Potente pistola ultrasónica de bricolaje. Dispositivos de impedancia de onda alta Yagma Medical Physics

PISTOLA ULTRASÓNICA MODERNIZADA "IGLA-M"

Tener una ecografía son ondas elásticas de alta frecuencia. Por lo general, se considera que el rango ultrasónico es el rango de frecuencia de 20.000 a varios miles de millones de hercios. Ahora el ultrasonido se usa ampliamente en varios métodos físicos y tecnológicos. El hecho de que el ultrasonido afecta activamente a los objetos biológicos (por ejemplo, mata las bacterias) se conoce desde hace más de 70 años. En neurocirugía se utilizan equipos electrónicos con un rayo de ultrasonido de exploración para inactivar determinadas áreas del cerebro con un potente rayo de alta frecuencia enfocado. Las vibraciones de alta frecuencia provocan un calentamiento interno de los tejidos.

Hasta ahora, hay discusiones sobre el efecto físico de las vibraciones ultrasónicas en la célula e incluso sobre la posible alteración de las estructuras del ADN. Además, hay evidencia de que a nivel micro, no a nivel de la estructura del cuerpo, sino a un nivel más sutil, la exposición ultrasónica resulta ser dañina.

Los ultrasonidos se pueden obtener de fuentes mecánicas, electromagnéticas y térmicas. Los emisores mecánicos suelen ser todo tipo de sirenas intermitentes. Emiten vibraciones al aire con una potencia de hasta varios kilovatios a frecuencias de hasta 40 kHz. Las ondas ultrasónicas en líquidos y sólidos suelen ser excitadas por transductores electroacústicos, magnetoestrictivos y piezoeléctricos.

La industria lleva mucho tiempo fabricando dispositivos paraefectos ultrasónicos en animales, por ejemplo:

Cita

Un repelente de perros en miniatura es un dispositivo electrónico portátil (ensamblado en una carcasa de mini linterna) que emite vibraciones ultrasónicas que son audibles para los perros y no percibidas por los humanos.

Principio de operación

El dispositivo está diseñado para proteger contra el ataque de los perros: la radiación ultrasónica de cierta potencia generalmente detiene a un perro sintonizado agresivamente a una distancia de 3 a 5 metros o lo hace huir. El mayor efecto se logra cuando se expone a perros callejeros agresivos.

Especificaciones

• Tensión de alimentación (1 pila tipo 6F22 (KRONA)), V 9
• Consumo de corriente, no más, A 0,15
• Peso con pilas, no más, g 90

Como puedes imaginar, este es un juguete débil, ¡pero haremos que el dispositivo sea mucho más poderoso! Continuando con los experimentos con ultrasonido (), se realizaron una serie de mejoras y mejoras interesantes. Por lo tanto, se produjo un método revolucionario de exposición (naturalmente negativo) en un organismo vivo de dos ultrasonidosemisores con una diferencia de frecuencia de varios hercios. Es decir, la frecuencia de un emisor, por ejemplo, 20.000 Hz y el otro, 20010 Hz. Como resultado, enradiación ultrasónica superpuesta infRazvukovoe, que mejora enormemente el efecto destructivo.

El circuito es estándar, un generador en CD4069 + un amplificador en tres transistores N-P-N. Fuente de alimentación no menos de 12 V, con una corriente de hasta 1 A.

Para mejorar el efecto direccional, utilizamos resonadores de sonido cilíndricos. Su papel será desempeñado por un tubo niquelado ordinario de una aspiradora.Simplemente no estropee la aspiradora, el tubo se vende por separado en el bazar o en la tienda de repuestos.

Cortamos dos piezas a una longitud determinada experimentalmente (alrededor de un par de centímetros) y las unimos a cabezales HF del tipo 5GDV-4 o cualquier otro. Puede comprar una boquilla doble para el tubo de escape de un automóvil, la instalación es mucho más conveniente y el efecto será aún mejor.

Insertamos los altavoces de alta frecuencia en su interior, y en la parte trasera montamos la placa con la batería.

