|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Demonstracyjna instalacja ultradźwiękowa. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Elektronika w życiu codziennym W artykule opisano konstrukcję najprostszego układu ultradźwiękowego przeznaczonego do demonstracji eksperymentów z ultradźwiękami. Zestaw składa się z generatora drgań ultradźwiękowych, emitera, urządzenia ogniskującego oraz kilku urządzeń pomocniczych, które umożliwiają zademonstrowanie różnych eksperymentów wyjaśniających właściwości i metody wykorzystania drgań ultradźwiękowych. Za pomocą najprostszego układu ultradźwiękowego można pokazać propagację ultradźwięków w różnych ośrodkach, odbicie i załamanie ultradźwięków na granicy dwóch ośrodków oraz absorpcję ultradźwięków w różnych substancjach. Ponadto możliwe jest pokazanie produkcji emulsji olejowych, czyszczenia części zanieczyszczonych, zgrzewania ultradźwiękowego, ultradźwiękowej fontanny cieczy, biologicznego efektu drgań ultradźwiękowych. Produkcja takiej instalacji może być prowadzona w warsztatach szkolnych przez uczniów szkół średnich. Instalacja do demonstracji eksperymentów z ultradźwiękami składa się z generatora elektronicznego (ryc. 1), kwarcowego konwertera oscylacji elektrycznych na ultradźwiękowe oraz naczynia soczewkowego (ryc. 2) do ogniskowania ultradźwięków. W zasilaczu znajduje się tylko transformator mocy Tr1, ponieważ obwody anodowe lamp generatora są zasilane bezpośrednio prądem przemiennym (bez prostownika). Takie uproszczenie nie wpływa negatywnie na działanie urządzenia, a jednocześnie znacznie upraszcza jego układ i konstrukcję. Generator elektroniczny jest wykonany zgodnie z obwodem push-pull na dwóch lampach 6PZS połączonych zgodnie z obwodem triodowym (siatki ekranowe lamp są połączone z anodami). Obwód L1C2, który określa częstotliwość generowanych oscylacji, jest włączony w obwody anodowe lamp, a cewka sprzężenia zwrotnego L2 jest włączona w obwody sieci. W obwodach katodowych zawarta jest niewielka rezystancja R1, która w dużej mierze determinuje tryb lamp.
Sygnał o wysokiej częstotliwości podawany jest do rezonatora kwarcowego przez kondensatory sprzęgające C4 i C5. Kwarc umieszcza się w hermetycznym uchwycie kwarcowym (rys. 2) i łączy z generatorem przewodami o długości 1 m.
Oprócz rozważanych szczegółów w obwodzie znajdują się również kondensatory C1 i C3, a także cewka indukcyjna Dr1, przez którą napięcie anodowe jest doprowadzane do anod lamp. Ta cewka indukcyjna zapobiega zwarciu sygnału wysokiej częstotliwości przez kondensator C1 i pojemność międzyzwojową transformatora mocy. Głównymi, domowymi częściami generatora są cewki L1 i L2, wykonane w formie płaskich spiral. Do ich produkcji konieczne jest wycięcie drewnianego szablonu. Z deski o szerokości 25 cm wycina się dwa kwadraty, które służą jako policzki szablonu. W środku każdego policzka należy wykonać otwory na pręt metalowy o średnicy 10-15 mm, aw jednym z policzków wyciąć otwór lub rowek o szerokości 3 mm do zamocowania wyjścia cewki. Na obu końcach metalowego pręta nacina się nić, a policzki umieszcza się między dwiema nakrętkami w odległości równej średnicy nawijanego drutu. Na tym etapie produkcję szablonu można uznać za kompletną i przystąpić do nawijania cewek. Metalowy pręt jest zaciśnięty na jednym końcu w imadle, pierwszy (wewnętrzny) zwój drutu jest umieszczany między policzkami, po czym nakrętki są dokręcane, a uzwojenie trwa. Cewka L1 ma 16 zwojów, a cewka L2 ma 12 zwojów drutu miedzianego o średnicy 3 mm. Cewki L1 i L2 wykonuje się oddzielnie, a następnie umieszcza się jedna nad drugą na poprzeczce wykonanej z tekstolitu lub tworzywa sztucznego (rys. 3). Aby nadać zwojom większą wytrzymałość, w krzyżykach wycina się wgłębienia piłą do metalu lub pilnikiem. Aby zamocować cewki, jedną z nich należy docisnąć od góry drugim krzyżem (bez wgłębień), a drugą umieścić bezpośrednio na płycie ze szkła organicznego, getinaków lub plastiku, zamontowanej na metalowej obudowie generatora.
Cewka wysokiej częstotliwości jest nawinięta na ceramiczną lub plastikową ramę o średnicy 30 mm drutem PELSHO-0,25 mm. Nawijanie odbywa się luzem w odcinkach po 100 zwojów. W sumie przepustnica ma 300-500 obrotów. W tej konstrukcji zastosowano transformator mocy własnej produkcji, wykonany na rdzeniu z płyt Sh-33, grubość zestawu wynosi 33 mm. Uzwojenie sieciowe zawiera 544 zwoje drutu PEL-0,45. Uzwojenie sieciowe jest przeznaczone do podłączenia do sieci o napięciu 127 V. W przypadku korzystania z sieci o napięciu 220 V uzwojenie I musi zawierać 944 zwoje drutu PEL-0,35. Uzwojenie podwyższające ma 2980 zwojów drutu PEL-0,14, a uzwojenie żarnika lamp ma 30 zwojów drutu PEL-1,0. Taki transformator można zastąpić transformatorem mocy marki ELS-2, wykorzystując tylko uzwojenie sieciowe, uzwojenie żarowe lamp i całkowicie uzwojenie podwyższające, lub dowolny transformator mocy o mocy co najmniej 70 VA oraz z uzwojeniem podwyższającym, zapewniającym obciążenie 470 V na anodach lamp 6PZS. Oprawa kwarcowa wykonana jest z brązu według rysunku zamieszczonego na ryc. 4. W przypadku za pomocą wiertła o średnicy 3 mm wierci się otwór w kształcie litery L w celu wyprowadzenia drutu l. Do obudowy wkładany jest gumowy pierścień e, który służy do amortyzacji i izolowania kwarcu. Pierścień można wyciąć ze zwykłej gumki do ołówka. Pierścień stykowy b jest wycięty z folii mosiężnej o grubości 0,2 mm. Ten pierścień ma wypustkę do lutowania drutu. Oba przewody l i i muszą mieć dobrą izolację. Drut i jest przylutowany do kołnierza nośnego O. Nie zaleca się skręcania przewodów razem.
Naczynie soczewki składa się z cylindra e i soczewki ultradźwiękowej b (ryc. 5). Cylinder jest wygięty z płyty pleksi o grubości 3 mm na okrągłym drewnianym szablonie o średnicy 19 mm.
Talerz jest podgrzewany na płomieniu do zmiękczenia, wyginany według wzoru i sklejany esencją octową. Sklejony cylinder jest wiązany nićmi i pozostawiany do wyschnięcia na dwie godziny. Następnie końce cylindra są wyrównane papierem ściernym, a nici są usuwane. Aby wyprodukować soczewkę ultradźwiękową b, musisz wykonać specjalne urządzenie (ryc. 6) ze stalowej kulki o średnicy 18-22 mm z łożyska kulkowego. Kulę należy wyżarzać, podgrzewając ją do czerwonego ciepła i powoli schładzając. Następnie w kulce wierci się otwór o średnicy 6 mm i nacina się gwint wewnętrzny. Aby zamocować tę kulkę w uchwycie wiertarki, konieczne jest wykonanie pręta z gwintem na jednym końcu z pręta.
