Главная > Электросхемы > Схема ультразвукового генератора

Схема ультразвукового генератора

Практическое использование ультразвука нашло широкое применение во многих областях человеческой деятельности. В зависимости от частоты колебаний ультразвук может разрушать, разделять, нагревать, плавить, отражаться, и при этом оставаться неслышимым для человека. Несмотря на то что ультразвуковые колебания открыты человеком очень давно, применять его начали сравнительно недавно, не считая свисток Гальтона, который с 1883 года использовался для подачи сигнала охотничьим собакам.

Применение ультразвука

Сегодня ультразвук используется как минимум в 11 направлениях:

  • Медицина: диагностика, терапия.
  • Промышленность (резка).
  • Климатическая техника.
  • Приготовление смесей (гомогенизация).
  • В биологии (разделение клеток).
  • Для очистки воды (кавитационная эрозия).
  • Эхолокация.
  • Расходометрия.
  • Дефектоскопия.
  • Ультразвуковая сварка.
  • Гальванотехника.

В повседневной жизни практически каждый человек сталкивался с ультразвуковой техникой. Это УЗИ, эхолот, ультразвуковой увлажнитель воздуха, табулятор и др.  Частотой колебаний ультразвуковых волн считается от 20 КГц, что за краем восприятия человеческого слуха. Тем не менее многие животные его слышат, подают друг другу сигналы и даже используют для эхолокации.

Современные источники ультразвука

Не считая природных источников, в современной ультразвуковой технике используются генераторы ультразвука. Такой генератор состоит из трех основных узлов – это задающий генератор высоких частот, усилитель и излучатель. Для наглядности можно рассмотреть устройство ультразвукового увлажнителя воздуха. В данной технике, кроме ультразвукового генератора, применяется нагнетатель (вентилятор центробежного типа). Ультразвук разбивает воду на мелкую дисперсию, а вентилятор выдувает ее через сопло. На фото показаны главные элементы схемы.

Элементы схемы ультразвукового генератора

Справа вверху излучатель, внизу задающий генератор, слева внизу усилитель с регулятором мощности, а слева вверху вентилятор.

Коммутируются элементы следующим образом.

Схема ультразвукового генератора

В заводских моделях схема ультразвукового генератора и пьезокерамический излучатель компактно устроены на одной плате.

Принципиальная схема выглядит так.

Схема ультразвукового генератора

Еще одним наглядным примером является схема ультразвукового генератора на 40 КГц, предназначенного для отпугивания грызунов.

схема ультразвукового генератора на 40 КГц

Если для увлажнителя частота ультразвука составляет 1,7 МГц, то здесь при частоте всего 40КГц в качестве излучателя можно применить высокочастотный динамик 4ГД-1.

Похожая схема для табулятора (ультразвукового ингалятора)

Схема ультразвукового табулятора

Усилитель

Выходной каскад изготавливается на силовых транзисторах и в зависимости от мощности УЗ-генератора может быть выполнен по двухтактной схеме, по схеме полумоста или по мостовой.

Двухтактный до 100 Вт

Схема двухконтактного усилителя

В данной схеме напряжение питания выбирается по условию Е< Uk/2.

Где Е- напряжение питания.

Uk-максимально допустимое напряжение на коллекторе (или стоке) транзистора.

Полумостовой до 300 Вт

Схема полумостового ультразвукового генератора

Здесь источник питания подключен к мосту, где транзисторы подключаются между точками, обозначенными на схеме «вг». При этом выходной транзистор подключен к точкам «аб». На транзисторы Т1 и Т2 подаются импульсы возбуждения в противофазе с трансформатора Тр1. Так как на транзисторе падает напряжение питания Е, требуется чтобы Е< Uk.

Мостовой более 300 Вт

УЗ генератор мощностью больше 300 ватт

Здесь выходной каскад УЗ-генератора выполнен из четырех транзисторов. Выходной транзистор подключен в диагональ «вг», а источник питания – «аб». Напряжение базы подается на плечи моста Т1-Т4 так, что когда Т1 и Т3 открыты, то Т2 и Т4 закрыты и потом наоборот. Это переключение приводит к четырехкратному повышению выделяемой мощности в нагрузке по сравнению с мощностью отдаваемой одним транзистором. Напряжение питания выбирается из условия Е < Uk.

Сложение мощностей

Эта схема применяется для больших мощностей

Схема ультразвукового генератора

Схема работает по принципу сложения мощности полумостовых ячеек. Количество ячеек может быть разным и чем их больше, тем выше выходная мощность. Суммирование мощности происходит на выходном трансформаторе Тр2. Напряжение питания для данной схемы выбирается из условия Е< n*Uk.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.