Al regresar del trabajo por la noche o deambular por callejones oscuros, existe el peligro de ser atacado por perros callejeros, cuyas mordeduras a veces son potencialmente mortales, si no se ve a un médico a tiempo. Fue para estos casos que a los cerebros humanos inteligentes se les ocurrió un repelente ultrasónico.

Los repelentes industriales tienen un esquema bastante complejo y se fabrican con componentes bastante escasos.

En este artículo, consideraremos una variante de dicho repelente utilizando la famosa serie de temporizadores 555. El temporizador, como saben, puede funcionar como un generador de pulsos rectangulares, es esta conexión la que se utiliza en el circuito.

El generador opera a una frecuencia de 20-22 kHz, como saben, muchos animales "se comunican" en el rango ultrasónico. Los experimentos han demostrado que las frecuencias de 20-25 kHz causan miedo artificial en los perros, gracias al regulador de sintonización, el generador se puede sintonizar en una frecuencia de 17-27 kHz.

El circuito en sí contiene solo 6 componentes y no causará ninguna dificultad. Es recomendable utilizar un regulador de vueltas múltiples para una sintonización más precisa a la frecuencia deseada.
El emisor piezoeléctrico se puede tomar de una calculadora o cualquier otro juguete musical, también puede usar cualquier cabezal de HF con una potencia de hasta 5 vatios, simplemente ya no tiene sentido.

El dispositivo funciona eficazmente a una distancia de 3-5 metros, ya que no hay amplificador de potencia adicional en el circuito.

Como fuente de alimentación, es conveniente utilizar una corona o cualquier otra fuente con un voltaje de 6 a 12 voltios.

Lista de radioelementos

Designacion	Tipo de	Denominación	Cantidad	Nota	Tienda	Mi cuaderno
	Temporizador y oscilador programables	NE555	1			En el bloc de notas
R1	Resistor	2,2 k ohmios	1			En el bloc de notas
R2	Resistor	1 kΩ	1			En el bloc de notas
R3	Resistencia variable	4,7 k ohmios	1			En el bloc de notas
C1	Capacitor electrolítico	10 μF	1			En el bloc de notas
C2	Condensador	10 nF	1			En el bloc de notas
	Emisor piezoeléctrico		1

Emisor de choque ultrasónico

Actuador de alarma activa

Este dispositivo está diseñado para pruebas de demostración en un entorno de laboratorio únicamente. La empresa no se hace responsable del uso de este dispositivo.

Se consigue un efecto disuasorio limitado mediante la exposición a una potente radiación ultrasónica. A intensidades fuertes, las vibraciones ultrasónicas tienen un efecto extremadamente desagradable, irritante y doloroso en la mayoría de las personas, causando fuertes dolores de cabeza, desorientación, dolor intracraneal, paranoia, náuseas, indigestión y una sensación de incomodidad total.

El generador de frecuencia ultrasónica se fabrica en D2. El multivibrador D1 genera una señal triangular que controla el barrido de la frecuencia D2. La frecuencia de modulación de 6-9 Hz se encuentra en la región de resonancia de los órganos internos.

D1, D2 - KR1006VI1; VD1, VD2 - KD209; VT1 - KT3107; VT2 - KT827; VT3 - KT805; R12 - 10 ohmios;

T1 está hecho en un anillo de ferrita М1500НМЗ 28x16x9, los devanados n1, n2 contienen cada uno 50 vueltas D 0.5.

Desactive el emisor; desconecte la resistencia R10 del condensador C1; con una resistencia recortadora R9 en pin. 3 Frecuencia D2 17-20 kHz. La resistencia R8 establece la frecuencia de modulación requerida (pin. 3 D1). La frecuencia de modulación se puede reducir a 1 Hz aumentando la capacitancia del condensador C4 a 10 μF; Conecte R10 a C1; Conecte el emisor. El transistor VT2 (VT3) está instalado en un potente radiador.

Como emisor, es mejor utilizar un cabezal piezocerámico especializado BA de producción nacional o importada, que proporciona un nivel de intensidad de sonido de 110 dB a una tensión de alimentación nominal de 12 V: puede utilizar varios potentes cabezales dinámicos de alta frecuencia (altavoces ) BA1 ... BAN, conectados en paralelo. Para seleccionar una cabeza, en función de la intensidad de ultrasonido requerida y la distancia de acción, se propone la siguiente técnica.

