Фазер болевого поля – ЧАСТЬ 1

November 18, 2011 by admin Комментировать »

Данный проект показывает, как изготовить направленный ручной прибор, способный отгонять во время прогулки агрессивных диких и домашних животных (рис. 27.1). Это устройство вырабатывает звуковые колебания с высоким уровнем давления на частотах в основном выше уровня человеческого восприятия, которые лежат в диапазоне от 20 кГц и выше. Этот звук болезнен для многих животных, поскольку их слух чувствительней человеческого. Прибор можно настроить и таким образом, что он будет вызывать очень неприятные ощущения у находящегося вблизи человека.

Рис. 27.1. Фазер болевого поля


Устройство размещено в прочном, легком, пластичном корпусе цилиндрической формы из PVC (поливинилхлорида) и похоже на большой лучевой пистолет-блайзер из фантастических фильмов[22]. Органы управления выходным сигналом расположены на задней панели, а элементы батареи питания – в рукоятке. Рассчитывайте потратить около 25 долларов на изготовление этого ультразвукового оружия. Все детали доступны в готовом виде, дефицитные детали можно приобрести через сайт www.amasingl.com.

Внимание! Воздействие звуковым сигналом частотой ниже 20 кПд при уровне звукового давления 105 дБ более 1 ч может вызвать повреждение органов слуха[23].

Данный проект показывает, как изготовить использующий низковольтное батарейное питание направленный источник непрерывных регулируемых по частоте и времени ультразвуковых излучений. Выходной уровень ультразвукового давления устройства составляет 125 дБ. Частота программируется или постоянно меняется с заданной внутренними настройками скоростью и может находиться в диапазоне звуковых частот 5-20 кГц. Прибор предназначен в первую очередь для практических целей защиты от нападения различных животных или обучения животных на уровне инстинктов, но может применяться в научных целях при проведении исследований по изучению поведения животных, в акустических экспериментах или как источник интенсивных направленных ультразвуковых колебаний для других научных или лабораторных целей. Устройство является прекрасным средством для использования в сельском или приусадебном хозяйстве, для борьбы с грызунами: мышами, крысами и зайцами, которые любят лакомиться корой плодовых деревьев в зимнее время и т.д. Известно, что грызуны уничтожают до 10% урожая при хранении зерновых.

Использовать устройство следует осознанно, не относитесь к нему как к игрушке. Необходимо соблюдать осторожность, поскольку воздействие прибора вызывает у большинства людей головную боль, тошноту, раздражительность (особенно у молодых женщин). Применять прибор в работе с собаками и,другими животными также следует разумно во избежание неприятных последствий.

Внимание! Ни при каких обстоятельствах не направляйте прибор на уши или голову человека с близкого расстояния, это может вызвать очень неприятные ощущения и нанести вред органам слуха.

Принципиальная схема устройства

Таймер IC2 подключен по схеме стабильного мультивибратора, работающего в режиме свободных колебаний, частота которого изменяется переменным сопротивлением R9 (рис. 27.2). Резистор R10 задает диапазон изменения перемененного

Рис. 27.2. Принципиальная схема фазера болевого поля

сопротивления R9. Конденсатор С5, сопротивление R9 и резистор R10 определяют диапазон частот прибора. Прямоугольный выходной сигнал с вывода 3 схемы IC2 через резистивную схему поступает на усилитель мощности, в качестве которого выступает полевой транзистор Q2. Сток Q2 смещается по постоянному току дросселем резонатора L1.

Прямоугольный выходной сигнал подается на преобразователь TD1 и в параллельно соединенные резонансные катушки L2 и L3. Резонанс, возникающий в цепи из собственной емкости катушек, настроечного конденсатора С8 и индуктивности, вызывает синусоидальный сигнал с пиком около 25 кГц или около верхнего предела изменения частот, заданного при настройке. За счет усиления на Q2 изменение напряжения в данном синусоидальном сигнале в несколько раз больше изменений напряжения в исходной прямоугольной волне. Преобразователь TD1 может использовать эти пиковые напряжения для генерации звуков с высоким уровнем давления без превышения уровня эквивалентного напряжения прямоугольных волн.

Таймер IC1 также подключен по схеме второго стабильного мультивибратора и используется для выработки качающегося напряжения, необходимого для модулирования частоты IC2. Период повторения качаний контролируется резистором R2, резистор R3 ограничивает диапазон периода повторения.

Питание для устройства подается от батареи В1 и кнопочного переключателя S1. Конденсатор С6 обеспечивает обратный провод выходного сигнала переменного тока. Питание на запускающие схемы IC1, IC2 подается через развязывающую цепь, состоящую из резистора R7 и конденсатора СЗ.

Порядок сборки устройство

При сборке фазера выполните следующие действия:

1. Разложите и идентифицируйте по назначению и номиналам все компоненты и детали, сверьте их со спецификацией (табл. 27.1).

Таблица 27.1. Спецификация фазера болевого поля

Обозначение

Кол-во

Описание

№ в базе данных

R1,R6, R8.R12

4

Резистор 1 кОм, 0,25 Вт (коричневый-черный-красный)

 

R2/S12

1/1

Переменный резистор 500 кОм -1 МОм, 17 мм / переключатель 500 кОм -1 МОм, 17 мм

 

R3

1

Резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт (красный-красный-красный)

 

R4.R5

 

Резистор ЮкОм, 0,25 Вт (коричневый-черный-оранжевый)

 

R7

1

Резистор 10 Ом, 0,25 Вт (коричневый-черный-черный)

 

R9

1

Переменный резистор 10 кОм, 17 мм

 

R10

1

Горизонтальный переменный резистор 5 кОм горизонтальной установки

 

R13

1

Резистор 30 Ом, 3 Вт (оранжевый-черный-черный)

 

С1.С4

 

Дисковый конденсатор 0,01 мкФ, 50 В

 

С2

1

Вертикальный электролитический конденсатор 10 мкФ, 25 В

 

сз

1

Вертикальный электролитический конденсатор 100 мкФ, 25 В

 

С2

 

Вертикальный электролитический конденсатор 10 мкФ, 25 В

 

С5

1

Полиэфирный пленочный конденсатор 0,01 мкФ, 50 В

 

С6

1

Вертикальный электролитический конденсатор 1000 мкФ, 25 В

 

С8

1

Дисковый конденсатор 0,01 мкФ, 2 кВ

 

L1

1

Индуктор с сердечниками 2 Hitachi 30.48 Е и соответствующей бобиной, как показано на рис. 27.4

IUPPP1L1

L2.L3

2

Индуктивная катушка 1 мГн на месте R15 и R16, как показано на РСВ

HJ1MH

L1

 

Индукторе сердечниками 2 Hitachi 30.48 Е и сек л i «тспующей бобиной, как показано на рис. 27.4

IUPPP1L1

Q1

1

р-п-р транзистор GP PN2907 GP

 

02

1

Транзистор полевой n-канальный IR530 или IR540 (MOSFET) с каналом типа п или IR530 или 540

 

IC1.IC2

2

Таймер 555 в корпусе DIP 555

 

HS1

1

Скоба ЮТ00ПДО для тракэисторое Q1 ,Q2, показанная на рис. 27.4

 

SW1/NUT

1

Винт и гайка 6-32 х V* дюйма

 

CL1

1

Пружинный зажим для батарей 9 В

 

ВН1

1

Держатель для 8 ячеек АА1,5 В (В1)

 

S1

1

Кнопочный переключатель SPST

 

РСРРР1IUPCSONIC1

Печатная плата РСВ или перфорированная макетная

 

 

 

плата с перфорацией отверстий шагом 0,25 см

 

TD1IUMOTRAN

1

Поляризованный пьезоэлектрический преобртэ. *\тгиль 130 дБ

 

WR1

90 см

Витой виниловый провод #24, красный и синий

 

WR2

150 см

Обмоточный провод #24 для намотки L1

 

САР1

1

Пластиковая крышка 4,76 см (А1 3/в)

 

Таблица 27.1. Спецификация фазера болевого поля

Обозначение

Кол-во

Описание

№ в базе данных

САР2, САРЗ

2

Пластиковая крышка 8,89 см (A31/г), как показано на рис. 27.5

 

