УЛЬТРАЗВУК ПРОТИВ ГРЫЗУНОВ

Среди упругих колебаний воздуха особый интерес к себе издавна вызывает невоспринимаемый человеческим ухом ультразвук (от латинского ultra — далее, более, сверх), нижним пределом частот для которого принято считать 20 кГц. Насекомые, летучие мыши и даже китообразные успешно используют этот природный дар: одни для общения, другие для охоты, третьи для локации местности и обхода препятствий в условиях недостаточной видимости. Присматриваясь к роли ультразвука в мире животных, человек берет некоторые из выявленных «патентов» природы себе на вооружение. В частности, использует «беззвучный» свисток. Охотник дует в него, и на этот зов, многими совершенно неслышимый, из чащи вдруг появляется собака, адекватно воспринимающая подаваемые таким свистком команды.

Не менее популярны и ультразвуковые эхолоты, к аналогам которого можно смело отнести и «локаторы» китообразных и летучих мышей. Посылая с помощью данного прибора, а затем принимая отраженные от дна ультразвуковые импульсы капитан судна получает оперативную информацию о глубинах водоема.

Находится для ультразвука и другая работа. В химии, например, зто получение мелкодисперсных эмульсий, в медицине — исследование внутренних органов, в металлодефектоскопии — обнаружение скрытых раковин и трещин в отливках деталей. Любители научно-популярных телепрограмм помнят, наверное, показанный по центральному телевидению эффектный опыт, где мирно стоящая чашка вдруг разлетается на куски, и разъяснение: такое разрушение возникает при совпадении частоты ультразвукового облучения с резонансной частотой хрупкого сосуда и что провоцируемые ультразвуком микровзрывы перспективно использовать для очистки тех или иных поверхностей.

Способ получения звучащей воздушной струи в лабораторных условиях (а) и работающая на том же принципе сирена (б) как источник колебаний воздуха с частотами, кратными произведению количества отверстий на число оборотов диска в секунду

Фильтр для борьбы с самовозбуждением усилителя электрических сигналов на ультразвуковых частотах

Любопытен нетрадиционный способ получения ультразвука периодическим прерыванием узконаправленного потока воздуха вращающимся диском со множеством отверстий по окружности. Когда струя пресекается набежавшей стенкой, за нею образуется разрежение, тут же заполняемое окружающим воздухом.

Спектр возникающих при этом колебаний воздуха содержит в себе множество частот, кратных основной (единица измерения — Гц), которая определяется произведением количества отверстий в диске на скорость его вращения (об/сек). Присутствует здесь, разумеется, и ультразвук, который можно использовать для разных целей, включая борьбу с вредоносными грызунами (есть сведения, что мыши и крысы, привыкая к монотонным ультразвуковым колебаниям, не переносят периодического изменения частоты в пределах 25—50 кГц).

А вот пример негативного действия ультразвука. С ним приходится сталкиваться при эксплуатации устройств, имеющих радиоэлектронные каскады с большим коэффициентом усиления, когда заявляет о себе так называемая паразитная обратная связь входа и выхода. В результате появляется не только частично воспроизводимый излучателем ультразвук, от которого у людей начинают болеть уши, но и скрытая, никак не воспринимаемая человеком перегрузка радиоэлектронных узлов, грозящая выходом их из строя. Столь нежелательное действие паразитной емкости нейтрализуют, вводя в общую цепь питания квскадов специальные (например, резисторно-конденсатор-ные) фильтры RфСфRф.

Небезуспешными оказываются радиоэлектронные методы и при решении других, не только технических проблем. Например, в борьбе с уже упоминавшимися грызунами, используя их специфическую реакцию на ультразвук. Читателям журнала — любителям мастерить все своими руками можно рекомендовать одну из таких противомыши-ных (противокрысиных) конструкций: автопереключаемый ультразвуковой излучатель.

Принципиальная электрическая схема и монтажная плата самодельного ультразвукового излучателя «Антигрызун»

Самодельный прибор «Антигрызун» содержит два генератора электрических колебаний, мощный выходной каскад и электродинамический излучатель ультразвуковых колебаний, «раскачивающий» окружающую воздушную среду. Основной генератор, работающий в ультразвуковой области, построен по схеме симметричного мультивибратора на транзисторах VT1—VT2. Соответствующая частота переключений задается величинами емкости конденсаторов С1 и С2, а также сопротивлением пар резисторов R2— R3 и R4—R5. При соблюдении номиналов, указанных на принципиальной электрической схеме, она приблизительно равна 25 кГц. Однако если резисторы R3 и R4 закоротить, частота вырастет вдвое. Этим и «занимается» с периодичностью примерно семь раз в секунду второй генератор, собранный на транзисторах VT3—VT4.

Подъемы и спады напряжения на коллекторе VT4 управляют транзистором VT5, отпирая и запирая его. Открытый переход коллектор-эмиттер этого полупроводникового триода шунтирует (через диоды VD1 и VD2) резисторы R3 и R4, отчего частота основного генератора возрастает. Однако переключения транзистора VT5 происходят не скачками, а постепенно. Благодаря интегрирующей цепочке R11С5 получается своего рода «прогулка» по диапазону от 25 до 50 кГц.

С теми же частотами переключаются работающие в ключевом режиме транзисторы VT6—VT9 выходного каскада, управляемые чередующимися импульсами на коллекторах VT1 и VT2. Высокий уровень напряжения на нагрузке VT1 отпирает транзистор VT9, а низкий уровень на выходе VT2 — транзистор VT6. В результате ток от источника питания протекает в одном полупериоде генератора через ВА1 снизу вверх, а в другом, когда открыты VT7 и VT8, в обратном направлении, заставляя динамическую головку работать в несвойственной для нее части ультразвукового диапазона.

Детали для сборки такого излучателя требуются самые распространенные. В частности, резисторы МЛТ-0,25 и конденсаторы КЛС (С1, С2), К73-11 (С5, С6), К50-20 (С7). В качестве излучателя подходит «высокочастотная» динамическая головка типа ЗГДВ-1.

Все детали устройства, за исключением мощных транзисторов VT6—VT9, монтируются на псевдопечатной (прорезной) плате из односторонне фоль-гированного стеклотекстолита толщиной 1,5—2 мм. Транзисторы VT6—VT9 используются с радиаторами прямоугольной формы, которые крепятся либо на монтажной плате, либо устанавливаются прямо на корпусе прибора, исключая электрическое соединение радиаторов между собой.

Пробные пуски ультразвукового излучателя можно проводить, питая его от шести последовательно соединенных гальванических элементов. В штатном режиме прибор работает непрерывно, поэтому для питания следует использовать выпрямитель с фильтром, рассчитанный на ток нагрузки 2,5—3 А при напряжении 9 В.

П. ЮРЬЕВ