Макеев Леонид Александрович. Ультразвуковой течеискатель своими руками

Ультразвуковой течеискатель

своими руками

0x01 graphic

За основу разработки был взят течеискатель из журнала "Радио", 1969г., N 10, стр. 46 - 48. Схема сделана на более современной электронной базе, поэтому получилась проще и лучше.

Назначение.

Делался для поиска утечек фреона в холодильных установках, но в принципе годится и для других целей, где нужно пользоваться ультразвуковым контролем. Работает хорошо, НО в деле опробовать не успели по причине его кражи из машины.

Технические параметры

Напряжение питания: 5 - 15в ("Крона")

Ток потребления: 10 ма (20 часов от Кроны)

Общий К ус. на 40кГц: 30 тыс. (90дб)

Контроль разряда батареи: ручной. При питания ниже 5-ти вольт и нажатии кнопки светодиод не светится. Пора менять батарейку.

Органы управления

Ручка громкости - VOLUME

Ручка чувствительности - SENSITIVITY

Контроль разряда батареи - кнопка

Выключатель

0x01 graphic

Рис. 1 Схема. Изображение сохранить в комп, там хорошее качество.

-----------------------------------------

0x01 graphic

Рис. 2 Цоколёвка ИС 1

--------------------------------------------

Конструкция

Аппарат собран в корпусе G1202G (BC) c батарейным отсеком из ударопрочного пластика ABS. Размеры: 111х83х38 мм. Корпус изнутри обязательно экранировать. Экран из алюминиевой фольги с липким слоем шириной 50мм, продаётся в хозтоварах. Наушники закрытого типа, дабы работать в зашумлённом помещении, разъём ДЖЕК 6,3. Микрофон выносной, на проводе 1,5 метра. Провод должен быть с хорошим экраном и небольшой собственной ёмкостью: большая ёмкость шунтирует микрофон. У меня провод от эстрадного микрофона, гибкий и прочный, две жилы в общем экране, ёмкость 85 пф/метр. Купил в магазине муз. инструментов.

ВНИМАНИЕ!

В целях экономии батарейки в аппарате отсутствует постоянная индикация включения, только при контроле батареи. Не забывайте выключать питание после работы.

Детали

Микрофон - MA40S4R, ультразвуковой пъезо микрофон, резонансная частота 40 кГц, собственная ёмкость 2550 пф.
Внимание.

Прошу не путать с MA40S4S - это ультразвуковой передатчик. Внешне выглядят одинаково, но у приёмника повыше чувствительность.

ИС1 -К157УД2, сдвоенный ОУ (стерео, малошумный), корпус DIP 14, используется только один канал.

ИС2 - TDA 2822M, маломощный низковольтный стерео усилитель, корпус DIP 8, используется один канал.

Д - диод Шоттки, 1N 5819.

Т1 - транзистор КТ 3102Е, малошумящий

Стабилитрон - BZX55C4V3 на 4,3 в.

Кнопка контроля питания - любая малогабаритная, без фиксации.

Наушники - любые закрытого типа, сопротивлением 16 ом, включены моно, в параллель.

Катушка индуктивности L1.

В чашечном (броневом) сердечнике Ф 11х 6,5мм, М2000 НМ1-16 Ч 11.

L1 = 14 мГн, 120 вит. провод ПЭЛ - 0,1мм.

Настройка

Схема: классический резонансный усилитель на LC-контуре с последующим прямым детектированием АМ-сигнала.

Схема, собранная правильно, без ошибок работает сразу.

Единственная, но относительно сложная настройка - настройка контура L1 С1 на резонансную частоту микрофона 40 кГц. Резонанс контура очень острый, крутизна фронтов большая, Q = 100. При С1 = 1н расчетная индуктивность 15,8 мГн, но индуктивность лучше делать поменьше, а затем увеличивать С1 с 1н до резонанса 40 кГц. Конденсатор в контуре должен быть с минимальным ТКЕ. Для настройки можно взять КПЕ (конденсатор переменной ёмкости от старого приёмника на ДВ и СВ).

Можно предварительно настроить контур отдельно, а затем вставить его в схему. Но потом всё-таки лучше подстроить всё в сборе.

0x01 graphic

Схема предварительной настройки контура.

Схема настройки контура на 40 кГц

L - в чашеном сердечнике Ч11/ 14, М2000, 14 мГн. Индуктивность с высокой добротностью, Q = 100

mV - милливольтметр с достаточной чувствительностью, предпочтительно стрелочный.

15 / 500 - КПЕ

Классический метод, по науке.

КПЕ настраивает контур в резонанс с синусоидальным сигналом генератора на 40 кГц по максимуму показаний милливольтметра mV, предпочтительно стрелочного. Во избежание погрешности настройки, щуп mV подключен к схеме через конд. 10 пф либо через делитель с входной ёмкостью 10-15пф.

Затем измеряется ёмкость КПЕ и подбирается постоянный конд-р. 820* + С х.

В таком виде контур можно ставить в схему, работать будет.

Но есть метод проще и лучше.

У микрофонов есть разброс резонансов и мы не знаем, какой: 40кгц +/- ??? Поэтому настраивать контур надо не по приборам, а в резонанс с конкретным микрофоном. Делается так.

Контур сразу впаивается в схему с ёмкостью 820* + КПЕ. Подстроечник полностью введён (1к), чувствительность уменьшена. Источником ультразвука будет небольшая малярная кисть. Подносим кисть ко рту (не вплотную) и не сильно дуем на кончики волосков. Расстояние до микрофона 30-50см. Настраиваем КПЕ на самый громкий звук шороха: это и будет резонанс всей схемы. Меряем ёмкость КПЕ и впаиваем такой же рядом с 820пф. Всё.

Вообще, надо иметь ввиду, что схема склонна к самовозбуждению.

После настройки резонанса, резистором SENSITIVITY устанавливаем максимальную чувствительность и подстроечником 1к так же устанавливаем максимальную чувствительность, при которой не будет самовозбуждения схемы.

Пробуем, что получилось.

Внимание!

1. Во избежание самовозбуждения неиспользуемого канала К157УД2, следует замкнуть выводы 5 и 9 (на схеме не показаны).

2. Корректирующую цепочку (3 ом, 0,1мкф) с выхода ИС2, надо паять как можно ближе к 1-му выводу.

О громкости

При сильном сигнале на макс. громкости идёт перегруз ИС2, ограничение сигнала по питанию, резкий звук, и хрен бы с ним, но начинает жрать батарею немеряно, средний ток 35 ма. С уменьшении громкости резкий дробовый шум становится мягче (шорох). Одновременно уменьшается ток потребления.

Проверка.

Проверить можно обычной газовой зажигалкой без пламени. Или просто потереть друг об друга сухие пальцы (щепоткой) на расстоянии 0,5 - 1 метр от микрофона, в наушниках будет слышен громкий шорох. Подуть через плотно сжатые губы. Занятный звук получается, если пустить тоненькую (капельную) струйку воды в пустую ванну: как ядрами по башке. Хорошо "шумят" импульсные электронные схемы в мониторах, телевизорах, светодиодных лампах с драйверами.

Примечание.

В связи с особенностью детектирования УЗ-сигнала, шипение и шорохи получаются немного резкие (т.н. дробовый шум), зато хорошо заметные на слух. Можно на втором канале К157УД2 сделать линейный детектор, звук будет приятнее и помягше (примерно как в ТИАМ-3, см. Приложение), но при малом сигнале будет сливаться с шумами усилителя. Я выбрал первый вариант, тот, что на схеме.

Оформление микрофона

Микрофон помещён в пластиковую полипропиленовую трубку (для водопровода) диаметром 20 х 13мм, длиной 15 см. Во избежание повреждений микрофон заглублён от торца на 10 мм. Можно и глубже затолкать, получится направленный. Собственно микрофон в трубке по окружности обёрнут тонким поролоном, можно фетром. Микрофонный провод, выходящий из трубки, хорошо закрепить.

Ноябрь, 2017 г., Екатеринбург

По отзывам холодильщиков, повторивших эту конструкцию.

Аппарат хорошо зарекомендовал себя в работе с холодильными установками в магазинах, супермаркетах, а так же с чиллерами. Вполне хватает чувствительности и громкости. Кроме того, аппаратом хорошо прослушиваются "гремящие" подшипники.

0x01 graphic

Фото, присланное благодарным пользователем.

Кстати, подобной штуковиной искали утечку воздуха на нашем МКС, когда американка просверлила дырку в нашем сортире.

https://www.youtube.com/watch?v=f4Z6J0G2low

0x01 graphic

Но мне кажется моя конструкция удобней: микрофон на проводе, можно подлезть в труднодоступные места. Интересно, сколько Роскосмос отвалил за эту штуковину? Я бы свою за полцены уступил, даже без торга. :))

ПРИЛОЖЕНИЯ

Демонстрация отечественного аналога

Течеискатели ультразвуковые акустические УТ-2А и ТИАМ-3. за 17 т.р. ??

https://www.youtube.com/watch?v=igOzAW46N-0

TUD-1 Ультразвуковой детектор утечек и электрических разрядов за 47 тыс. туб.

https://www.youtube.com/watch?v=bOr7LynrnqY

Смотреть на отрезке 1.40 - 2.30 минут. Ну, у меня прям скажем, в разы получше будет. И подешевле.

P.S.

О пользе этой штуковины.

У нас в доме с некоторых пор начались проблемы с холодной водой. Моешься в душе, соседи открыли холлодную воду, давление упало, на тебя кипяток пошёл. Очень неприятно. В Управляющей Компании объяснили, что стояки засрались, надо менять по всему дому. И счёт за замену выкатили под 2 лимона. Я в трубах ни чё не понимаю, поэтому скооперировался со знакомым слесарем, и мы полазили в подвале. Прослушал течеискателем трубы с хол. водой и нашёл конкретное место шума. Оказалось, ребятки из УК врезали в трубу так называемую "дроссельную шайбу". Это такая шайба с калиброванным отверстием, дабы ограничить расход потребляемой жильцами воды. Специально ограничить.

После этого разговор с УК перешёл в уголовную плоскость: сознательное вредительство, мошенничество, вымогательство денег у жильцов. Ребята из УК быстро одумались и шайбу убрали. Теперь моюсь в душе и радуюсь: всё хорошо. И не за 2 лимона.

Комментарии: 12, последний от 16/11/2023. © Copyright Макеев Леонид Александрович (dyplodoc@gmail.com) Размещен: 30/11/2017, изменен: 01/07/2022. 12k. Статистика. Статья: Естествознание, Изобретательство Полезные самоделки для здоровья, быта, досуга Иллюстрации/приложения: 8 шт. Скачать FB2		Оценка: *6.9715** Ваша оценка:
Аннотация: Бывает полезен

Макеев Леонид Александрович : другие произведения.

Ультразвуковой течеискатель своими руками