Pręt z przykręconą kulką jest mocowany w uchwycie maszyny, maszyna jest włączana ze średnią prędkością i poprzez wciśnięcie kulki w płytkę ze szkła organicznego o grubości 10–12 mm uzyskuje się wymagane sferyczne wgłębienie. Gdy kula pogłębi się na odległość równą jej promieniowi, wiertarka zostaje wyłączona i nie przerywając dociskania kuli, jest chłodzona wodą. W rezultacie w płytce ze szkła organicznego uzyskuje się sferyczne wgłębienie soczewki ultradźwiękowej. Kwadrat o boku 36 mm wycina się piłą do metalu z płyty z wgłębieniem, pierścieniowy występ utworzony wokół wnęki wyrównuje się drobnoziarnistym papierem ściernym, a od spodu szlifuje się płytę tak, aby dno o grubości 0,2 mm pozostaje na środku wnęki. Następnie miejsca wydrapane papierem ściernym poleruje się do przeźroczystości, a narożniki wycina na tokarce tak, aby kuliste wgłębienie pozostało na środku płyty. Od spodu płytki należy wykonać występ o wysokości 3 mm i średnicy 23,8 mm, aby wycentrować soczewkę na uchwycie kwarcowym. Po obfitym zwilżeniu jednego z końców cylindra esencją octową lub dichloroetanem, przykleja się go do soczewki ultradźwiękowej tak, aby oś środkowa cylindra pokrywała się z osią przechodzącą przez środek soczewki. Po wyschnięciu w klejonym naczyniu wierci się trzy otwory do strojenia śrub. Śruby te najlepiej obracać specjalnym śrubokrętem wykonanym ze zwykłego drutu o długości 10-12 cm i średnicy 1,5-2 mm i wyposażonym w uchwyt z materiału izolacyjnego. Po wyprodukowaniu tych części i zainstalowaniu generatora można przystąpić do konfiguracji urządzenia, co zwykle sprowadza się do dostrojenia obwodu L1C2 do rezonansu z naturalną częstotliwością kwarcu. Płytkę kwarcową w (rys. 4) należy umyć mydłem pod bieżącą wodą i wysuszyć. Pierścień kontaktowy b jest czyszczony od góry do połysku. Ostrożnie umieść płytkę kwarcową na górze pierścienia stykowego i po upuszczeniu kilku kropel oleju transformatorowego na krawędzie płytki, przykręć pokrywę d tak, aby dociskała płytkę kwarcową. Aby wskazać wibracje ultradźwiękowe, wgłębienia a i d na pokrywie są wypełnione olejem transformatorowym lub naftą. Po włączeniu zasilania i rozgrzaniu przez minutę, obracamy pokrętłem strojenia i uzyskujemy rezonans pomiędzy oscylacjami oscylatora płytki kwarcowej. W momencie rezonansu obserwuje się maksymalne pęcznienie cieczy wlewanej do wgłębienia na wieczku. Po skonfigurowaniu generatora możesz zacząć demonstrować eksperymenty.
Jednym z najbardziej efektownych pokazów jest wytwarzanie fontanny cieczy pod wpływem wibracji ultradźwiękowych. Aby uzyskać fontannę z płynem, należy umieścić naczynie „soczewkowe” na wierzchu uchwytu kwarcowego, tak aby między dnem naczynia „soczewkowego” a płytką kwarcową nie tworzyły się pęcherzyki powietrza. Następnie należy ją wlać do naczynia soczewkowego zwykłej wody pitnej i po minucie od włączenia generatora na powierzchni wody pojawi się fontanna ultradźwiękowa. Wysokość fontanny można zmieniać za pomocą śrub regulacyjnych, po uprzednim wyregulowaniu generatora za pomocą kondensatora C2. Przy prawidłowym ustawieniu całego systemu można uzyskać fontannę o wysokości 30-40 cm (ryc. 7).
Równocześnie z pojawieniem się fontanny pojawia się mgła wodna będąca efektem procesu kawitacji, czemu towarzyszy charakterystyczny syk. Jeśli olej transformatorowy zostanie wlany do naczynia „soczewki” zamiast wody, wówczas wysokość fontanny zauważalnie wzrośnie. Ciągłą obserwację fontanny można prowadzić do momentu, aż poziom cieczy w naczyniu „soczewkowym” spadnie do 20 mm. Do długotrwałej obserwacji fontanny konieczne jest jej zabezpieczenie szklaną rurką B, wzdłuż której wewnętrznych ścianek może spływać ciecz fontanny. Pod wpływem drgań ultradźwiękowych cieczy powstają w niej mikroskopijne pęcherzyki (zjawisko kawitacji), czemu towarzyszy znaczny wzrost ciśnienia w miejscu powstawania pęcherzyków. Zjawisko to prowadzi do niszczenia cząstek materii lub organizmów żywych w cieczy. Jeśli mała rybka lub dafnia zostanie umieszczona „w soczewkowym” naczyniu z wodą, to po 1-2 minutach naświetlania ultradźwiękami umrą. Rzut „soczewkowanego” naczynia z wodą na ekran umożliwia obserwację kolejno wszystkich procesów tego eksperymentu w dużym audytorium (ryc. 8).