RP1

1

Алюминиевый квадрат #22-24со стороной 7,94 см, как показано на рис. 27.5

 

EN1

1

Трубка из PVC 17,78 см длиной с внешним диаметром 8,89 см, как показано на рис. 27.5

 

HAND1

1

Трубка из PVC15,24 см длиной с внешним диаметром 4,76 см, как показано на рис. 27.5

 

2. Сборка устройства при использовании печатной платы с разводкой печатными проводниками РСВ, которую можно приобрести через сайт www.amasingl.com, показана на рис. 27.3. Плату РСВ можно купить как опцию для недостаточно подготовленных или нетерпеливых любителей, а опытные любители могут использовать макетную плату с перфорацией отверстий и соединять компоненты между собой согласно принципиальной схеме гибким проводом. Используйте расположение компонентов на рис. 27.3 как образец для определения места расположения компонентов на вашей макетной плате и соединения их между собой по схеме. Отдельные выводы компонентов будут использоваться в качестве

Рис. 27.3. Сборка устройства с использованием печатной платы

точек соединения. Проведите установку компонентов в отверстия макетной платы, но пока не отрезайте их выводы, а лучше временно загните, чтобы предотвратить выпадение компонентов из платы. Если вы используете плату РСВ, можно пропустить этот этап.

3. Перед сборкой выполняется подготовительная работа по изготовлению теплоотвода для транзистора Q2 в виде скобы из алюминиевой пластинки 1,9×5,08×0,16 см. Согните ее посередине под углом 90° и просверлите отверстие для винта и гайки SW1 /NU1. Затем установите Q2 на теплоот- вод, как показано на рис. 27.4.

Рис. 27.4. Сборка индуктивности L1 и теплоотвода HS1 для транзистора Q2

4. Порядок установки и пайки компонентов на плату лучше проводить в следующей последовательности:

–           вставьте и проведите пайку выводов постоянных резисторов мощностью рассеяния 0,25 Вт: Rl, R6, R8, R12; R3; R4, R5; R7;

–           затем проведите аналогичную операцию с постоянным резистором на 3 Вт – R10 и переменным сопротивлением R13;

–           установите управляющие переменные сопротивления R2/S2 и R9 на плату, причем эти резисторы располагаются перпендикулярно плате как можно ближе к ее поверхности. Пайку выводов ведите короткими гибкими проводами. Одни концы проводов припаяйте к выводам резисторов, а другие – к ближайшим металлизированным отверстиям платы рядом с соответствующими выводами резисторов R2/S2 и R9. Резистор R2 совмещен в корпусе с выключателем S2. Это удобно. Обратите внимание, что Rl 1 и R14 в данной схеме не используются, а места под установку резисторов, обозначенные R16 и R17, используются под

установку индуктивностей L2 и L3. Плата универсальная и используется в других проектах, поэтому возможны перестановки;

–           вставьте и припаяйте выводы неэлектролитических конденсаторов С1, С4, С5, С8 к металлизированным отверстиям, в которые вставлены выводы конденсаторов;

–           вставьте электролитические конденсаторы С2, СЗ и С6, соблюдая полярность (знак «+» на корпусе конденсатора), и припаяйте к металлизированным отверстиям, в которые вставлены выводы конденсаторов;

–           обратите внимание, что С7 в данной схеме не используется;

–           вставьте и запаяйте выводы полупроводниковых транзисторов Q1, Q2, микросхем IC1, IC2. Обратите внимание, что Q2 установлен на теплоотвод HS1 с помощью винта и гайки SW1 /NU1;

–           вставьте две проволочные перемычки;

–           вставьте и запаяйте выводы двух катушек 1 мГн вместо R15 и R16;

–           вставьте красный провод CL1 и провод 25 см для S1, как показано на рисунке;

–           вставьте два провода 25 см для преобразователя TD1.

5.         Соберите катушку дросселя L1, намотав 50 витков обмоточного провода #24 на нейлоновую бобину как можно ровнее. Оставьте по пять сантиметров с каждого конца, зачистите их и облудите припоем для надежного соединения со схемой. Соберите Ш-образный сердечник (см. рис. 27.4). Проложите с каждой стороны полоски из картона 0,008 см, итого 0,016 см. Если у вас есть комбинированный прибор – мультиметр, измерьте индуктивность, которая должна составлять 1,5 мГн.

6.         Подключите катушку и прикрепите ее к плате с помощью силиконовой резины RTV или другого подходящего адгезива для приклеивания.

7.         Подключите предварительно все провода к TD1, SI, CL1.

8.         Проверьте все соединения на возможные замыкания паяных соединений и проволочных мостов, некачественную пайку, соответствие номиналов компонентов спецификации, расположение и ориентацию Ql, Q2, СЗ, С6, расположение и ориентацию IC1, IC2 в соответствии с ключом (выемка с одной стороны микросхемы, и слева от него находится вывод 1 микросхемы, указывающий начало нумерации выводов микросхемы).

Предварительные электрические испытания

Для проведения испытаний вашего устройства выполните следующие действия:

1. Поверните оси переменных сопротивлений до упора по часовой стрелке. Установите последовательно 8 элементов питания АА в держатель в рукоятке ВН1, как показано на рис. 27.5.

Имейте в виду, что использование лабораторного регулируемого источника питания, способного обеспечивать 12 В, 1А постоянного тока, совмещенным

Рис. 27.5. Окончательный вид устройства в разобранном виде

хотя бы со стрелочными вольтметром и амперметром, может значительно облегчить выполнение остальных этапов и проверку работы аналогичных устройств.

2. Нажмите кнопку S1, и вы услышите громкий, пронзительный звук из TD1. Измерьте ток нагрузки батареи, подключившись амперметром последовательно с батареей. Амперметр будет показывать ток нагрузки в 300-400 мА.

3.         Поверните ось против часовой стрелки R9 и заметьте, что по мере вращения R9 частота увеличивается до верхнего звукового диапазона, поднимаясь затем выше уровня восприятия человеком (от 20 кГц). Затем измерьте ток, ток нагрузки уменьшился и стал 100-200 мА.

4.         Если у вас есть осциллограф, вы можете наблюдать форму волны (см. рис. 27.2).

5.         Включите регулятор качания частоты R2/S2 и наблюдайте, как изменяется модулирование частоты при использовании этого регулятора.

Внимание! Будьте осторожны, поскольку некоторые величины частоты кочания могут вызвать эпилептические припадки и другие нежелательные эффекты у людей со слабым здоровьем. Частоту качания 7-20 Гц следует использовать с осторожностью[24].

Окончательная сборка

Завершающие этапы заключаются в следующем:

1.         Вырежьте заднюю панель из алюминия 8,26×8,26 см. Выполните отверстия для органов управления (см. рис. 27.5).

2.         Изготовьте крышки САР2 и САРЗ из пластиковых крышек 8,9 см. Поместите крышки на трубку корпуса и вырежьте центральную часть, используя внутренние стенки в качестве направляющих. Эти крышки будут удерживать преобразователь и заднюю панель внутри корпуса.

3.         Изготовьте EN1 и HAND1 из материалов, указанных в спецификации. Проделайте отверстие в основном корпусе для рукоятки. Отверстие должно обеспечивать плотное прилегание. Склейте эти части вместе.

4.         Выполните окончательную сборку, сверившись с рис. 27.5.

Диапазон частот прибора с использованными здесь деталями составляет 4-20 кГц. Диапазон можно изменять, увеличивая величину С5 для понижения частоты и уменьшая величину С5 для ее повышения. Проведите эксперименты, чтобы достигнуть желаемого результата. Диапазон качания при используемых радиоэлементах составляет 4-50 Гц. Определенные частоты качания в пределах 5-20 Гц могут вызвать головокружение или эпилептические припадки у слабых здоровьем людей. Их лучше исключить. Для изменения частоты качания можно менять С2 аналогично С5.

Звуковое давление меняется в пределах 100-130 дБ на расстоянии 40 см в зависимости от частоты.

1 комментарий

  1. Вова says:

    Подскажите…Можно поподробнее объяснить про катушки? У L1 какой используется провод (сечение) и размеры сердечника. И катушка L2 L3 тот же провод? Они должны наматываться одна на другую или рядом?

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты