А. Кашкаров - Электронные самоделки

1.3.3. О деталях

Резистор R1 марки МЛТ-2, резистор R2 — типа МЛТ-0,5. Аккумулятор и лампы нагрузки подключаются к устройству многожильными изолированными сетевыми проводами сечением не менее 1 мм и с минимальной длиной (для уменьшения потерь энергии в проводах). Конденсатор С1 марки К50-24, К50-3Б или другой на напряжение не менее 25 В.

Оптимальный вариант для понижающего трансформатора сетевого источника питания — универсальный силовой трансформатор ТПП 127/220-50-12.

Приближается летний сезон, а вместе с ним привычные хлопоты по купированию и локализации отрицательных эмоций, неизменно проявляющихся у людей, при появлении назойливых летающих насекомых — комаров, мух и прочих вредителей. Чтобы обезопасить себя в отпуске, на природе и даже дома, кто-то покупает маскитную сетку, другие обрабатывают себя и семью специальными отталкивающими насекомых кремами и составами, но, владея навыками самостоятельной сборки электронных устройств, можно поступить иначе. Для этого потребуется собрать простую схему устройства защиты от комаров, действующего с помощью ультразвукового излучения (УЗ-излучения). Почему именно ультразвук?

Ультразвук — это упругие волны высокой частоты. Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно до 16 000 колебаний в секунду (герц); колебания с более высокой частотой представляют собой ультразвук (за пределом слышимости). Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 Гц до нескольких миллиардов герц. То, что ультразвук активно воздействует на биологические объекты (например, убивает бактерии), известно уже более 80 лет. Ультразвуковые стерилизаторы хирургических инструментов распространены в больницах. Электронная аппаратура со сканирующим ультразвуковым лучом служит целям обнаружения опухолей в мозгу и постановки диагноза, используется в нейрохирургии для инактивации отдельных участков головного мозга мощным сфокусированным высокочастотным (порядка 1 МГц) пучком. Ультразвук широко применяется в терапии — при лечении люмбаго, миалгии и контузий. Еще одним полезным качеством ультразвукового излучения является борьба с летающими насекомыми.

Рассмотрим устройство, схема которого представлена на рис. 1.4.

Такие особенности устройства, как доступные детали, малые габариты и отсутствие налаживания, позволяют повторить его любому радиолюбителю. Непосредственно услышать (и таким образом удостовериться в работоспособности узла) излучаемый звук не представляется возможным, т. к. спектр ультразвуковых волн находится за пределами слышимости человеческого уха. А вот на коллекторе транзистора VT2 (при необходимости) можно проконтролировать импульсы частотой 32–40 кГц. В схеме на однотипных транзисторах VT1, VT2 собран высокочастотный автогенератор, нагруженный на пьезоэлектрический капсюль НА1.

Ограничительные резисторы R1, R6, R3, выпрямительный диод VD2 и оксидный конденсатор С1 выполняют роль бестрансформаторного источника питания для ультразвукового генератора. Ток потребления составляет менее 20 мА. Напряжение питания генератора (разница потенциалов на обкладках оксидного конденсатора С1) может быть в пределах 10–15 В.

Мощность УЗ-генератора невелика, но ее можно увеличить, уменьшив сопротивление ограничительного резистора R10. При сопротивлении R10 5,6 кОм мощность излучения достаточна для эффективной защиты от комаров комнаты площадью 12–15 м2. Испытания проводились в июне — сентябре 2005 г. в городской квартире. Результатом можно назвать спокойно проведенные ночи при открытых дверях лоджии.

Комары не падают замертво, как рекламируется в проспектах таблеточных и жидкостных фумигаторов вблизи нагрева стержня фумигатора или его пластины, а просто не подлетают к включенному излучателю ближе, чем на 10 м — это позволяет спать спокойно. При включении устройства визуально заметно, что комары жмутся по стенам, перебираясь в более спокойное место. Наиболее оптимальным местом установки в квартире является вход на лоджию, или места открытых окон, дверей и проч. Отрицательным моментом эффективности работы устройства является тот факт, что летающие насекомые со временем (через 8–9 дней постоянной работы) могут в разной степени адаптироваться к ультразвуковым колебаниям, излучаемым устройством. Если это происходит, разумно сделать мораторий на использование устройства продолжительностью в несколько дней. Побочных эффектов для человека при испытаниях не выявлено.

Спектр применения устройства не ограничивается рассмотренным вариантом, устройство имеет перспективу. При увеличении частоты УЗ-излучения до 40–50 кГц можно добиться исчезновения в радиусе действия генератора не только летающих, но и ползающих насекомых-вредителей. А при уменьшении частоты излучения до 16–25 кГц таким прибором можно влиять на кошек и собак по принципу «ультразвукового свистка» также не слышимого человеком. В последнем случае мощность генератора придется увеличить и заменить капсюль НА1 типа FY-14A на более мощный, например, АК-059, АК-157, излучатели фирмы Peeries под обозначением 811815 и другие аналогичные.

Печатная плата для данного устройства не разрабатывалась. Все элементы монтируются на экспериментальной перфорированной плате и помещаются в любой подходящий корпус, который в авторском варианте не превышает размеров спичечного коробка. В месте расположения капсюля НА1 корпус должен иметь отверстие для свободного выхода излучения. Из корпуса выводится двужильный провод с вилкой для включения в осветительную сеть 220 В.

Транзисторы VT1, VT2 любые кремниевые структуры n-p-n малой и средней мощности с параметрами Umax кэ не менее 30 В, Ik не менее 0,4 А. Указанные на схеме транзисторы заменяют КТ503 с любым буквенным индексом, КТ369А — КТ369В, зарубежные аналоги ВС337, ВС635, ВС637, ВС639, 2SC9012, 2SC9013, S9013.

Выпрямительный диод VD2 должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 200 В; удовлетворительна замена на КД105Б — КД105В, Д226Б, КД213А — КД213Б. Стабилитрон VD2 может применяться типов Д809, Д814Б, 2С411Б, 2С211Ж, и заменяться аналогичными с напряжением стабилизации 7—11 В. Он обеспечивает рабочий режим по напряжению для светодиодного индикатора HL1. Светодиод HL1 служит для визуальной индикации состояния устройства. При включении в сеть 220 В индикатор светится. Вместо указанного на схеме, возможно применение других аналогичных светодиодов, например, АЛ314Б, АЛ336Б, КИПД02А-1К — КИПД02Б-1К.

Если надобности в индикации режима работы нет, то цепь VD1, HL1 из схемы исключают.

Все постоянные резисторы типа МЛТ или аналогичных марок. R1 и R6 с мощностью рассеяния 0,5 Вт, остальные с мощностью рассеяния 0,125-0,25 Вт. Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения однопериодного выпрямителя, реализованного на диоде VD2. Конденсатор С1 — типа К50-12, К50-24 или аналогичный на рабочее напряжение не ниже 16 В. Неполярные конденсаторы С2 и С3 типа К10, К26, КМ-6 или аналогичные. Их емкость определяет частоту выходного сигнала.

Излучатель НА1 (кроме указанного на схеме) может быть НС0903А, SLN, 75PZ2335OPH.

Устройство не требует налаживания. Оно пожаробезопасно и готово для круглосуточной работы.

Так как устройство не имеет источника питания с понижающим трансформатором, его элементы находятся под напряжением 220 В. При сборке и включении устройства следует быть особенно осторожным и не прикасаться к элементам устройства, находящимся под воздействием напряжения 220 В.

Фазировка включения в сеть не принципиальна.

Среди сенсорных электронных устройств особое место занимают узлы, имеющие питание непосредственно от осветительной сети переменного тока 220 В.

Такие устройства содержат минимум деталей, легко повторяемы, не требуют дополнительного источника питания, но, несмотря на свою схемную простоту, не менее эффективны, более чувствительны и надежны (не допускают ложных срабатывании), чем их собратья с более сложной конфигурацией и элементной базой.

То, что электронное устройство (а тем более сенсорное), где управляющий импульс образуется от наводок переменного напряжения в теле человека, не имеет развязки от сети, теоретически может пугать радиолюбителя, из-за кажущейся опасности передачи через сенсорный контакт переменного напряжения самому человеку. Элементы схемы заземлять не надо. С точки зрения безопасности, эти опасения несостоятельны. Опасности поражения электрическим током здесь никакой нет. Независимо от фазировки подключения в осветительную сеть устройство абсолютно безопасно для повторения и использования. Единственное ограничение: монтаж и проверку правильности соединения элементов надо выполнять при отключенном напряжении, а при подключенном в сеть устройстве нельзя касаться руками и неизолированным инструментом деталей и элементов несущих сетевой потенциал. Рассмотрим схему, показанную на рис. 1.5.