La potencia eléctrica media suministrada al altavoz Рср = Е2 / 2R, W, no debe exceder la potencia máxima (pasaporte) de la cabeza Рmax, W; E - amplitud de la señal en la cabeza (meandro), V; R es la resistencia eléctrica de la cabeza, Ohm. En este caso, la energía eléctrica efectivamente suministrada a la radiación del primer armónico es Р1 = 0.4 Рav, W; presión sonora Psv1 = SdP11 / 2 / d, Pa; d es la distancia desde el centro de la cabeza, m; Sd = S0. 10 (LSd / 20) Pa W-1/2; LSd - nivel de sensibilidad característica de la cabeza (valor de pasaporte), dB; S0 = 2. 10-5 Pa W-1/2. Como resultado, la intensidad del sonido I = Npsv12 / 2sv, W / m2; N es el número de cabezales conectados en paralelo, s = 1.293 kg / m3 es la densidad del aire; v = 331 m / s - velocidad del sonido en el aire. Nivel de intensidad sonora L1 = 10 log (I / I0), dB, I0 = 10-12 I m / m2.

El nivel de umbral de dolor se considera igual a 120 dB, la ruptura de la membrana timpánica se produce a un nivel de intensidad de 150 dB, la destrucción del oído a 160 dB (180 dB quema a través del papel). Productos extraños similares emiten ultrasonidos con un nivel de 105-130 dB a una distancia de 1 m.

Cuando se utilizan controladores dinámicos, puede ser necesario aumentar la tensión de alimentación para obtener el nivel de intensidad requerido. Con un disipador de calor apropiado (aguja con un área total de 2 dm2), el transistor KT827 (carcasa metálica) permite la conexión en paralelo de ocho cabezales dinámicos con una resistencia de bobina de 80 m cada uno. 3GDV-1; 6GDV-4; 10GI-1-8.

Diferentes personas toleran la ecografía de diferentes maneras. Los jóvenes son más sensibles a la ecografía. Es cuestión de gustos si elige una radiación de sonido potente en lugar de un ultrasonido. Para hacer esto, es necesario aumentar diez veces la capacidad de C2. Si lo desea, puede desactivar la modulación de frecuencia desconectando R10 de C1.

Con el aumento de la frecuencia, la eficiencia de la radiación de algunos tipos de emisores piezoeléctricos modernos aumenta drásticamente. Con un funcionamiento continuo durante más de 10 minutos, es posible el sobrecalentamiento y la destrucción del cristal piezoeléctrico. Por lo tanto, se recomienda elegir una tensión de alimentación inferior a la nominal. El nivel requerido de intensidad de sonido se logra encendiendo varios emisores.

Los emisores ultrasónicos tienen un patrón de directividad estrecho. Cuando se usa un actuador para la protección de habitaciones grandes, el emisor apunta en la dirección de la supuesta intrusión.

Tomado de http://patlah.ru/etm/etm-11/e-shokeri/e-shokeri/e-shok-09.html

"Enciclopedia de tecnologías y técnicas" Patlakh V.V. 1993-2007

Facultad de medicina

Curso 1

1 semestre

1 corriente

Conferencia número 5

"Ultrasonido"

Compilado por: Babenko N.I.

2010 r.

Ultrasonido y su recepción. Emisores de ultrasonidos.

Los ultrasonidos son vibraciones mecánicas con una frecuencia de más de 20.000 Hz, que se propagan en medios elásticos en forma de ondas longitudinales. Las fuentes de ultrasonido son:

1. Natural:

2. Artificial:

transductores acústico-mecánicos;

transductores electroacústicos (piezoeléctricos, magnetostrictivos).

Las fuentes naturales de ultrasonido son fuentes no creadas por manos humanas y que existen de forma independiente en la naturaleza.

Manantiales vivos: saltamontes, grillos, peces, murciélagos, delfines. Fuentes inanimadas: viento, deslizamientos de tierra en las montañas, terremotos.

Las fuentes artificiales de ultrasonido se denominan transductores acústicos porque convierten la energía mecánica o eléctrica en energía de vibraciones ultrasónicas.

