Серед пружних коливань повітря особливу увагу здавна привертає несприйнятний людським вухом ультразвук (від латинського ultra — далі, більше, понад), нижньою межею частот для якого прийнято вважати 20 кГц. Комахи, кажани та навіть китоподібні успішно використовують цей природний дар: одні для спілкування, інші для полювання, треті для локації місцевості та обходу перешкод за умов недостатньої видимості.
Придивляючись до ролі ультразвуку в світі тварин, людина бере собі на озброєння деякі з виявлених «патентом» природи. Зокрема, використовує «беззвучний» свисток. Мисливець дме в нього, і на цей поклик, багатьом зовсім нечутний, з хащі раптом з’являється собака, яка адекватно сприймає команди, що подаються таким свистком.
Не менш популярні й ультразвукові ехолоти, до аналогів яких можна сміливо віднести й «локатори» китоподібних та кажанів. Надсилаючи за допомогою цього приладу, а потім приймаючи відбиті від дна ультразвукові імпульси, капітан судна отримує оперативну інформацію про глибини водойми.
Знаходиться для ультразвуку й інша робота. У хімії, наприклад, це отримання дрібнодисперсних емульсій, у медицині — дослідження внутрішніх органів, у металодефектоскопії — виявлення прихованих раковин і тріщин у виливках деталей. Любителі науково-популярних телепрограм пам’ятають, мабуть, ефектний дослід, показаний по центральному телебаченню, де мирно стояча чашка раптом розлітається на шматки, та пояснення: таке руйнування виникає при збігу частоти ультразвукового опромінення з резонансною частотою крихкої посудини і що спровоковані ультразвуком мікровибухи перспективно використовувати для очищення тих чи інших поверхонь.
Цікавий нетрадиційний спосіб отримання ультразвуку періодичним перериванням вузьконаправленого потоку повітря диском, що обертається, з безліччю отворів по колу. Коли струмінь перетинається набіглою стінкою, за нею утворюється розрідження, яке тут же заповнює навколишнє повітря.
Спектр коливань повітря, що при цьому виникають, містить безліч частот, кратних основній (одиниця виміру — Гц), яка визначається добутком кількості отворів у диску на швидкість його обертання (об/с). Присутній тут, звісно, і ультразвук, який можна використовувати для різних цілей, зокрема для боротьби зі шкідливими гризунами (є відомості, що миші й щури, звикаючи до монотонних ультразвукових коливань, не переносять періодичної зміни частоти в межах 25—50 кГц).
А ось приклад негативної дії ультразвуку. З ним доводиться стикатися при експлуатації пристроїв з радіоелектронними каскадами з великим коефіцієнтом підсилення, коли дає про себе знати так званий паразитний зворотний зв’язок входу та виходу. В результаті з’являється не лише частково відтворюваний випромінювачем ультразвук, від якого у людей починають боліти вуха, але й приховане, ніяк не сприймане людиною перевантаження радіоелектронних вузлів, що загрожує їхнім виходом з ладу. Таку небажану дію паразитної ємності нейтралізують, вводячи в загальний ланцюг живлення каскадів спеціальні (наприклад, резисторно-конденсаторні) фільтри RфCфRф.
Незмарними виявляються радіоелектронні методи й при вирішенні інших, не лише технічних проблем. Наприклад, у боротьбі з уже згаданими гризунами, використовуючи їхню специфічну реакцію на ультразвук. Читачам журналу — любителям майструвати все власними руками можна порекомендувати одну з таких протимишиних (протищурних) конструкцій: автоперемиканий ультразвуковий випромінювач.
Саморобний прилад «Антигризун» містить два генератори електричних коливань, потужний вихідний каскад та електродинамічний випромінювач ультразвукових коливань, що «розгойдує» навколишнє повітряне середовище. Основний генератор, що працює в ультразвуковій області, побудований за схемою симетричного мультивібратора на транзисторах VT1—VT2. Відповідна частота перемикань задається величинами ємності конденсаторів С1 та С2, а також опором пар резисторів R2—R3 та R4—R5. За дотримання номіналів, зазначених на принциповій електричній схемі, вона приблизно дорівнює 25 кГц. Однак якщо резистори R3 та R4 замкнути, частота зросте вдвічі. Саме цим і «займається» з періодичністю приблизно сім разів на секунду другий генератор, зібраний на транзисторах VT3—VT4.
Підйоми та спади напруги на колекторі VT4 керують транзистором VT5, відмикаючи та замикаючи його. Відкритий перехід колектор-емітер цього напівпровідникового тріода шунтує (через діоди VD1 та VD2) резистори R3 та R4, через що частота основного генератора зростає. Однак перемикання транзистора VT5 відбуваються не стрибками, а поступово. Завдяки інтегруючому ланцюжку R11C5 виходить своєрідна «прогулянка» по діапазону від 25 до 50 кГц.
З тими ж частотами перемикаються працюючі в ключовому режимі транзистори VT6—VT9 вихідного каскаду, керовані чергуючими імпульсами на колекторах VT1 та VT2. Високий рівень напруги на навантаженні VT1 відмикає транзистор VT9, а низький рівень на виході VT2 — транзистор VT6. В результаті струм від джерела живлення протікає в одному напівперіоді генератора через ВА1 знизу вгору, а в іншому, коли відкриті VT7 та VT8, у зворотному напрямку, змушуючи динамічну головку працювати в невластивій для неї частині ультразвукового діапазону.
Деталі для збирання такого випромінювача потрібні найпоширеніші. Зокрема, резистори МЛТ-0,25 та конденсатори КЛС (С1, С2), К73-11 (С5, С6), К50-20 (С7). Як випромінювач підходить «високочастотна» динамічна головка типу ЗГДВ-1.
Усі деталі пристрою, за винятком потужних транзисторів VT6—VT9, монтуються на псевдодрукованій (прорізній) платі з одностороннього фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5—2 мм. Транзистори VT6—VT9 використовуються з радіаторами прямокутної форми, які кріпляться або на монтажній платі, або встановлюються прямо на корпусі приладу, виключаючи електричне з’єднання радіаторів між собою.
Пробні пуски ультразвукового випромінювача можна проводити, живлячи його від шести послідовно з’єднаних гальванічних елементів. У штатному режимі прилад працює безперервно, тому для живлення слід використовувати випрямляч з фільтром, розрахований на струм навантаження 2,5—3 А при напрузі 9 В.
«Моделіст-конструктор» № 4’2001, П. ЮР’ЄВ