Автор: Flasher
Опубликовано 04.11.2016
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2015!"

Ну не люблю я собак, не люблю и всё тут!

Еще с детства настороженное отношение к уличным стаям собак заставляло искать методы защиты от нападения. Крики неадекватных собаководов, что, мол, собака просто так не нападает, давно развенчаны учеными мужами. Как оказалось, спровоцировать нападение собаки(не дрессированной, конечно) может все что угодно- запах, походка.

В юношестве, увидев описание в Юном технике догчейзера- прибора для отпугивания собак, я загорелся мыслью о создании подобного девайса. Но многочисленные опыты стабильного результата не дали и мысль была отложена на долгие года в далекий закуток сознания. И вот, совсем недавно, попался мне в руки чудодевайс- верх инженерной мысли кЕтаястроения. Естественно, прочитав кучу форумов, я был настроен весьма скептически к кЕтайским пугалкам. Но владелец чудодевайса уверил в его действенности и вручил мне пациента для препарирования и изучения возможности поднять мощность. Со свежей кроной в девайсе и запасным кирпичом в кулаке я направился мимо частных домов. Мирно лежащая и мечтающая о вкусной косточке собака случайно оказалась на пути. Нажимая на кнопку, я в принципе не ожидал никакого эффекта. Ну максимум- заинтересованного взгляда. Но собака, вопреки ожиданиям, подскочила и стала улепетывать во все 4 ноги, помогая себе хвостом и загребая землю зубами так, будто в нее летел булдыжник размером не меньше челябинского метеорита.

Воодушевившись результатами опыта, я решил его повторить. На этот раз две маленькие собачки продефелировали в метре от меня даже не взглянув в мою сторону. А смотреть было на что- посиневшие пальцы, вдавливающие до упора кнопку на приборе и упавшая челюсть вместе с разочарованным взглядом. Хотя в сети гуляют видео как собаки улепетывают от этого прибора (видимо им внушает опасение человек с желтой хренью в руке и сумасшедшим взглядом, а не само воздействие прибора).

Потом, как нормальный естествоиспытатель, я протестировал аппарат на себе. Следуя предупреждениям из паспорта, в ухо совать не стал. Прибор издаёт весьма мерзкий писк, тихий, едва различимый. Если верить мануалу, то частота звука свыше 20 кГц. Панического страха не испытал. Во время экспериментов за мной с интересом наблюдала соседская собака. Ужаса в её глазах рассмотреть мне не удалось. Видно было, что её внимание привлекает не то звук, не то мигание светодиодов, вмонтированных в корпус. Поскольку расспросить ее не представлялось возможным, то впал в некоторую грусть, ибо прибор совсем не вселяет панику, несмотря на заверения китайского паспорта к устройству.

Разозлившись на прибор, я вооружился отверткой и большим тесаком и приступил к вскрытию.

Вот характеристики пугалки:

размер 130мм х 40мм х 25мм.

питается от 9-ти вольтового элемента типа "крона".

3 режима работы: фонарик, тренировка (привлечение внимания собаки), отпугиватель.

Корпус оказался частично склеенным, поэтому пришлось аккуратно его разламывать и доставать потроха. Потроха удивили своей примитивностью.

Чтобы разобраться в его работе, срисовал его схему.

На схеме видно, что девайс питается от кроны. Состоит из двух независимых узлов - ультразвуковой пищалки с драйвером и мигалки на светодиодах с генератором.

Различные режимы выбираются с помощью переключателя SA1. В режиме "3" питание подается на оба генератора. Параметрический стабилизатор R3 VD1 формирует напряжение питания на уровне 5,6 вольт для микросхемы DD1, обеспечивая некую стабильность генерируемых частот при изменении напряжения питания.

На элементах DD1.6 и DD1.5 собран симметричный мультивибратор. R4 и R7 формируют начальное смещения для его работы. Подстроечным резистором R5 в некоторых пределах можно регулировать частоту и скважность этого генератора. Настраивается по максимальному излучению звука самим излучателем.

Конденсаторы С1 и С2 пленочные, а не керамические. Это весьма благотворно сказывается на температурной стабильности генератора и предсказуемости его частот.

Пьезокерамические излучатели TR2516T1(ну или кЕтайские аналоги) резонансные и рассчитаны на работу в диапазоне частот 24-26кГц (в приборе выходная частота была установлена на 26,5 кГц). Диаметр 16 мм. Уровень звукового давления не менее 115Дб.

Диаграмма направленности - 72 градуса от центральной оси по уровню 6дб. Их собственная ёмкость 2000пф. Могут быть заменены только на другие, с аналогичными параметрами.

Элементы DD1.4 и DD1.3 буфер-драйвер для выходного транзистора. Их задача - минимизировать влияние нагрузки на элементы генератора и при этом обеспечить выходной ток для открытия транзистора VT1.

В коллекторе транзистора находится первичная обмотка повышающего трансформатора. Выходное напряжение, благодаря емкостному характеру нагрузки, близко по форме к синусоиде с амплитудой 40-55 вольт. Это близко к максимальной амплитуде для подобных излучателей. Выше поднимать рискованно, иначе можно безвозвратно испортить излучатель.

Пульсации на стабилитроне (заметьте, в схеме отсутствует фильтрующий конденсатор по цепям питания) составляют около 0,2 вольт.

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор с частотой 16,4Гц. Импульсы с него поступают на транзистор VT2. Зачем там кЕтайцы влепили такой мощный транзистор совсем не понятно. Ведь в токоограничительный резистор светодиодов- 3,6кОм(!).

В режиме "2" питание подается через дополнительную цепочку R2 VD3 в результате частота импульсов падает до 22,5 кГц (из-за просадки питания самой микросхемы и пульсаций в цепи питания 0,7 вольт при свежей кроне) и амплитуда на излучателе также значительно уменьшается.

Через диод VD2 блокируется работа генератора и светодиоды постоянно включены. В "1" режиме питание на генераторы вообще не подается, а просто открывается транзистор VT2 через R1. Вот такая вот экономия батарейки в режиме фонарика.

Пожаловался я владельцу этого отпугивателя собак на плохое кЕтайское исполнение. Он мне ответил, что от того варианта хоть собаки убегают. Другие отпугиватели они просто подходят и облизывают. Один такой облизанный отпугиватель он мне и вручил. Тщательно его отмыв, я решил его препарировать.

Открутив 3 винта, я сразу же понял, почему собакам так нравится его облизывать. Внутри оказалась вкусненькая схема на 2 транзисторах. Естественно, что ничего качественного она выдавать не может.

Срисовал весь этот ужас.

Кетайские схемотехники превзошли самих себя. На транзисторе VT1 собран инвертор фазы. Сам излучатель находится в цепи обратной связи от контура до входной цепи генератора. Частота генерации частично зависит от частот настройки контура и от параметров излучателя. Кстати, промеряв с помощью звукового генератора частоту механического резонанса излучателя, узнал что она составляет 24,2кГц. Сам отпугиватель при этом работает на 23,8 кГц-это на 20 процентов меньше мощности.

На частоте резонанса импеданс излучателя минимален, а значит ток, протекающий через него максимален. Что и было зафиксировано осциллографом на последовательно включенном с излучателем резисторе в 1кОм.

При питании от батареи 9в отпугиватель потребляет около 20мА. Экономно, не придерёшься. Когда я поднёс его к пламени зажигалки, обнаружил, что пламя слегка отклоняется от излучателя!

Правда, 10 вольт размаха импульса на излучателе-это смешно. Мощности никакой. Попробовал понастраивать контур в резонанс с механическим резонансом излучателя. Но добился размаха только в 25 вольт. Совсем негусто. Собаки, облизывайте дальше такой отпугиватель!

Следующий облизанный отпугиватель выглядел очень грозно. Аж 2 параллельно включенных излучателя и лазерный светодиод посередине. Наверное, для того чтобы было удобнее прицеливаться кидая его в собак.

Внутренности похожи на первую схему. Только маркировка со сверхсекретной микросхемы была тщательно удалена напильником лазером. Судя по цепям питания микросхема может быть либо дешевым процессором, либо ШИМом. Разбираться со схемой не было никакого желания. Так как особой хитрости не было. Схема работала так же как и первая, только амплитуда на излучателях была раза в 2-3 меньше. Естественно, собак отпугивалка и не заинтересовывала.

Но два излучателя и удобный корпус очень заинтересовал меня. Возникла мысль собрать самому отпугивалку. Конечно, излучатели и корпус можно купить отдельно. Но стоить они будут в несколько раз дороже чем готовая отпугивалка (7$) у кетайцев.

Перво-наперво, я измерил резонансные частоты излучателей. Для этого подал синусоиду с генератора на цепочку из последовательно соединенных излучателя и резистора с сопротивлением 1кОм. Сигнал контролировался осциллографом на резисторе. На частоте резонанса излучатель имеет минимальный импеданс, а значит, при этой частоте будет наблюдаться максимум амплитуды на резисторе. С удивлением заметил, что излучатели были тщательно подобранны. Частоты резонансов были одинаковы. Впаивая излучатели обратно на переходную платку следует обратить внимание на их правильную фазировку. Один из выводов излучателя помечен кольцом. Соответственно, эти выводы должны соединяться вместе.

Далее, я определился чего я хочу от отпугивалки. Фонарик из нее просто никакой. Мигающие слабенькие светодиоды на собак никак не влияют. Поэтому я отказался от цепей управления светодиодами и лазером.

Так как даже незначительный уход от частоты резонанса приводит к значительному снижению звукового давления от излучателя, то от функции частотной модуляции, которая в теории может присутствовать в отпугивалках тоже отказываемся. Тем более, она отсутствует во всех известных мне отпугивалках. Режим импульсного воздействия ультразвука был также испытан на первой схеме отпугивалки. Различий в результатах отпугивания замечено не было. Поэтому превращаем отпугивалку в относительно мощный генератор ультразвуковых импульсов. Желательно применить отечественную элементную базу. Патриоты мы или где?

Для этого очень хорошо подходит отечественная микросхема 1211ЕУ1.

Микросхема 1211ЕУ1 представляет собой специализированный контроллер электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) для компактных люминесцентных ламп с питанием от бортовой сети постоянного тока 3...24 В. Производится по KМОП технологии.

У этой микросхемы наблюдаются следующие интересные особенности:

- Двухтактный выход с паузой между импульсами

- Вход переключения частоты

- Минимальное количество навесных элементов

- Малая потребляемая мощность

- Не имеет аналогов

- Возможность включать и отключать выходной каскад по выводу FV(можно легко организовать импульсный режим работы излучателя).

Питание микросхемы нужно стабилизировать чтобы частота работы не зависела от него. С этой задачей справляется параметрический стабилизатор R1 VD2. Конденсатор С2 накапливает энергию для питания микросхемы, при этом диод VD1 не дает разряжаться этому конденсатору в остальные цепи. От резисторов R2 R3 и конденсатора С3 зависит частота работы ультразвукового генератора. Резистором R2 необходимо настроить ее на частоту резонанса излучателей. К сожалению, выходные каскады микросхемы имеют большое внутреннее сопротивление ключей. Поэтому пришлось применить внешние ключи VT1 VT2 в виде отечественных полевых транзисторов КП505А в малогабаритном корпусе ТО-92. Сопротивление канала транзистора не превышает 0,5 Ом и ток в импульсе может достигать 5,6 ампер. Ключи подают попеременно импульсы на разные части первичной обмотки повышающего трансформатора T1. Трансформатор T1 выполнен на ферритовом кольце М2000 К16х9х6. Первичная обмотка мотается поверх вторичной. Первичная мотается в 2 провода с соединением противоположных концов. Количество витков по 18. Количество витков вторичной обмотки- 130.

Устройство собрано на печатной плате с размерами аналогичными родной плате устройства.

Плата выполнена по технологии ЛУТ.

При наладке нужно резистором R2 установить частоту работы ультразвукового генератора равной частоте резонанса излучателей. Проверить работу устройства можно направив излучатели на пламя свечи. Оно должно значительно отклоняться.

Ток потребления устройства около 200 мА. Поэтому, чтобы напряжение не сильно проседало, нужно использовать только качественные и дорогие кроны.

Амплитуда импульсов на излучателе не должна превышать 60 вольт кратковременно.

В эффективности работы отпугивателя можно убедиться, посмотрев видео.

Файлы:
1211ЕУ1
Печатная плата

Все вопросы в Форум.