scacciazanzare ad ultrasuoni

Istituto Professionale di Stato per l'Industria e l'Artigianato
MORETTO
Via Luigi Apollonio, 21 BRESCIA
SCACCIAZANZARE AGLI ULTRASUONI
LX769
Realizzazione
TONOLI GIUSEPPE
ZACCARIA NICOLA
della classe 5AI a.s. 1995-96
corso per Tecnici delle Industrie Elettriche ed Elettroniche
SCOPO DELLA PROVA:
Questa prova consisteva nell' assemblare un circuito preso dalla rivista "Nuova
Elettronica". Il lavoro era quindi suddiviso in due parti fondamentali ; la prima
consisteva nel montaggio del circuito e la seconda nello studio dei componenti del
circuito stesso.
Il circuito da noi preso in considerazione era uno scaccia zanzare agli ultrasuoni .Questo
ha la caratteristica di generare degli ultrasuoni, cioè dei suoni con frequenza molto alta,
che hanno la caratteristica di non essere udibili dall'orecchio umano, ma molto fastidiosi
per gli animali, zanzare e topi, a tal punto da farli scappare. Questo circuito è composto
da quattro blocchi fondamentali rappresentati nella figura qui sotto disegnata:
ALIMENTAZIONE
OSCILLATORE
A
+9V
AMPLIFICATORE
ALTOPARLANTE
RILASSAMENTO
SVOLGIMENTO DELLA PROVA:
La prima parte della prova consisteva nell'assemblaggio del circuito saldando i
componenti sopra allo stampato; la seconda parte consisteva invece nello studio dei vari
componenti attraverso l'utilizzo di un software in grado di visualizzarne la curva
caratteristica al variare della frequenza. Lo schema elettrico del circuito è rappresentato
nella figura sottostante.
OSCILLATORE A RILASSAMENTO
R1
R4
47KA
R470
R5
B2
S1
+9V
C2
R2
100uF
15K
16V
0V
AMPLIFICATORE
E
C1
1000pF
100
Q1
BC328
Q2
C3
10uF
16V
AP
2N2646
B1
R3
AP
D1
LED
56
8 OHM
0.1W
Circuito Elettrico LX 769
fig.1
Si può notare dalla figura che il circuito è molto semplice ed è composto da tre elementi
fondamentali ossia un transistor unigiunzione 2N2646, un normale BC328 e
un'oscillatore a rilassamento.
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UJT 2N2646
Il transistor unigiunzione 2N2646 (UJT) è un dispositivo a semiconduttore con tre
terminali avente la struttura costruttiva riportata in fig. 2.
fig.2
Esso è formato da una barretta di silicio con debole drogaggio di tipo N, con due
terminali B2 e B1 connessi alle estremità attraverso un processo di metalizzazione; su
un lato della barretta è applicato un elettrodo di alluminio. I due terminali sono detti
rispettivamente basi B1 e B2, mentre l'elettrodo in alluminio che forma la giunzione
rappresenta l'emettitore. Nel suo nomale funzinamento il dispositivo deve essere
polarizzato in modo che il potenziale di B2 sia maggiore di B1. La giunzione PN
facente capo all'emettitore potrà essere polarizzata direttamente oppure inversamente.
Abbiamo inoltre ricavato le misure ai capi dell'UJT che sono riportate qui sotto.
MISURA EFFETTUATA NEL PUNTO E.
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MISURA EFFETTUATA NEL PUNTO B1.
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MISURA EFFETTUATA NEL PUNTO B2.
BJT BC238
Il nome di questo dispositivo deriva dalle iniziali delle parole : Bipolar junction
transistor ossia transistor a giunzione bipolare.
Nel nostro caso il BJT veniva utilizzato come amplificatore in quanto prelevava il
segnale in uscita all'UJT li amplificava e li mandava ad un piccolo altoparlante in grado
di erogare delle frequenze elevatissime.
Per quanto concerne lo stadio amplificatore a BJT sarà opportuno osservare che il
transistore Q1 (BC328), amplifica il segnale presente ai capi di R4 ed invia la sua uscita
ad un piccolo altoparlante ( 8 ohm 100 mW ).
OSCILLATORE A RILASSAMENTO
Sono detti a rilassamento quei circuiti che generano forme d'onda di tipo non
sinusoidale e basati sull'impiego di dispositivi a resistenza differenziale negativa (in
questo caso UJT). Un campo tipico di applicazione dell'UJT è la realizzazione di
circuiti per la generazione di impulsi di breve durata e segnali a dente di sega(carica e
scarica di condensatori con legge esponenziale). Il circuito capace di produrre queste
forme d'onda viene denominato oscillatore a rilassamento ed è qui sotto riportato.
Alimentando questo circuito, il condensatore C inizia a caricarsi attraverso la resistenza
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R. quando la tensione Ve, ai capi del condensatore raggiunge il valore di picco Vp, si
ha circolazione di corrente nella regione E-B1 dell'UJT, ne segue una diminuzione di
RB1 (resistenza interna all'UJT della BASE1) e quindi una rapida scarica del
condensatore attraverso la serie costituita da RB1 e da R1 esterna. In tal modo ai capi di
R1 si ha un impulso di tensione che tende rapidamente a zero con legge esponenziale.
Esaurita la scarica del condensatore, la corrente di emettitore scende al di sotto del
valore Iv, RB1 cresce rapidamente e provoca l'interdizione dell'UJT; si ritorna quindi
alla situazione iniziale, cioè il condensatore ricomincia a ricaricarsi. Nella fase di carica
del condensatore C, l'UJT risulta interdetto per cui VB2 (tensione ai capi della BASE2
rispetto a massa) assumerà un valore determinato dal partitore R2, RBB (resistenza
interna all'UJT tra le due basi) ed R1 alimentato dalla tensione Vcc. Tale potenziale si
aggira intorno al valore Vcc poichè R2 è di solito trascurabile rispetto a RBB.
FUNZIONAMENTO DEL CIRCUITO
Il circuito viene alimentato tramite una batteria da 9V .
Nel circuito è presente un trimmer R1 (47 K) attraverso il quale è possibile modificare
il valore della costante di tempo di carica data dall'espressione:
τ = ( R1 + R2 + R3 ) ⋅ C1 ≈ ( R1 + R2 ) ⋅ C1
compreso nei seguenti valori:
τ MAX = ( R1 + R2 ) ⋅ C1 = 62 µs
τ min = R2 ⋅ C1 = 15 µs
Nell'oscillatore a rilassamento al variare del trimmer R1 varia la posizione della retta di
carico ; per un corretto funzionamento del circuito la retta deve sempre intersecare la
curva ad un valore di corrente compreso tra la Ipicco e la Ivalle. La legge di carica del
condensatore è di tipo esponenziale e il periodo T ai capi di C1 è dato dalla formula
seguente:
T = τ ⋅ ln
Vcc
Vcc
1
= τ ⋅ ln
≅ τ ⋅ ln
Vcc − Vp
Vcc − ηVcc + Vd
1− η
utilizzando il valore ηmin dell'UJT 2N2646 risulta che Vp=6,04 V e T = 1,09 τ.
Durante la carica di C1 il BJT è nella situazione OFF e quindi non fornisce alcun
segnale all'altoparlante; durante la scarica il BJT passa nella situazione ON ed alimenta
l'altoparlante. Il diodo DL1 posto in parallelo all' altoparlante ci da la possibilità di
vedere se il circuito è in funzione o meno. DL1 risulterà quindi polarizzato
inversamente , ma siccome AP è un carico induttivo mantiene in circolazione un
corrente che permette a DL1 di accendersi.
DL1 si comporta da diodo volano , cioè permette di scaricare l'energia sulle resistenza
interna dell' altoparlante. Il diodo ha inoltre la funzione di proteggere il transistor nella
fase di interdizione ; in quanto ai capi dell'altoparlante vi sarebbe una d.d.p. troppo
elevata che potrebbe superare VCE0.
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CONCLUSIONI
Il circuito realizzato funziona in quanto abbiamo potuto vedere che al variare della
frequenza si possono sentire dei leggeri suoni. Dovremo però aspettare l'arrivo delle
zanzare per verificarne l'effettivo funzionamento.
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