Za pomocą opisywanego urządzenia można zademonstrować zastosowanie ultradźwięków do czyszczenia małych części z zanieczyszczeń. W tym celu u podstawy fontanny umieszcza się niewielką część (koło zębate zegara, kawałek metalu itp.), bogato nasmarowaną smarem. Fontanna znacznie się zmniejszy i może całkowicie się zatrzymać, ale zanieczyszczona część jest stopniowo czyszczona. Należy zauważyć, że ultradźwiękowe czyszczenie części wymaga zastosowania mocniejszych generatorów, dlatego nie da się w krótkim czasie wyczyścić całej zanieczyszczonej części, a trzeba ograniczyć się do wyczyszczenia kilku zębów. Wykorzystując zjawisko kawitacji można otrzymać emulsję olejową. Aby to zrobić, do naczynia „soczewkowego” wlewa się wodę, a na wierzch dodaje się trochę oleju transformatorowego. Aby uniknąć rozpryskiwania emulsji, należy przykryć szkłem naczynie z soczewką wraz z zawartością. Po włączeniu generatora powstaje fontanna wody i oleju. Po 1-2 min. napromieniowaniu w naczyniu soczewkowym powstaje stabilna mleczna emulsja. Wiadomo, że propagację drgań ultradźwiękowych w wodzie można uwidocznić i wyraźnie wykazać niektóre właściwości ultradźwięków. Wymaga to wanny z przezroczystym i równym dnem i jak największej, o wysokości boku co najmniej 5-6 cm Wanna jest umieszczona nad otworem w stole demonstracyjnym tak, aby całe przezroczyste dno można było oświetlić od dołu . Do oświetlenia dobrze jest zastosować 9-woltową żarówkę elektryczną samochodową jako punktowe źródło światła do rzutowania badanych procesów na sufit widowni (rys. XNUMX).
Możesz także użyć zwykłej żarówki o małej mocy. Wodę wlewa się do wanny tak, aby płytka kwarcowa w uchwycie kwarcowym po umieszczeniu w pionie była w niej całkowicie zanurzona. Następnie można włączyć generator i przesuwając kwarcowy uchwyt z pozycji pionowej do pochylonej obserwować propagację wiązki ultradźwiękowej w rzucie na suficie audytorium. W takim przypadku uchwyt kwarcowy można trzymać za połączone z nim przewody l i c lub można go wstępnie zamocować w specjalnym uchwycie, za pomocą którego można płynnie zmieniać kąty padania wiązki ultradźwiękowej w pionie i płaszczyznach poziomych, odpowiednio. Wiązkę ultradźwiękową obserwuje się w postaci plamek świetlnych rozmieszczonych wzdłuż propagacji drgań ultradźwiękowych w wodzie. Umieszczając przeszkodę na drodze propagacji wiązki ultradźwiękowej, można obserwować odbicie i załamanie wiązki. Opisany układ pozwala na inne eksperymenty, których charakter zależy od badanego programu i wyposażenia sali lekcyjnej. Jako obciążenie generatora można włączyć płytki tytanianu baru i ogólnie wszelkie płytki, które mają efekt piezoelektryczny przy częstotliwościach od 0,5 MHz do 4,5 MHz. Jeśli są płytki dla innych częstotliwości, należy zmienić liczbę zwojów cewek (zwiększyć dla częstotliwości poniżej 0,5 MHz i zmniejszyć dla częstotliwości powyżej 4,5 MHz). Zmieniając obwód oscylacyjny i cewkę sprzężenia zwrotnego na częstotliwości 15 kHz, można włączyć dowolny konwerter magnetostrykcyjny o mocy nie większej niż 60 VA zamiast kwarcu Autor: V. Krasnyuk; Publikacja: N. Bolszakow, rf.atnn.ru
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Nowa Nokia 3310 z obsługą 4G ▪ Inteligencja jest ważniejsza niż wizja ▪ Jadalna powłoka przedłużająca okres trwałości produktu
▪ część serwisu Transport osobisty: lądowy, wodny, powietrzny. Wybór artykułu ▪ artykuł Trzy wieloryby. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Jak żaby wykluwają się z jaj? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Orientacja na rzekach i jeziorach. Wskazówki turystyczne ▪ artykuł Wskaźnik napięcia anodowego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Bardzo czuły konwerter UHF. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Komentarze do artykułu: Pazil Bardzo dobrze. Potrzebujesz instrukcji obsługi UD-76. Valery Jak kwarc znajduje się w uchwytach kwarcowych, materiale płyty kwarcowej?
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony