超音波マウスリペラー。スキーム、説明

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超音波ネズミよけ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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空気の弾性振動の中で、人間の耳には知覚されない超音波（上記のラテン語の「ウルトラ」から、さらに、もっと、もっと）は長い間特に関心を集めており、その周波数の下限は20 kHzと考えられています。昆虫、コウモリ、さらにはクジラ目さえも、この自然の才能をうまく利用しています。あるものはコミュニケーションに、あるものは狩猟に、またあるものは地形の位置を特定したり、視界が不十分な状況で障害物を回避したりするために利用しています。動物界における超音波の役割を詳しく観察すると、人は特定された自然の「特許」のいくつかを自分の武器庫に取り入れます。特に「サイレント」ホイッスルを使用します。狩人がそれに息を吹き込むと、多くの人にはまったく聞こえないこの呼び声で、突然、茂みの中から犬が現れ、そのような笛の命令を適切に知覚しました。

超音波エコー測深機も同様に人気があり、その類似物はクジラ目やコウモリの「探知機」にあると考えて間違いありません。この装置を使って超音波パルスを送信し、底から反射された超音波パルスを受信することで、船長は貯水池の深さに関する運用情報を受け取ります。

超音波検査などの作業に使用します。たとえば、化学では、細かく分散したエマルションの製造、医学では内臓の研究、金属欠陥検出では、鋳造部品の隠れた殻や亀裂の検出がこれにあたります。人気の科学テレビ番組のファンなら、おそらく中央テレビで放映された、静かに立っていたカップが突然粉々に砕けるという壮絶な体験と、そのような破壊は超音波照射の周波数が壊れやすい容器の共鳴周波数と一致するときに起こり、超音波によって引き起こされる微小爆発は特定の表面を洗浄するために有望に使用できるという説明を覚えていることでしょう。

超音波マウスリペラー
実験室条件で音響エアジェットを取得する方法 (a) と、同じ原理で動作するサイレン (b) を、穴の数と XNUMX 秒あたりのディスク回転数の倍数の周波数を持つ空気振動源として動作させる方法

超音波マウスリペラー
超音波周波数での電気信号増幅器の自己励起を抑制するフィルター

周囲に多数の穴を備えた回転ディスクによって、狭く指向された空気流を周期的に遮断することで超音波を取得するという型破りな方法は興味深いものです。ジェットが近づいてくる壁によって止められると、その背後に希薄層が形成され、すぐに周囲の空気で満たされます。

この場合に生じる空気振動のスペクトルには、主な周波数（単位 - Hz）の倍数である多くの周波数が含まれており、これはディスクの穴の数とその回転速度（回転/秒）の積によって決まります。もちろん、ここには超音波も存在し、有害な齧歯動物との戦いを含むさまざまな目的に使用できます（単調な超音波振動に慣れてしまったマウスやラットは、25〜50 kHz以内の周波数の周期的な変化に耐えられないという証拠があります）。

そして、これが超音波の悪影響の例です。電子カスケードを備えたデバイスを高ゲインで動作させる場合、入出力のいわゆる寄生フィードバックが発生する場合、これに対処する必要があります。その結果、エミッターによって部分的に再生される超音波が人の耳を痛め始めるだけでなく、人には決して知覚されない隠れた無線電子部品の過負荷も発生し、故障の恐れがあります。寄生容量のこのような望ましくない影響は、カスケードの共通電源回路に特殊な (たとえば、抵抗とコンデンサの) RfSfRf フィルタを導入することによって中和されます。

無線電子的方法は、技術的な問題だけでなく、他の問題も解決できます。たとえば、超音波に対する特有の反応を利用した、すでに述べたげっ歯類との戦いです。この雑誌の読者、つまり自分の手であらゆるものを作ることが好きな人には、これらの防ネズミ (防ネズミ) デザインの XNUMX つである自動切り替え超音波エミッターをお勧めします。

自作超音波エミッター「Anti-rodent」の回路図と基板（クリックで拡大）

自作のデバイス「Anti-rodent」には、1 つの電気振動発生器、強力な出力段、および超音波振動の電気力学的エミッターが含まれており、周囲の空気を「揺動」させます。超音波領域で動作するメインジェネレータは、トランジスタ VT2 ～ VT1 に基づいた対称マルチバイブレータの方式に従って構築されています。対応するスイッチング周波数は、コンデンサ C2 および C2 の静電容量値、および抵抗器 R3-R4 および R5-R25 のペアの抵抗値によって設定されます。回路図に示されている定格に従って、それはほぼ 3 kHz に等しくなります。ただし、抵抗 R4 と R3 が短絡すると、周波数は 4 倍になります。これは、トランジスタ VTXNUMX ～ VTXNUMX で組み立てられた XNUMX 番目の発生器が XNUMX 秒あたり約 XNUMX 回の頻度で「実行」することです。

VT4 コレクタの電圧の上下により VT5 トランジスタが制御され、ロックが解除またはロックされます。この半導体三極管のオープンコレクタエミッタ接合は、抵抗器 R1 と R2 を (ダイオード VD3 と VD4 を介して) 分路し、これにより主発電機の周波数が増加します。しかしながら、トランジスタＶＴ５のスイッチングは急激に起こるのではなく、徐々に起こる。統合チェーン R5C11 のおかげで、5 ～ 25 kHz の範囲で一種の「ウォーク」が得られます。

同じ周波数で、キーモードで動作する出力段のトランジスタ VT6 ～ VT9 がスイッチされ、コレクタ VT1 と VT2 の交互パルスによって制御されます。負荷 VT1 の電圧が高レベルになると、トランジスタ VT9 がロック解除され、VT2 の出力であるトランジスタ VT6 が低レベルになると、トランジスタ VT1 がロック解除されます。その結果、電源からの電流は、発電機の一方の半サイクルでは VA7 を下から上に流れ、もう一方の半サイクルでは、VT8 と VTXNUMX が開いているときは逆方向に流れ、ダイナミックヘッドが超音波範囲の異常な部分で動作することを強制します。

このようなラジエーターを組み立てるための部品は、最も一般的なものを必要とします。特に、MLT-0,25 抵抗とコンデンサ KLS (C1、C2)、K73-11 (C5、C6)、K50-20 (C7)。 ZGDV-1 タイプの「高周波」ダイナミックヘッドがエミッタとして適しています。

強力なトランジスタ VT6 ～ VT9 を除くデバイスのすべての部品は、厚さ 1,5 ～ 2 mm の片面フォイルグラスファイバーで作られた擬似プリント (スロット付き) 基板に実装されています。トランジスタ VT6 ～ VT9 は長方形のヒートシンクとともに使用され、ヒートシンク相互の電気接続を除き、回路基板上に実装されるか、デバイスケースに直接実装されます。

超音波エミッタのテストは、直列に接続された 2,5 つのガルバニ電池から電力を供給することで実行できます。通常モードでは、デバイスは連続的に動作するため、3 V の電圧で 9 ～ XNUMX A の負荷電流用に設計されたフィルタ付き整流器を電源に使用する必要があります。

著者：P。ユリエフ

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