Los transductores acústico-mecánicos son transductores en los que se producen vibraciones ultrasónicas cuando se interrumpe el flujo de un líquido o gas. Ejemplos: silbato Galton, sirena ultrasónica.

Los transductores electroacústicos son transductores en los que se producen vibraciones ultrasónicas cuando se actúan sobre algunas sustancias mediante campos eléctricos o magnéticos alternos.

Los transductores piezoeléctricos (piezo - presión) son transductores que utilizan el fenómeno del efecto piezoeléctrico inverso para obtener ultrasonido.

El efecto piezoeléctrico puede ser directo e inverso.

El efecto piezoeléctrico directo consiste en la aparición de cargas en la superficie de algunos cristales (piezodielectricos) bajo la acción de esfuerzos mecánicos (compresión, tensión, flexión). Figura 1.

Con efecto piezoeléctrico directo:

la cantidad de carga en la superficie es proporcional a la tensión mecánica aplicada;

el signo de la carga está determinado por la dirección de la acción mecánica.

tensión de compresión sin impacto

El efecto piezoeléctrico inverso es el fenómeno de un cambio en el tamaño (deformación) de un dieléctrico cuando se coloca en un campo eléctrico alterno.

Las sustancias con propiedades piezoeléctricas pronunciadas se denominan piezoeléctricas o piezodielectricas: sal de Rochelle, titanato de bario, cuarzo.

Los transductores magnetoestrictivos son transductores que utilizan el fenómeno de magnetostricción para generar ultrasonido. La magnetostricción es el fenómeno de un cambio en la forma (tamaño) de algunas sustancias ferromagnéticas bajo la influencia de un campo magnético alterno.

Estas sustancias incluyen:

Níquel y sus aleaciones;

Cobalto y sus aleaciones;

Las ferritas son compuestos cerámicos a base de óxidos de hierro, níquel, zinc.

Se coloca una sustancia en forma de varilla dentro de la bobina. Cuando la bobina se conecta a una fuente de tensión eléctrica alterna de frecuencia ultrasónica, la corriente eléctrica actúa sobre la varilla con su componente magnético y provoca su deformación (alargamiento) a la frecuencia de la corriente. Figura 2

Hace unos días recibí otro pedido. El comprador quería encargar un potente cañón ultrasónico para combatir a los jóvenes borrachos, para quienes el día comienza por la noche cuando toda la gente normal está dormida. Sin pensarlo dos veces, elegí un esquema probado de un potente emisor ultrasónico. La pistola en sí está construida sobre un solo microcircuito lógico estándar.

Literalmente, cualquier microcircuito similar que contenga 6 inversores lógicos servirá. En nuestro caso, se utilizó un microcircuito CD4049 (HEF4049), que se puede reemplazar con éxito por uno doméstico: K561LN2, solo debe prestar atención al pinout, ya que K561LN2 difiere del utilizado en algunas conclusiones.

Dado que el circuito es bastante simple, se puede implementar en una placa de pruebas o con bisagras. El amplificador se ensambla en pares complementarios de KT816 / 817, debido al uso de estas teclas, la potencia de nuestra pistola es de 10-12 vatios.

Como emisor, es deseable utilizar cabezales de alta frecuencia del tipo 10 GDV o importados; no es recomendable utilizar un emisor piezoeléctrico.

El caso, de un transformador electrónico chino de 10-50 vatios, tuvo que ser rehecho, ya que la placa no encajaba.

El capacitor de 1.5nF es responsable de la frecuencia (que luego fue reemplazada por 3.9 nF, ya que con el capacitor indicado en el circuito, el límite de frecuencia más bajo es exactamente 20kHz, y con tal reemplazo, la frecuencia se puede ajustar dentro de 10-30kHz ) y una resistencia variable (como resultado, el ajuste lo hace girando esta resistencia).

Las resistencias de base se pueden reemplazar con resistencias de 2.2k ohmios, que son más comunes que las que se muestran en el diagrama. Este emisor está alimentado por una fuente de alimentación estabilizada de 5 voltios con una corriente de 1 A (rango de voltaje de suministro de 3.7-9 voltios).