הדגמה התקנה קולית. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

הדגמה התקנה קולית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / אלקטרוניקה בחיי היומיום

המאמר מתאר את העיצוב של ההתקנה האולטרסאונד הפשוטה ביותר שנועדה להדגים ניסויים באולטרסאונד. המתקן מורכב ממחולל רעידות אולטרא-קוליות, פולט, מכשיר מיקוד ומספר מכשירי עזר המאפשרים להדגים ניסויים שונים המסבירים את המאפיינים והשיטות של שימוש ברעידות אולטרא-קוליות.

באמצעות ההגדרה האולטרסאונד הפשוטה ביותר, ניתן להראות את התפשטות האולטרסאונד במדיות שונות, השתקפות ושבירה של אולטרסאונד בגבול שתי מדיות, וספיגת אולטרסאונד בחומרים שונים. בנוסף, ניתן להראות ייצור של תחליב שמן, ניקוי חלקים מזוהמים, ריתוך קולי, מזרקת נוזלים קולית, ההשפעה הביולוגית של רעידות קוליות.

ייצור מתקן כזה יכול להתבצע בסדנאות בית ספר על ידי תלמידי תיכון.

המתקן להדגמת ניסויים באולטרסאונד מורכב מגנרטור אלקטרוני (איור 1), ממיר קוורץ של תנודות חשמליות לאולטרסוניות וכלי עדשה (איור 2) למיקוד אולטרסאונד. רק שנאי הכוח Tr1 כלול באספקת החשמל, מכיוון שמעגלי האנודה של מנורות הגנרטור מוזנים ישירות בזרם חילופין (ללא מיישר). פישוט כזה אינו משפיע לרעה על פעולת המכשיר ובו בזמן מפשט באופן משמעותי את הפריסה והעיצוב שלו.

הגנרטור האלקטרוני עשוי לפי מעגל דחיפה על שתי מנורות 6PZS המחוברות לפי מעגל טריודה (רשתות המסך של המנורות מחוברות לאנודות). המעגל L1C2, הקובע את תדירות התנודות שנוצרות, כלול במעגלי האנודה של המנורות, וסליל המשוב L2 כלול במעגלי הרשת. התנגדות קטנה R1 כלולה במעגלי הקתודה, אשר קובעת במידה רבה את מצב המנורות.

יחידת אולטרסאונד הדגמה
איור.1. תרשים סכמטי של הגנרטור

האות בתדר גבוה מוזן לתהוד הקוורץ דרך קבלי הצימוד C4 ו-C5. קוורץ מונח במחזיק קוורץ הרמטי (איור 2) ומחבר לגנרטור באמצעות חוטים באורך 1 מ'.

יחידת אולטרסאונד הדגמה
אורז. 2. כלי עדשה ומחזיק קוורץ

בנוסף לפרטים הנחשבים, ישנם גם קבלים C1 ו-C3 במעגל, כמו גם משרן Dr1 שדרכו מופעל מתח האנודה על האנודות של המנורות. משרן זה מונע מהאות בתדר הגבוה להיות קצר דרך הקבל C1 והקיבול הבין-סיבובי של שנאי הכוח.

החלקים העיקריים תוצרת בית של הגנרטור הם סלילים L1 ו-L2, עשויים בצורה של ספירלות שטוחות. לייצור שלהם, יש צורך לחתוך תבנית עץ. מלוח ברוחב 25 ס"מ חותכים שני ריבועים המשמשים כלחיי התבנית. במרכז כל לחי יש לעשות חורים למוט מתכת בקוטר 10-15 מ"מ ובאחת הלחיים לחתוך חור או חריץ ברוחב 3 מ"מ לחיבור פלט הסליל. חוט נחתך על מוט מתכת בשני הקצוות והלחיים מונחות בין שני אגוזים במרחק השווה לקוטר החוט הפצוע. על זה, ייצור התבנית יכול להיחשב שלם ולהמשיך לסלילה את הסלילים.

