Матеріали про боротьбу з гризунами за допомогою різних електронних пристроїв вже публікувалися в журналі "Радіо". У пропонованій увазі читачів статті наводиться опис ще одного приладу аналогічного призначення, що відрізняється від відомих можливістю роботи в умовах значних коливань температури і вологості, економічністю, простим схемотехнічними рішенням. Він не вимагає складних вимірювальних приладів при налаштуванні.
Принципова схема електронного пристрою для відлякування гризунів наведена на рис. 1. Воно складається з генератора НЧ, дільника частоти генератора ультразвукової частоти, формувача сигналу типу "меандр", підсилювача потужності та звукового сигналізатора.
Генератор НЧ зібраний на елементах DD1.1, DD1.2 мікросхеми DD1. Частота проходження вироблюваних їм прямокутних імпульсів визначається номіналами резистора R5 і конденсатора С1. При замиканні контактів перемикача SA1 паралельно конденсатору С1 підключається додатковий конденсатор С2, що знижує частоту. Щоб утруднити гризунам адаптацію до отпугивающему сигналу, положення перемикача SA1 необхідно змінювати один-два рази в тиждень.
З виходу генератора НЧ сигнал надходить на трирозрядний двійковий лічильник-дільник, виконаний на елементах DD2.1, DD3.1 і DD3.2 і вважає до 16 в коді 1-2-4-8 (молодшим розрядом служить висновок 3 елемента DD1.1). До виходів лічильника підключені резистори R1-R4, перетворюють двійковий цифровий код чисел від 0 до 15 в аналоговий сигнал, тобто напругу, що змінюється від нуля до логічної одиниці (12В).
Кожен старший розряд лічильника включений через резистор вдвічі меншого номіналу, ніж молодший. При такій комбінації включення резисторів R1-R4 напруга в точці їх з'єднання дорівнює нулю, коли у всіх розрядах присутній логічний нуль. При кожному перемиканні мультивібратора DD1.1, DD1.2 це напруга стрибкоподібно збільшується на 1/16 напруги живлення (u піт). За 16 тактів перемикання лічильник досягне стану 1111, а напруга в точці з'єднання резисторів - максимуму, тобто Uжив. При наступному переключенні лічильник скидається в стан 0000 і цикл роботи повторюється.
Резистори R1-R4 можуть бути встановлені на роз'єми, що дає можливість міняти їх місцями, при цьому кожному з 16 станів лічильника буде відповідати один із 16 рівнів напруги. Кожній комбінації цих резисторів відповідає певна послідовність зміни керуючого напруги. Кількість таких комбінацій N факториалу числа чотири:
N=4!=1X2x3x4=24.
Таке розмаїття законів модуляції ультразвуку також можна використовувати для запобігання адаптації гризунів до отпугивающему сигналу електронного пристрою.
На елементах DD1.3, DD1.4 зібраний генератор ультразвукової частоти, яка визначається ємністю конденсатора СЗ, а також режимом роботи відкритого транзистора VT1. Режим залежить від керуючої напруги, що подається через резистор R6 на базу транзистора VT1. При вказаних на схемі номіналах елементів і зміни керуючого напруги від 0 до 12 В частота генератора змінюється приблизно від 50 до 100 кГц.
З виходу ультразвукового генератора модульовані по частоті коливання поступають на D-тригер DD2.2, який ділить їх частоту на 2 і формує на виході сигнал типу "меандр", необхідний для симетричної роботи вихідного каскаду. Навантажений D-тригер на первинну обмотку трансформатора Т1, підключену до його виходу через резистор R11. Це зменшує струмовий навантаження тригера і сприяє кращій роботі вихідного каскаду.
Більш детально слід зупинитися на схемотехніці вихідного каскаду - підсилювача потужності, а також на способі подачі живлення на різні частини пристрою. Враховуючи умови, в яких доводиться працювати подібних пристроїв, традиційну схему живлення (трансформатор-випрямляч-стабілізатор) використовувати недоцільно. Справа в тому, що малогабаритні силові трансформатори в приміщеннях з високою вологістю працюють ненадійно: магнітопровід піддається
корозії; в первинній обмотці часто пошкоджується ізоляція і виникають обриви, оскільки для неї застосовується дуже тонкий дріт. Що стосується лінійних стабілізаторів, то вони мають істотний недолік - від 20 до 50 % потужності, що розсіюється на самому стабілізаторі, що не задовольняє вимогу економічності. Ось чому для таких пристроїв рекомендується використовувати бестрансформаторним харчування.
Випромінювачем у подібних отпугивателях гризунів зазвичай служить чотирьох-, шестиваттная високочастотна динамічна головка. Як показала перевірка, через кілька днів роботи найбільш нагрітої деталлю виявляється саме ця головка. Для більшої надійності роботи її потужність повинна бути близько 3...3.5 Вт. При напрузі живлення 300 В струм, споживаний підсилювачем потужності, буде становити 10... 12 мА. Низьковольтна частина пристрою, зібрана на ІМС, споживає приблизно б...7 мА. Такі значення струмів дозволили низьковольтну і високовольтну частини включити послідовно і живити їх від загального джерела живлення напругою 300...310, складається з мостового випрямляча VD3 і конденсатора фільтра С10. Живлення ІМС стабілізує стабілітрон VD4. Таким чином, відпадає необхідність виробляти додаткову напругу живлення ІМС, наприклад, з допомогою гасить конденсатора і діодного моста.
Підсилювач потужності являє собою полумостовой інвертор, зібраний на транзисторах VT2, VT3 і конденсатори С4, С5 (Моін В. С. Стабілізовані транзисторні перетворювачі. - М: Вища Школа, 1996). У ньому застосовані найбільш дешеві з числа високовольтних транзистори КТ940А. Напруга на їх колекторі близько до максимально допустимого, але як показали випробування, цей вузол здатний працювати навіть при напрузі 335 Ст.
Використання високочастотних транзисторів частково вирішує проблему наскрізного струму. Для захисту від нього прийняті й інші заходи. Так, включення резисторів R14, R15 в ланцюзі колекторів транзисторів VT2, VT3 обмежує їх струми навіть при короткому замиканні в трансформаторі Т2 або навантаженні. Потужність, що розсіюється на резисторах потужність становить 0,1...0,15 Вт, що зменшує ККД не більше ніж на 5 %. Надлишкове насичення відкритого транзистора усувається шляхом обмеження струму бази з допомогою резистора R11. І це краще, ніж використовувати для обмеження струму базові резистори R12, R13, оскільки в першому випадку струм бази протягом часу присутності на ній початкового імпульсу має низхідний характер. На рис. 2 показана форма струму бази при обмеженні його резистором R11 (рис. 2,а) і резисторами R12, R13 (рис. 2,6).
При роботі транзистора в ключовому режимі необхідно, щоб він знаходився в насиченому стані Кнас=Іб/(Ік/һ21э)>1 протягом майже всього часу дії початкового імпульсу. Як показано на рис. 2,6, цього часу відповідає відрізок t1-t2. Тільки в кінці імпульсу (t3-t4) потрібно зменшити струм бази, щоб коефіцієнт насичення Кнас наблизився до 1. Це знизить комутаційні втрати в транзисторах. Однак слід визнати, що такий спосіб зменшення комутаційних втрат ефективний лише при точній настройці вихідного каскаду, а це можливо при постійній тривалості імпульсу (t3-t1=const). Оскільки в описуваному пристрої назване умова не виконується, то неможлива і точна настройка каскаду.
Через резистор R17 протікає невеликий струм, що забезпечує запуск пристрою при включенні його в мережу. Фільтр L1 L2C6C7 захищає мережу від перешкод з боку відлякувач гризунів. В авторському варіанті пристрою на друкованій платі розміщені ІМС, транзистор VT1 і пов'язані з ними резистори і конденсатори, а також стабілітрон VD4 і конденсатори С8, С9. Для інших деталей використаний навісний монтаж на шматку склотекстоліти. Транзистори VT2, VT3 прикріплені до плати за допомогою гвинтів М3 і гайок.
У пристрої можуть бути застосовані резистори МЛТ зазначеної на схемі потужності. Конденсатори С4, С5-С7 - К73-17, С9, С10 - К50-29 або К50-35, решта - будь-які керамічні. Для намотування дроселів L1, L2 і трансформатора Т1 підійдуть кільцеві сердечники К12х5х5,5, К12Х8ХЗ, К16х8хб та ін. з фериту. Котушки L1, L2 містить 20 витків складеного вдвічі дроту ПЕЛШО 0,25. Обмотка 1-2 трансформатора Т1 містить 210 витків дроту ПЕЛШО 0,1, обмотки 3-4 і 5-6 - по 18 витків ПЕЛШО 0,25. Трансформатор Т2 можна намотати на феритових кільцевих сердечниках К20х10хб, К28х16х9, К32Х16Х8 і навіть на Ш-подібному феритовому магнітопроводі, наприклад, від блокінг-трансформатора старого лампового телевізора. Обмотка 1-2 містить 200 витків дроту ПЕЛШО 0,2, 3-4 - 8 витків дроту ПЕЛШО 0,3. Всі магнітопроводи виконані з фериту марок 1500НМ, 2000НМ, 3000НМ. Мікросхеми К561ЛА7 і К561ТМ2 можна замінити на відповідні їм із серії 564. Замість транзисторів КТ940А допустимо використовувати КТ854, КТ858, КТ872 та ін. високовольтні. Перемикач SA1 - П2К або будь-який інший малогабаритний, динамічна головка - 4ГДВ-1.
Для налагодження пристрою необхідний зовнішній джерело живлення напругою 20...25 Ст. Спочатку окремо налаштовують ту частину, яка змонтована на друкованій платі. Джерело живлення (дотримуючи полярність!) через резистор опором 0.62...1 кОм підключають до конденсатора С9. Роботу генератора НЧ і дільників частоти можна перевірити з допомогою світлодіода. Катод світлодіода подпаивают до мінусового висновку конденсатора С9, а анод через резистор опором 5,1... 10 кОм - по черзі до нижнього (за схемою) висновків резисторів R1-R4. Частота мигання світлодіода кожен раз повинна зменшуватися в два рази. При замиканні контактів перемикача SA1 частота знижується в кілька разів.
При наявності осцилографа або частотомера перевіряють діапазон частот, що генеруються ультразвуковим генератором. Для цього зменшують частоту генератора НЧ, підключивши замість конденсатор С1 ємністю 2,2 4,7... мкФ і замість R5 резистор опором 1...3 МОм. Частоту вимірюють по черзі на виводах 1 і 2 мікросхеми DD2. Вона повинна приймати 16 різних значень, приблизно від 25 до 50 кГц. При необхідності діапазон частот можна відкоригувати за допомогою резисторів R6-R10: дільник R7R9 задає середню частоту; при зменшенні опору резистора R6 збільшується девіація; резистори R8, R10 забезпечують рівномірність зміни частоти. За відсутності вимірювальних приладів переконатися в працездатності ультразвукового генератора можна, перевівши його в звуковий діапазон. Для цього паралельно конденсатору СЗ підключають додатковий конденсатор ємністю 820...3300 пФ і з допомогою високоомного телефону, підключеного до виводів 1 і 2 мікросхеми DD2, прослуховують, з якою частотою перемикається тригер. Після цього, встановивши резистор R5 і конденсатори С1, СЗ вказаних на схемі номіналів, переходять до настроювання пристрою в цілому. Елементи пристрою мають гальванічну зв'язок з мережею живлення, тому при його налаштуванні необхідно дотримуватись заходів обережності!
Друковану плату з'єднують з трансформатором Т1 відповідно до принципової схемою. ІМС живлять від зовнішнього джерела. На вихідний каскад подають повне харчування, з'єднавши мінусовий висновок конденсатора С10 з емітером транзистора VT2. Якщо помилок в монтажі немає і деталі справні, то вихідний каскад запрацює одразу. Потрібно лише встановити необхідну вихідну потужність. Для цього вимірюють падіння напруги на резисторі R18, воно повинно бути 1...1,2 Ст. При меншій напрузі обмотку 3-4 трансформатора Т2 необхідно збільшити на 1-2 витка, при більшому - зменшити на таке ж число витків. Якщо транзистори VT2, VT3 нагріваються, потрібно зменшити опір резистора R11. Після проведення цих операцій відключають від ІМС зовнішнє джерело живлення і всі з'єднання виконують у відповідності з принциповою схемою.
Автор: В. Танасійчук, р. Сторожинець Чернівецької обл.; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru