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 +9V A RILASSAMENTO AMPLIFICATORE ALTOPARLANTE 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 AMPLIFICATORE S1 R1 47KA R4 R470 B2 R5 100 +9V 0V C2 100uF 16V E R2 15K C1 1000pF Q2 2N2646 B1 R3 56 Q1 BC328 D1 LED C3 10uF 16V AP AP 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. 2
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. 3
MISURA EFFETTUATA NEL PUNTO B1. 4
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 5
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 = ( R + R + R ) C ( R + R C 1 2 3 1 1 2 ) 1 compreso nei seguenti valori: τ = ( R + R ) C = 62 µ s τ = R C = 15 µ s MAX 1 2 1 min 2 1 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 V V cc cc = τ ln = τ ln τ ln 1 V V V ηv + V 1 η cc p cc cc d utilizzando il valore η min 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. 6
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. 7