מוט המתכת מהודק בקצה אחד בסגמנט, את הסיבוב הראשון (הפנימי) של החוט מניחים בין הלחיים, ולאחר מכן מהדקים את האומים והסלילה נמשכת. לסליל L1 יש 16 סיבובים ולסליל L2 12 סיבובים של חוטי נחושת בקוטר 3 מ"מ. סלילים L1 ו-L2 מיוצרים בנפרד, ואז ממוקמים זה מעל זה על גבי רצועה עשויה טקסטוליט או פלסטיק (איור 3). על מנת להעניק לסלילים חוזק רב יותר, חותכים שקעים בצלבים עם מסור או קובץ. כדי לתקן את הסלילים, יש ללחוץ על אחד מהם מלמעלה עם צלב שני (ללא שקעים), ואת השני יש להניח ישירות על צלחת זכוכית אורגנית, getinaks או פלסטיק, המותקן על מארז מתכת של הגנרטור.

יחידת אולטרסאונד הדגמה
איור. מספר

המשרן בתדר גבוה מלופף על מסגרת קרמית או פלסטיק בקוטר 30 מ"מ עם חוט PELSHO-0,25 מ"מ. סלילה מתבצעת בתפזורת בקטעים של 100 סיבובים כל אחד. בסך הכל, למצערת יש 300-500 סיבובים. בעיצוב זה, נעשה שימוש בשנאי כוח מתוצרת עצמית, עשוי על ליבה של לוחות Sh-33, עובי הסט הוא 33 מ"מ. פיתול הרשת מכיל 544 סיבובים של חוט PEL-0,45. פיתול הרשת מיועד לחיבור לרשת במתח של 127 V. במקרה של שימוש ברשת במתח של 220 V, הפיתול I חייב להכיל 944 סיבובים של חוט PEL-0,35. פיתול ההדרגה כולל 2980 סיבובים של חוט PEL-0,14 ולפיתול הנימה של המנורות יש 30 סיבובים של חוט PEL-1,0. ניתן להחליף שנאי כזה בשנאי כוח של המותג ELS-2, תוך שימוש רק בפיתול הרשת, בפיתול נימה של המנורות ובפיתול הדרגתי לחלוטין, או בכל שנאי כוח בעל הספק של לפחות 70 VA ועם סלילה מוגברת, המספקת בעומס של 470 וולט באנודות של מנורות 6PZS.

מחזיק הקוורץ עשוי מברונזה לפי השרטוט המוצב באיור. 4. במקרה, באמצעות מקדחה בקוטר 3 מ"מ, קודחים חור בצורת L כדי להוביל החוצה את החוט l. למארז מוחדרת טבעת גומי e המשמשת לריפוד ובידוד הקוורץ. ניתן לגזור את הטבעת ממחק עיפרון רגיל. טבעת מגע b נחתכת מתוך רדיד פליז בעובי 0,2 מ"מ. לטבעת זו יש לשונית להלחמת החוט. שני החוטים l ו וחייבים להיות בידוד טוב. החוט ומולחם לאוגן התמיכה O. לא מומלץ לסובב את החוטים יחד.

יחידת אולטרסאונד הדגמה
איור.4. מחזיק קוורץ

כלי העדשה מורכב מצילינדר e ועדשה אולטרסאונד b (איור 5). הגליל מכופף מלוח פרספקס בעובי 3 מ"מ על תבנית עץ עגולה בקוטר 19 מ"מ.

יחידת אולטרסאונד הדגמה
איור.5. כלי עדשה

את הצלחת מחממים על להבה עד לריכוך, מכופפים לפי דוגמה ומודבקים יחד עם תמצית חומץ. את הגליל המודבק קושרים בחוטים ומניחים לייבוש שעתיים. לאחר מכן, קצוות הגליל מיושרים עם נייר זכוכית והחוטים מוסרים. כדי לייצר עדשה קולית b, אתה צריך להכין מכשיר מיוחד (איור 6) מכדור פלדה בקוטר של 18-22 מ"מ ממיסב כדורי. יש לחשל את הכדור על ידי חימום לחום אדום וקירור איטי שלו. לאחר מכן קודחים בכדור חור בקוטר 6 מ"מ וחותכים חוט פנימי. כדי לתקן את הכדור הזה בצ'אק של מכונת קידוח, יש צורך להכין מוט עם חוט בקצה אחד ממוט.

יחידת אולטרסאונד הדגמה
איור 6. מִתקָן

את המוט עם הכדור המוברג מהדקים לתוך צ'אק המכונה, מפעילים את המכונה במהירות בינונית ובלחיצת הכדור לצלחת זכוכית אורגנית בעובי 10-12 מ"מ מתקבלת השקע הכדורי הנדרש. כאשר הכדור מעמיק למרחק השווה לרדיוס שלו, מכבים את מכונת הקידוח ומבלי להפסיק ללחוץ על הכדור הוא מקורר במים. כתוצאה מכך, מתקבלת שקע כדורי של העדשה האולטראסונית בצלחת הזכוכית האורגנית. ריבוע עם דופן 36 מ"מ נחתך בעזרת מסור מלוח עם שקע, הבליטה הטבעתית שנוצרה סביב השקע מפולסת בנייר זכוכית עדין וטוחנים את הצלחת מלמטה כך שנשארת תחתית בעובי 0,2 מ"מ. במרכז השקע. לאחר מכן מבריקים את המקומות שנשרטו בנייר זכוכית לשקיפות וחותכים את הפינות על מחרטה כך שהשקע הכדורי נשאר במרכז הצלחת. בצד התחתון של הצלחת יש צורך ליצור בליטה בגובה 3 מ"מ ובקוטר של 23,8 מ"מ למרכז את העדשה על מחזיק הקוורץ.

לאחר שהרטב בשפע את אחד מקצוות הגליל בתמצית אצטית או דיכלורואתן, הוא מודבק לעדשה האולטראסונית כך שהציר המרכזי של הגליל חופף לציר העובר דרך מרכז העדשה. לאחר הייבוש, קודחים שלושה חורים בכלי המודבק לכיוון ברגים. עדיף לסובב את הברגים הללו עם מברג מיוחד עשוי חוט רגיל באורך 10-12 ס"מ ובקוטר 1,5-2 מ"מ ומצויד בידית חומר בידוד. לאחר ייצור החלקים הללו והתקנת הגנרטור, ניתן להתחיל להגדיר את המכשיר, שבדרך כלל מסתכם בכוונון מעגל L1C2 לתהודה עם התדר הטבעי של הקוורץ. יש לשטוף את צלחת הקוורץ ב (איור 4) עם סבון במים זורמים ולייבש. טבעת המגע b מנוקה מלמעלה לברק. הניחו בעדינות פלטת קוורץ על גבי טבעת המגע ולאחר שהפילו כמה טיפות שמן שנאי על קצוות הצלחת, הברג את המכסה d כך שילחץ על לוחית הקוורץ. כדי לציין רעידות קוליות, שקעים a ו-d על המכסה מלאים בשמן שנאי או נפט. לאחר הפעלת הכוח והתחממות למשך דקה, סובב את כפתור הכוונון והשיג תהודה בין התנודות של מתנד לוחות הקוורץ. ברגע התהודה, נצפה הנפיחות המקסימלית של הנוזל שנשפך לתוך השקע שעל המכסה. לאחר הגדרת המחולל, אתה יכול להתחיל להדגים ניסויים.

יחידת אולטרסאונד הדגמה
עיצוב גנרטור.

אחת ההדגמות היעילות ביותר היא ייצור מזרקת נוזל תחת פעולת תנודות קוליות. על מנת לקבל מזרקה של נוזל, יש להניח את כלי ה"עדשה" על גבי מחזיק הקוורץ כך שלא תיווצר הצטברות של בועות אוויר בין תחתית כלי ה"עדשה" לצלחת הקוורץ. לאחר מכן יש לשפוך אותו לכלי העדשה של מי שתייה רגילים ודקה לאחר הפעלת הגנרטור, תופיע מזרקה קולית על פני המים. ניתן לשנות את גובה המזרקה באמצעות ברגי הכוונון, לאחר שכווננו בעבר את הגנרטור באמצעות קבל C2. עם הגדרה נכונה של המערכת כולה, אתה יכול לקבל מזרקת מים בגובה של 30-40 ס"מ (איור 7).

יחידת אולטרסאונד הדגמה
איור 7. מזרקה קולית.

במקביל להופעת המזרקה, מופיע ערפל מים, שהוא תוצאה של תהליך קוויטציה, המלווה בשריקה אופיינית. אם יוצקים שמן שנאי לתוך כלי ה"עדשה" במקום מים, אז המזרקה גדלה באופן ניכר בגובה. ניתן לבצע תצפית רציפה על המזרקה עד שמפלס הנוזל בכלי ה"עדשה" יורד ל-20 מ"מ. לצורך התבוננות ארוכת טווח במזרקה, יש צורך להגן עליה באמצעות צינור זכוכית B, שלאורך קירותיו הפנימיים נוזל המזרקה יכול לזרום בחזרה.

כאשר מפעילים תנודות קוליות על נוזל, נוצרות בו בועות מיקרוסקופיות (תופעת קוויטציה), המלווה בעלייה משמעותית בלחץ במקום היווצרות הבועות. תופעה זו מובילה להרס של חלקיקי חומר או אורגניזמים חיים בנוזל. אם דג קטן או דפניה מונחים "בכלי עדשה" עם מים, אז לאחר 1-2 דקות של הקרנה באולטרסאונד הם ימותו. הקרנת הכלי ה"עדשה" עם מים על המסך מאפשרת לצפות ברצף בכל תהליכי הניסוי הזה באודיטוריום גדול (איור 8).

יחידת אולטרסאונד הדגמה
איור.8. השפעה ביולוגית של רעידות קוליות.

באמצעות המכשיר המתואר, ניתן להדגים שימוש באולטרסאונד לניקוי חלקים קטנים מזיהום. לשם כך, חלק קטן (ציוד משעון, חתיכת מתכת וכו '), משומן בשומן עשיר, ממוקם בבסיס המזרקה הנוזלית. המזרקה תקטן משמעותית ועשויה להפסיק לחלוטין, אך החלק המזוהם מנוקה בהדרגה. יש לציין כי ניקוי חלקים על-קולי מצריך שימוש בגנרטורים חזקים יותר, לכן, לא ניתן לנקות את כל החלק המזוהם בפרק זמן קצר, ועליכם להגביל את עצמכם לניקוי מספר שיניים.

באמצעות תופעת הקוויטציה ניתן לקבל תחליב שמן. לשם כך שופכים מים לתוך כלי ה"עדשה" ומעליו מוסיפים מעט שמן שנאי. כדי למנוע התזת האמולסיה, יש צורך לכסות את כלי העדשה בתוכן בזכוכית. כאשר הגנרטור מופעל נוצרת מעיין של מים ושמן. לאחר 1-2 דקות. הקרנה בכלי העדשה, נוצרת תחליב חלבי יציב.

ידוע שניתן להפוך את ההתפשטות של רעידות אולטרסאונד במים לנראות ולהדגים בבירור חלק מתכונות האולטרסאונד. לשם כך יש צורך באמבטיה עם תחתית שקופה ואחידה וכמה שיותר גדולה, בגובה צד של 5-6 ס"מ לפחות. האמבטיה מונחת מעל הפתח בשולחן ההדגמה כך שניתן להאיר את כל התחתית השקופה מלמטה . לתאורה, כדאי להשתמש בנורה חשמלית של שישה וולט לרכב כמקור אור נקודתי להקרנת התהליכים הנבדקים על תקרת האודיטוריום (איור 9).

יחידת אולטרסאונד הדגמה
איור.9. שבירה והשתקפות של גלים קוליים.

אתה יכול גם להשתמש בנורה רגילה בעוצמה נמוכה. מים נשפכים לאמבטיה כך שפלטת הקוורץ שבמחזיק הקוורץ, כשהיא מונחת בצורה אנכית, טבולה בה לחלוטין. לאחר מכן, אתה יכול להפעיל את הגנרטור, ועל ידי העברת מחזיק הקוורץ ממצב אנכי למצב משופע, לצפות בהתפשטות של קרן קולית בהקרנה על תקרת האודיטוריום. במקרה זה, ניתן להחזיק את מחזיק הקוורץ על ידי החוטים l ו-c המחוברים אליו, או שהוא יכול להיות מקובע מראש במחזיק מיוחד, שבעזרתו ניתן לשנות בצורה חלקה את זוויות הפגיעה של האלומה האולטרסאונדית באנכי מישורים אופקיים, בהתאמה. הקרן האולטראסונית נצפית בצורה של כתמי אור הממוקמים לאורך התפשטות תנודות קוליות במים. על ידי הצבת מכשול בנתיב ההתפשטות של הקרן האולטראסונית, ניתן לצפות בהשתקפות ובשבירה של הקרן.

המערך המתואר מאפשר לערוך ניסויים נוספים, שאופיים תלוי בתכנית הנלמדת ובציוד הכיתה. לוחות בריום טיטנאט ובכלל כל לוחות בעלי אפקט פיזואלקטרי בתדרים מ-0,5 מגה-הרץ עד 4,5 מגה-הרץ יכולים להיכלל כעומס מחולל. אם יש פלטות לתדרים אחרים, נדרש לשנות את מספר הסיבובים במשרנים (עלייה בתדרים מתחת ל-0,5 מגה-הרץ וירידה בתדרים מעל 4,5 מגה-הרץ). כאשר משנים את המעגל המתנודד ואת סליל המשוב לתדרים של 15 קילו-הרץ, ניתן להפעיל כל ממיר מגנטו-סטריקטי עם הספק של לא יותר מ-60 VA במקום קוורץ

מחבר: V. Krasnyuk; פרסום: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

ראה מאמרים אחרים סעיף אלקטרוניקה בחיי היומיום.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

תשוקה סביב פורמטי וידאו 25.06.2004

המאבק הפעיל של תומכי שני פורמטים אופטיים אלטרנטיביים של העתיד נמשך. בצד אחד של המתרס נמצאות סוני, פיוניר, סמסונג, מטסושיטה אלקטריק, פיליפס ומיקרוסופט, עם פורמט ה-Blu-Ray שלהן. הצד השני מיוצג על ידי Toshiba ו-NEC, שמקדמות באופן פעיל את פורמט ה-HD-DVD שלהם.

כעת יש שוויון מסוים בין הצדדים. מצד אחד, סוני כבר התיישבה להוציא מספר מוצרים אמנם יקרים מאוד, אבל די מסחריים המבוססים על טכנולוגיית Blu-Ray. פיליפס גם מאיימת לשחרר מכשירים דומים בקרוב.

לתומכים בפורמט HD-DVD עדיין אין מוצרים מסחריים גמורים. אבל לאחרונה הם גייסו את תמיכתו של ארגון כל כך סמכותי כמו פורום ה-DVD. יצרנים טייוואנים הם ניטרליים. הם מוכנים להתחיל בייצור דיסקים וכוננים בכל תקן מאושר, או אפילו שניהם בבת אחת.

אז תומכי ה-HD-DVD שוב הצליחו ליצור קיפאון, אם כי רבים חשבו שהניצחון של Blu-Ray הוא עניין מוסדר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ נייר קרמי גמיש מוליך חשמלי

▪ רובה-מוט משולב

▪ כלבים חשים בפיזיקה לא נכונה

▪ זיהה את הסיבה לירידה בבהירות הנוריות

▪ צג OLED של 10000 PPI

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של אתר האנטנה. בחירת מאמרים

▪ מאמר חפירה צינורית. ציור, תיאור

▪ מאמר מה הם סרדינים? תשובה מפורטת

▪ מאמר ריתוך בקשת חשמלית. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה