Układ do odstraszania dokuczliwych owadów.pdf

Układ do odstraszania dokuczliwych

owadów

2216

Do czego to służy?

Konstruowanie urządzeń odstraszają−

cych szkodniki jest ideą nad wyraz hu−

manitarną i godną propagowania: po co

bowiem zabijać jakiekolwiek stworze−

nia, jeżeli nie jest to absolutną koniecz−

nością! Najczęściej wystarczy przecież

zmusić nie lubianego zwierzaka do

zmiany miejsca zamieszkania lub zanie−

chania atakowania nas. Powszechnie

wiadomo, że prawie każde zwierze cze−

goś się boi i nie lubi różnych dźwięków

i zjawisk optycznych. Najstarszą meto−

dą odstraszania szkodników są z pew−

nością strachy na wróble, ale i elektroni−

cy mieli w tej dziedzinie coś do powie−

dzenia. Od dawna rekordy popularności

bije opracowany w AVT „Strach na ko−

mary”, układ odstraszający te bardzo

przez nas nie lubiane owady za pomocą

ultradźwięków. W majowym numerze

EdW ukazał się opis urządzenia zmusza−

jącego do zmiany miejsca zamieszkania

krety, utrapienie rolników i właścicieli

ogródków działkowych. Tak więc

wszystko wskazuje, że temat jest aktu−

alny i że warto nadal zajmować się

wszelkiego rodzaju „strachami”.

Każde urządzenie mające odstraszać

jakiekolwiek zwierzęta musi jednak speł−

niać pewne założenia. Przede wszyst−

kim, nie może być dokuczliwe dla nas

samych. Dokuczliwe owady można

z pewnością przepędzić za pomocą dy−

mu, ale taka metoda byłaby równie

przykra dla ludzi. Wiadomo, że zwierzęta

posiadają także zmysły pracujące na in−

nych zakresach niż zmysły człowieka.

Typowym przykładem może tu być nasz

przyjaciel – pies, który doskonale słyszy

dźwięki o częstotliwości znacznie prze−

kraczającej częstotliwości słyszalne

przez ludzi. Wracajmy jednak do tematu

i zastanówmy się jak dokuczyć tym, któ−

rzy nam dokuczają – owadom, a przede

wszystkim ogólnie znienawidzonym ko−

marom. Z całą pewnością zastosujemy

tu generator i przetworniki ultradźwię−

ków, ale sterowane w dość ciekawy

sposób. Układ może okazać się całkowi−

cie nieskuteczny, jeżeli generowane

przez niego sygnały będą stałe lub będą

powtarzały się w regularnych odstę−

pach. Nawet najbardziej prymitywny or−

ganizm posiada bowiem zdolność przy−

stosowywania się do środowiska i zwie−

rze poddawane działaniu stałych bodź−

ców zewnętrznych szybko się do nich

przyzwyczaja. Autor nie jest biologiem

i nie wie czy powyższe rozumowanie

jest słuszne w przypadku organizmów

tak prostych jak komary, czy może tro−

chę przeceniamy ich zdolności adapta−

cyjne. Ale proponowany układ ma służyć

nie tylko odstraszaniu komarów, ale eks−

perymentom z zmuszaniem myszy do

zmiany miejsca zamieszkania. A gryzo−

nie jak wiadomo, do głupich nie należą.

Drugim problemem jest, jaką należy

wybrać częstotliwość emitowanych ul−

tradźwięków. Owadów jest setki tysięcy

gatunków, komarów także pewnie spo−

ro, a niektóre z nich wydają też dźwięki

o częstotliwości ponadakustycznej mają−

ce służyć zawiadamianiu osobników te−

go samego gatunku o niebezpieczeńs−

twie. Należy więc sądzić, że częstotli−

wość emitowanych tonów powinna się

zmieniać – przemiatać pewien zakres

częstotliwości.

Urządzenie spełniające powyższe zało−

żenia zostało skonstruowane i z naraże−

niem życia przetestowane przez autora.

Wyniki były więcej niż zachęcające, tak

wiec nadeszła pora, aby przedstawić wy−

konaną konstrukcję Czytelnikom EdW.

Pamiętajcie jednak, moi Drodzy: każdy

układ mający w taki czy inny sposób ste−

rować poczynaniami zwierząt jest w zało−

żeniu eksperymentalny i nikt nie może

dać gwarancji na jego skuteczność.

Jak to działa?

Schemat układu mającego budzić gro−

zę u komarów i innych stworzeń słyszą−

cych ultradźwięki przedstawiony został

na rysunku 1.

„Centralnym punktem” układu jest

przerzutnik typu D – IC1A. Do jego we−

jścia D dołączony jest generator przebie−

gów prostokątnych zrealizowany na

bramce Schmitta IC3A. W układzie mo−

delowym generator ten pracował z częs−

totliwością ok. 230 Hz i powinien działać

na zasadzie „im gorzej – tym lepiej”. Po−

garszaniu stabilności pracy tego fragmen−

tu układu służy (skutecznie) termistor

RT1, powodując zmiany częstotliwości

pracy w zależności od wahań temperatu−

ry otoczenia. Ma to na celu dodatkowe

zwiększenie „przypadkowości” działania

układu. Zamiast (lub obok) termistora mo−

żemy zastosować fotorezystor, powodu−

jący jeszcze większe wahania częstotli−

wości pracy generatora.

Do wejścia zegarowego przerzutnika

dołączone jest za pośrednictwem jum−

pera JP1 jedno z wyjść dzielnika częs−

totliwości zrealizowanego na układzie

IC2 – 4040. Sygnał zegarowy dla tego

dzielnika tworzony jest przez generator

z bramką IC3C.

Zasadę działania układu najlepiej wytłu−

maczyć posługując się rysunkiem 2. Po−

kazane na tym rysunku przebiegi zostały

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/97

Rys. 1. Schemat ideowy układu

zarejestrowane za pomocą niezwykle uży−

tecznego przyrządu, jaki niewątpliwie jest

„Oscyloskop (właściwie analizator sta−

nów logicznych) na PC”, opisany w majo−

wym numerze EdW. Jak wiadomo, prze−

rzutnik typu D przenosi stan logiczny

z wejścia D na wyjście Q w momencie

przejścia wstępującego zbocza impulsu

zegarowego. W naszym układzie impulsy

zegarowe mają stosunkowo małą częs−

totliwość (w badanym układzie ich okres

wynosił ok. 1 sek.), natomiast stany na

wejściu D zmieniają się ze znacznie więk−

szą częstotliwością. Ponieważ generatory

nie są w żaden sposób ze sobą synchro−

nizowane, jest sprawą przypadku, kiedy

wstępujące zbocze impulsu zegarowego

wystąpi w momencie, kiedy na wejściu

D wystąpi poziom logiczny pozwalający

na zmianę stanu przerzutnika. Pierwszy

taki przypadek nastąpił w momencie

oznaczonym na rysunku literą A. Tuż po

zmianie stanu na wejściu D z wysokiego

na niski wystąpiło narastające zbocze im−

pulsu zegarowego i na wyjściu przerzutni−

ka pojawił się stan niski (poprzednio prze−

rzutnik był ustawiony). Nastąpił teraz

okres oczekiwania na kolejny przypadek:

stan wysoki na D i narastające zbocze

sygnału zegarowego Przypadek taki zda−

rzył się po dwóch taktach zegara, w pun−

kcie B i układ przeszedł w stan oczekiwa−

nia na kolejny zbieg okoliczności: stan nis−

ki na wejściu D podczas wstępującego

zbocza sygnału zegarowego.

Jumper JP2 umożliwia dostosowanie

charakterystyki układu do aktualnych wy−

magań użytkownika. Im większa będzie

częstotliwość impulsów podawanych na

wejście zegarowe przerzutnika, tym

częściej na jego wyjściu będą zachodzić

zmiany stanów.

O skuteczności przyjętego rozwiązania

najlepiej świadczy rysunek 3, na którym

pokazano przebiegi na wyjściu przerzutni−

ka zarejestrowane w okresie ponad 80

sekund.

Drugim blokiem układu jest generator

ultradźwięków. Wejście zerujące genera−

tora multistabilnego zostało dołączone do

wyjścia generatora przebiegów loso−

wych, co powoduje chaotyczną pracę

układu. Do cyklicznej zmiany częstotli−

wości generowanej przez IC4 wykorzys−

tano wejście VC (Voltage Controll), po−

zwalające na przestrajanie napięciem te−

go generatora. Wejście to zostało dołą−

czone do kondensatora C4, na którym

wolnozmienne przebiegi napięciowe wy−

twarzane są przez trzeci generator zbudo−

wany na bramce IC3B. Zmiany napięcia

na wejściu VC powodują „przemiatanie”

częstotliwości w zakresie od ok. 20kHz

do ok. 40kHz.

A zatem układ spełnia przyjęte założe−

nia: w losowo (przynajmniej dla zwierząt)

wybranych momentach włącza na okres

o losowym czasie trwania generator wy−

syłający ultradźwięki, które gdybyśmy

mogli je słyszeć, brzmiałyby trochę po−

dobnie do syreny policyjnej.

Generator ultradźwięków zasila bezpo−

średnio piezoceramiczny przetwornik Q1,

przystosowany do generowania dźwię−

ków o częstotliwościach ponadsły−

szalnych.

Rys. 2. Ilustracja zasady działania układu

Rys. 3.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/97

Wykaz elementów

Rezystory

PR1: 100k

R3, R5: 3k

Ω

R6: 330k

Ω

RT1: termistor ok. 22k

Ω

Kondensatory

C1, C7: 100nF

C2: 470nF

C3: 220pF

C6, C4: 220µF/16V

C5: 10µF/16V

Półprzewodniki

IC1: 4013

IC2: 4040

IC3: 4093

IC4: NE555 CMOS (np. GLC 555)

Pozostałe

Q1 przetwornik nadawczy ultradźwięków

typu EFR – RCB40K62

S1 włącznik bistabilny 1−obwodowy

Rys. 4. Schemat montażowy

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 4 pokazano mozaikę ście−

żek płytki drukowanej i rozmieszczenie na

niej elementów. Płytka została wykonana

na laminacie jednostronnym i niestety, ni

udało się uniknąć konieczności zastoso−

wania dwóch zwór. Montaż wykonujemy

w całkowicie tradycyjny sposób, rozpo−

czynając od tych nieszczęsnych zworek,

a kończąc na jumperach i kondensatorach

elektrolitycznych. Pod układy scalone

warto zastosować podstawki, uprości to

regulację układu. Po zmontowaniu całości

wkładamy w podstawkę układ IC4 i przy−

stępujemy do regulacji naszego bicza na

komary i inne paskudztwa. Regulacja jest

bardzo prosta, ale niezbędny będzie nam

choćby najprostszy miernik częstotliwoś−

ci. Zwieramy do plusa zasilania wejście

RESET (pin. 4) IC1, najprościej przez we−

tknięcie zworki z drutu w podstawkę, po−

między nóżki 1 i 14 IC1. Pokręcając poten−

cjometrem montażowym ustawiamy na

wyjściu IC4 częstotliwość ok. 30kHz. Na−

stępnie wyjmujemy zworkę z podstawki

pod IC1 i wkładamy w podstawki pozo−

stałe układy. Układ jest gotowy do pracy.

Zbigniew Raabe

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

„kit szkolny” AVT−2216.

c.d. ze str. 57

Cały sterownik może być zasilany napię−

ciem z przedziału 5 (nie należy wtedy sto−

sować stabilizatora IC4) ... 18VDC dopro−

wadzonym do złacza Z2. Najczęściej,

z uwagi na stosowanie silników od sprzę−

tu komputerowego, będziemy korzystać

z zasilania 12VDC.

Tranzystor T1 może służyć do włącza−

nia dodatkowych elementów wykonaw−

czych. Zrezygnowano z stosowania prze−

kaźnika użytego w sterowniku AVT−2059,

który po prostu ... nie zmieścił się na płyt−

ce obwodu drukowanego.

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 4 przedstawiono mozaikę

ścieżek płytki drukowanej wykonanej na lami−

nacie dwustronnym i rozmieszczenie na niej

elementów. Montaż wykonujemy w typowy

sposób, rozpoczynając od najmniejszych ele−

mentów. Pod układy scalone dobrze jest za−

stosować podstawki. Szczególnie dotyczy to

driverów ULN2803 i TD62783, które mogą

czasem ulec uszkodzeniu podczas np. ekspe−

rymentów z nieznanego typu silnikami.

Układ sterownika nie wymaga urucha−

miania, ale jedynie prostej regulacji częs−

totliwości pracy generatora z IC2C i IC2D,

której możemy dokonać za pomocą po−

tencjometru montażowego R2. Jak wia−

domo, nie ma żadnych ograniczeń częs−

totliwości minimalnej. Natomiast przy jej

zwiększaniu ponad dopuszczalna granicę

silnik zacznie tracić moc, a w skrajnym

przypadku zatrzyma się wpadając w wib−

rację (niegroźne dla silnika).

Ostatnią sprawą wartą omówienia jest

dołączenie do układu silników kroko−

wych. W większości przypadków, kiedy

to będziemy wykorzystywać silniki od

sprzętu komputerowego, silnik będzie od

razu wyposażony w odpowiednie złącze.

Złącze takie można dołączyć do wyjścia

Z3, doświadczalnie ustalając kierunek ob−

rotów. Jeżeli jednak będziemy dyspono−

wali silnikami z innego źródła, to należy

najpierw zlokalizować za pomocą omo−

mierza wyprowadzenia cewek, a następ−

nie doświadczalnie ustalić ich kolejność.

Eksperymenty takie nie są groźne dla sil−

nika, który przy nieprawidłowej kolejnoś−

ci dołączenia uzwojeń po prostu się nie

obraca, a jedynie wibruje.

Zbigniew Raabe

Rys. 4. Schemat montażowy

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

„kit szkolny” AVT−2091.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/97

Ω

R1, R2: 100k

R4: 56k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: