχανικοί εκπομποί είναι συνήθως διάφοροι τύποι διακοπτόμενων σειρήνων. Εκπέμπουν δονήσεις στον αέρα με ισχύ έως και αρκετά κιλοβάτ σε συχνότητες έως 40 kHz. Τα υπερηχητικά κύματα σε υγρά και στερεά συνήθως διεγείρονται από ηλεκτροακουστικούς, μαγνητοσυσταλτικούς και πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς.

Η βιομηχανία εδώ και καιρό παράγει συσκευές γιαυπερηχητικές επιδράσεις σε ζώα, για παράδειγμα:

Σκοπός

Ένα μικροσκοπικό απωθητή σκύλων είναι μια φορητή ηλεκτρονική συσκευή (συναρμολογημένη σε ένα περίβλημα μίνι φακού) που εκπέμπει υπερηχητικούς κραδασμούς που ακούγονται από τα σκυλιά και δεν γίνονται αντιληπτοί από τον άνθρωπο.

Λειτουργική αρχή

Η συσκευή έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει από επιθέσεις σκύλων: η υπερηχητική ακτινοβολία ορισμένης ισχύος συνήθως σταματά έναν επιθετικό σκύλο σε απόσταση 3 - 5 μέτρων ή τον πετάει. Το μεγαλύτερο αποτέλεσμα επιτυγχάνεται όταν ενεργούμε σε επιθετικά αδέσποτα σκυλιά.

Προδιαγραφές

• Τάση τροφοδοσίας (1 μπαταρία τύπου 6F22 (KRONA)), V 9
• Τρέχουσα κατανάλωση, όχι περισσότερο, A 0,15
• Βάρος με μπαταρίες, όχι περισσότερο, g 90

Όπως καταλαβαίνετε, αυτό είναι ένα αδύναμο παιχνίδι, αλλά θα κάνουμε τη συσκευή πολύ πιο ισχυρή! Συνεχίζοντας τα πειράματα με υπερήχους (), έγιναν πολλές ενδιαφέρουσες βελτιώσεις και βελτιώσεις. Αυτό είναι το πώς μια επαναστατική μέθοδος επηρεασμού ενός ζωντανού οργανισμού (φυσικά αρνητικός) με δύο υπερήχουςεκπομπών με διαφορά συχνότητας αρκετών hertz. Δηλαδή, η συχνότητα ενός πομπού είναι, για παράδειγμα, 20.000 Hz και του άλλου είναι 20.010 Hz. Ως αποτέλεσμα, στιςυπερηχητική ακτινοβολία υπερτίθεταιήχος, που ενισχύει πολύ το καταστροφικό αποτέλεσμα!

Το κύκλωμα είναι στάνταρ, γεννήτρια σε CD4069 + ενισχυτής ενεργοποιημένος τρία Ν-Π-Ντρανζίστορ. Η τροφοδοσία είναι τουλάχιστον 12 V, με ρεύμα έως και 1 A.

Για να ενισχύσουμε το κατευθυντικό εφέ, χρησιμοποιούμε κυλινδρικούς ηχητικούς συντονιστές. Το ρόλο τους θα παίξει ένας κανονικός επινικελωμένος σωλήνας από ηλεκτρική σκούπα.Απλώς μην χαλάσετε την ηλεκτρική σκούπα, ο σωλήνας πωλείται χωριστά στην αγορά ή σε κατάστημα ανταλλακτικών.

Κόβουμε δύο κομμάτια σε ένα πειραματικά καθορισμένο μήκος (περίπου μερικά εκατοστά) και τα στερεώνουμε σε κεφαλές HF όπως το 5GDV-4 ή οποιαδήποτε άλλη. Μπορείτε να αγοράσετε ένα διπλό ακροφύσιο για τον σωλήνα εξάτμισης ενός αυτοκινήτου, η εγκατάσταση είναι πολύ πιο βολική και το αποτέλεσμα θα είναι ακόμα καλύτερο.

Τοποθετούμε τα ηχεία υψηλής συχνότητας μέσα και τοποθετούμε την πλακέτα με την μπαταρία στο πίσω μέρος.

Ένας υποβρύχιος μετατροπέας υπερήχων είναι μια συσκευή σχεδιασμένη να μεταδίδει υπερηχητικούς κραδασμούς σε υγρό μέσο, ​​που περιέχει ένα σφραγισμένο περίβλημα με ένα διάφραγμα, το οποίο είναι μέρος της επιφάνειας αυτού του περιβλήματος, μέσα στο οποίο βρίσκονται και στερεωμένα στο διάφραγμα πιεζοηλεκτρικοί εκπομποί και ηλεκτρόδια. συνδέονται ηλεκτρικά με ένα καλώδιο υψηλής συχνότητας που χρησιμεύει για την παροχή πιεζοηλεκτρικών εκπομπών ηλεκτρικής τάσης υψηλής συχνότητας από μια γεννήτρια συχνότητας υπερήχων.

Χρησιμοποιείται για τη διέγερση της σπηλαίωσης με υπερήχους σε υγρό καθαριστικό μέσο, ​​το οποίο εντείνει τις διαδικασίες καθαρισμού εξαρτημάτων από ρύπους. Χρησιμοποιείται σε λουτρά καθαρισμού με υπερήχους με όγκο άνω των 50 λίτρων.

Εικ.1 Υποβρύχιος μετατροπέας
στην U.Z. λούτρο

Η δομή του υποβρύχιου μορφοτροπέα υπερήχων φαίνεται σχηματικά στο Σχήμα 1.

Η γεννήτρια είναι συνδεδεμένη σε ένα δίκτυο 220 volt 50 Hz και μετατρέπει τη συχνότητα τάσης σε 25.000 Hz (25 kHz) ή 35 kHz. ανάλογα με τη σχεδίαση του υποβρύχιου μετατροπέα.

Η τάση υψηλής συχνότητας τροφοδοτείται μέσω ενός καλωδίου σε ένα σφραγισμένο περίβλημα του μετατροπέα, κατασκευασμένο από ανοξείδωτο χάλυβα, μέσα στο οποίο είναι τοποθετημένοι πιεζοηλεκτρικοί πομποί, συνδεδεμένοι παράλληλα.

Εικ.2 Σχεδιασμός πιεζοηλεκτρικού εκπομπού

Ο πιεζοηλεκτρικός εκπομπός είναι το κύριο συστατικό του υποβρύχιου μορφοτροπέα υπερήχων. Η δομή αυτού του πομπού φαίνεται στο Σχ. 2.

Ο πομπός έχει δύο πιεζοηλεκτρικές πλάκες (πιεζοστοιχεία) που βρίσκονται ανάμεσα σε δύο μεταλλικές πλάκες: μια χαλύβδινη στην πίσω πλευρά και μια αλουμινένια στην μπροστινή πλευρά.

Τα πιεζοστοιχεία έλκονται μαζί σε ένα κομμάτι με τις επενδύσεις μέσω ενός κεντρικού μπουλονιού. Μια τάση υψηλής συχνότητας εφαρμόζεται στο κεντρικό ηλεκτρόδιο που βρίσκεται μεταξύ των πιεζοστοιχείων.

Ο πιεζοηλεκτρικός εκπομπός μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανικούς κραδασμούς υψηλής συχνότητας, οι οποίοι μεταδίδονται στο διάφραγμα του υποβρύχιου μορφοτροπέα, από τον οποίο οι κραδασμοί αυτοί μεταδίδονται στο υγρό πλύσης.

Ο αριθμός των πιεζοηλεκτρικών εκπομπών σε έναν υποβρύχιο μορφοτροπέα υπερήχων μπορεί να κυμαίνεται από 4 έως 11 ή περισσότερο.

Οι πιεζοηλεκτρικοί πομποί στερεώνονται στο διάφραγμα χρησιμοποιώντας μια αυτοκόλλητη σύνδεση.

Εικ.3 Υποβρύχιος μετατροπέας

Γενική άποψη ενός υποβρύχιου μορφοτροπέα υπερήχων με μερική αποκοπή πίσω κάλυμμαφαίνεται στο Σχ. 3. Φαίνεται ότι οι πιεζοηλεκτρικοί εκπομποί είναι διατεταγμένοι σε πολλές σειρές, δύο σε κάθε σειρά.

Οι υποβρύχιοι μορφοτροπείς υπερήχων μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο σε λουτρά καθαρισμού με υπερήχους που είναι ειδικά σχεδιασμένα για αυτούς όσο και σε λουτρά καθαρισμού που είναι ήδη διαθέσιμα στον πελάτη. Η ευκολία αυτών των μετατροπέων είναι ότι μπορούν να εγκατασταθούν εύκολα σε διάφορα σημεία του όγκου του μπάνιου.

Σε αντίθεση με τους μορφοτροπείς υπερήχων, οι οποίοι είναι σταθερά συνδεδεμένοι στο λουτρό καθαρισμού στο κάτω μέρος ή στο πλάι, οι υποβρύχιοι μορφοτροπείς μπορούν να αντικατασταθούν μέσα σε λίγα λεπτά.

Η γεννήτρια για την τροφοδοσία υποβρύχιων μορφοτροπέων με τάση υψηλής συχνότητας μπορεί να βρίσκεται από το λουτρό υπερήχων σε απόσταση έως και 6 μέτρων.

Μέθοδοι για την εγκατάσταση υποβρύχιων μορφοτροπέων σε λουτρό καθαρισμού υπερήχων

Οι μορφοτροπείς εμβάπτισης μπορούν να τοποθετηθούν σε λουτρά καθαρισμού με τρεις διαφορετικούς τρόπους:

1. τοποθέτηση του μετατροπέα στο κάτω μέρος του λουτρού.
2. κρέμεται στον τοίχο της μπανιέρας.
3. με την τοποθέτηση του μετατροπέα στον τοίχο του λουτρού.

Εικ.4 Τοποθέτηση του μορφοτροπέα στο λουτρό υπερήχων

Οι δύο πρώτες μέθοδοι δεν απαιτούν τη δημιουργία οπών στον τοίχο της μπανιέρας.

Ορισμένοι τύποι τοποθέτησης ενός υποβρύχιου μορφοτροπέα σε λουτρό καθαρισμού υπερήχων φαίνονται στο Σχ. 4.

Κατά την τοποθέτηση του μετατροπέα στο κάτω μέρος του λουτρού, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το ύψος του στρώματος του διαλύματος πλύσης πάνω από το διάφραγμα του μετατροπέα.

Θα πρέπει να προσπαθήσετε να διασφαλίσετε ότι το ύψος αυτού του στρώματος είναι πολλαπλάσιο του μισού μήκους κύματος των υπερηχητικών δονήσεων που μεταδίδονται στο διάλυμα πλύσης από τον υποβρύχιο μορφοτροπέα.

Σε αυτή την περίπτωση, λόγω της ανάκλασης των κυμάτων δόνησης υπερήχων από τη διεπαφή νερού-αέρα, δημιουργείται μια ζώνη στάσιμων κυμάτων στο διάλυμα καθαρισμού (φαινόμενο αντήχησης). Όταν τα κύματα υπερήχων αντηχούν σε ένα υγρό, η αποτελεσματικότητα του καθαρισμού με υπερήχους είναι ελαφρώς υψηλότερη.

Για παράδειγμα, θα προσδιορίσουμε το βέλτιστο ύψος αυτού του στρώματος για έναν συγκεκριμένο υποβρύχιο μορφοτροπέα.

Είναι γνωστό ότι η ταχύτητα του ήχου στο νερό είναι 1485 m/sec. Το μήκος κύματος των δονήσεων υπερήχων είναι ίσο με την ταχύτητα του ήχου διαιρούμενο με τη συχνότητα αυτών των δονήσεων.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε έναν υποβρύχιο πομπό υπερήχων του οποίου η συχνότητα ταλάντωσης του διαφράγματος είναι 25.000 Hz (25 kHz). Το μήκος κύματος σε αυτή την περίπτωση θα είναι 0,0594 m. Το μισό μήκος κύματος είναι 0,0297 m ή 2,97 εκ. Το βέλτιστο ύψος του υγρού σε αυτήν την περίπτωση πάνω από την επιφάνεια του υποβρύχιου μορφοτροπέα θα πρέπει να είναι 2,97 cm x n όπου n είναι οποιοσδήποτε θετικός ακέραιος.

Εικ.5 Μόνιμα κύματασε λουτρό υπερήχων

Για παράδειγμα, για n=40, το βέλτιστο ύψος της στάθμης του διαλύματος πλύσης πάνω από την επιφάνεια του υποβρύχιου μετατροπέα θα είναι 2,97x40=118,8 εκ. Τα παραπάνω απεικονίζονται στο Σχ. 5.

Η τοποθέτηση υποβρύχιων μορφοτροπέων υπερήχων στα τοιχώματα του λουτρού καθαρισμού συνιστάται όταν το βάθος του είναι περισσότερο από δύο φορές μικρότερο από το πλάτος ή το μήκος του. Σε αυτή την περίπτωση, οι μετατροπείς μπορούν να τοποθετηθούν είτε σε έναν τοίχο του λουτρού είτε στους απέναντι τοίχους του.

Το βίντεο δείχνει την τοποθέτηση υποβρύχιων μορφοτροπέων στα πλαϊνά τοιχώματα του λουτρού και τη λειτουργία υποβρύχιων μορφοτροπέων υπερήχων που βρίσκονται στο κάτω μέρος του λουτρού.

Υποβρύχιοι μορφοτροπείς σε δράση

Επιλογή της βέλτιστης συχνότητας για έναν υποβρύχιο μετατροπέα

Όταν οι δονήσεις υπερήχων διαδίδονται σε ένα υγρό, εμφανίζεται ένα φαινόμενο που ονομάζεται σπηλαίωση, που σημαίνει σχηματισμό κοιλοτήτων σπηλαίωσης στο υγρό στη φάση αραίωσης του ηχητικού κύματος και την επακόλουθη κατάρρευσή του στη φάση συμπίεσης.

Εικ.6 Επίδραση της συχνότητας στη σπηλαίωση υπερήχων

Η συμπεριφορά των κοιλοτήτων σπηλαίωσης κατά την αλλαγή της συχνότητας ταλάντωσης φαίνεται στο γράφημα στο Σχ. 6.

Ο άξονας y στην αριστερή πλευρά δείχνει την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την κατάρρευση μιας μεμονωμένης κοιλότητας (ενέργεια σπηλαίωσης) και ο άξονας y στα δεξιά δείχνει τον αριθμό των κοιλοτήτων σπηλαίωσης ανά μονάδα όγκου υγρού.

Όπως φαίνεται από το γράφημα, με την αύξηση της συχνότητας των υπερηχητικών δονήσεων, ο αριθμός των κοιλοτήτων σπηλαίωσης στο υγρό αυξάνεται και η ενέργεια σπηλαίωσης μειώνεται.

Καθώς η συχνότητα των δονήσεων υπερήχων μειώνεται, ο αριθμός των κοιλοτήτων σπηλαίωσης στο υγρό μειώνεται και η ενέργεια σπηλαίωσης αυξάνεται.

Επιπλέον, για κάθε συχνότητα δονήσεων υπερήχων, το γινόμενο της ενέργειας που απελευθερώνεται από την κοιλότητα της σπηλαίωσης όταν καταρρέει από τον αριθμό αυτών των φυσαλίδων στο υγρό είναι μια σταθερή τιμή περίπου ίση με την ενέργεια που μεταδίδεται στο υγρό από τον υπερηχητικό υποβρύχιο μορφοτροπέα.

Η επίδραση της συχνότητας των υπερηχητικών δονήσεων στον αριθμό των κοιλοτήτων σπηλαίωσης συζητείται λεπτομερώς στον ιστότοπο

Για την πρακτική άσκηση, είναι σημαντικό ο αριθμός των κοιλοτήτων σπηλαίωσης να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερος, αλλά ταυτόχρονα η ενέργεια σπηλαίωσης πρέπει να είναι επαρκής για την απομάκρυνση των ρύπων. Έτσι, για τον καθαρισμό εξαρτημάτων από ρύπους που είναι χαλαρά συνδεδεμένα στην επιφάνεια (λίπη, λάδια), θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μετατροπείς συχνότητας 35-40 kHz και για τον καθαρισμό εξαρτημάτων από ρύπους που είναι σταθερά συνδεδεμένα με την επιφάνεια (πολτές στίλβωσης, βερνίκια και πολυμερείς μεμβράνες ), θα πρέπει να χρησιμοποιούνται υποβρύχιοι μετατροπείς συχνότητας 35-40 kHz χαμηλότερη συχνότητα 20-25 kHz.

αλλάξτε την εικόνα

Εικ. 7 Λουτρό υπερήχων με μετατροπείς διαφορετικών συχνοτήτων

Πλέον βέλτιστη λύσηείναι η δημιουργία συνθηκών όπου ο αριθμός των κοιλοτήτων σπηλαίωσης θα ήταν μεγάλος και ταυτόχρονα η ενέργεια σπηλαίωσης θα ήταν επίσης μεγάλη.

Αυτές οι συνθήκες εφαρμόζονται σε ένα λουτρό καθαρισμού υπερήχων με υποβρύχιους μετατροπείς που βρίσκονται στα τοιχώματά του, όπως φαίνεται στο Σχ. 7. Μια άλλη επιλογή για τη θέση των υποβρύχιων μορφοτροπέων μπορεί να φανεί εάν μετακινήσετε τον κέρσορα σε αυτό το σχήμα.

Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιούνται δύο μετατροπείς με διαφορετικές συχνότητες ταλάντωσης 25 και 35 kHz. Ένας μετατροπέας με συχνότητα 35 kHz εξασφαλίζει τη δημιουργία υγρού πλυσίματος στον όγκο περισσότεροκοιλότητες σπηλαίωσης και ένας μετατροπέας με συχνότητα 25 kHz αυξάνει την ενέργεια σπηλαίωσης αυτών των κοιλοτήτων.

Βέλτιστος αριθμός μορφοτροπέων εμβάπτισης για λουτρό καθαρισμού

Κατά τον προσδιορισμό του αριθμού των απαιτούμενων υποβρύχιων μορφοτροπέων, πρέπει να προχωρήσουμε από το γεγονός ότι η μέγιστη απόδοση του υπερηχητικού καθαρισμού επιτυγχάνεται με υπερηχητική ισχύ 10...30 watt ανά 1 λίτρο όγκου μπάνιου.

Για παράδειγμα, για μια μπανιέρα με όγκο 50 λίτρων, αρκούν δύο μετατροπείς του μοντέλου PP25.8 (βλ. πίνακα παρακάτω).

Για λουτρά καθαρισμού με υπερήχους μεγάλου όγκου, για παράδειγμα, άνω των 250 λίτρων, επιτυγχάνονται ικανοποιητικά αποτελέσματα με ισχύ υπερήχων 4,5 watt ανά 1 λίτρο όγκου μπάνιου. Για παράδειγμα, για ένα μπάνιο με όγκο 1000 l, αρκούν 11 μετατροπείς του μοντέλου PP25.8

Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλά σχέδια υποβρύχιων μορφοτροπέων υπερήχων στην εγχώρια αγορά.

Ο πίνακας δείχνει Προδιαγραφέςυποβρύχιοι μετατροπείς υπερήχων από την TNC Tekhnosonic LLC (Μόσχα).

Αυτό το άρθρο δεν εξετάζει πλήρως όλες τις πτυχές του σχεδιασμού και της χρήσης υποβρύχιων μορφοτροπέων υπερήχων. Ωστόσο, το παρουσιαζόμενο υλικό μπορεί να είναι χρήσιμο για ειδικούς που αντιμετωπίζουν συγκεκριμένα καθήκοντα επιλογής για πρώτη φορά. βέλτιστη επιλογήλουτρό υπερήχων για προϊόντα καθαρισμού.