Konstrukcja magnetostrykcyjnego generatora ultradźwięków: pytania o prąd, rdzeń i częstotliwość

Dzień dobry,
jestem uczniem liceum i jako ciekawy miniprojekt naukowy chciałem skonstruować magnetostrykcyjny generator ultradźwięków. Widziałem już jeden powielający się na wielu stronach internetowych schemat (zamieszczam przykładowy w załączniku), jednak nie jestem pewien, czy takowy obwód będzie działał i spełniał moje oczekiwania (generowanie ultradźwięków o stosunkowo niskiej częstotliwości). Mam także kilka pytań:
- do jakiego prądu muszę podpiąć obwód (stały czy zmienny)? A jeśli do obydwu można, to jak wpłynie to na emisję dźwięku?
- czy jako ferromagnetycznego rdzenia można użyć po prostu zwykłej stali? Jakie częstotliwości osiągnęłaby stal?
- jak przymocować pręt, by wykonywał drgania?
- w jakim zakresie częstotliwości będzie taki oscylator pracował i od czego ona zależy?
Wiem, że muszę do skonstruowania obwodu użyć kondensatora (najlepiej zmiennego) i tranzystora bipolarnego npn, jednakże nie jestem pewien jakie parametry muszą te urządzenia spełniać (np. pojemność kondensatora itp.). Jestem początkujący w zakresie elektroniki i pewnie nie znam wielu tajników, także wskazane jest podsuwanie mi również innych rozwiązań (o ile są pewne).
Dziękuję z góry za pomoc,
Scyzoryk1

Zależy ci na generatorze ultradźwięków, czy na demonstracji magnetostrykcji, wybierz jedno.

Jeśli na magnetostrykcji, lepiej było by zacząć od czegoś co łatwo kontrolować, cewkę podłączoną do wzmacniacza audio, do cewki wkładasz pręt i sprawdzasz czy coś wykryjesz w zakresie akustycznym, np dotykając do płyty szklanej. Zmiana długości pręta to będą mikrometry albo i mniej.

Jeśli na ultradźwiękach to kup przetwornik piezoelektryczny, te przetworniki wyparły magnetostrykcyjne.

Z tym schematem problem jest taki że trzeba dobrać parametry, o ile sam schemat jest prawie poprawny (niewiele trzeba zmienić żeby miał prawo ruszyć) to bardzo wiele rzeczy może pójść nie tak. Będziesz walczył z dwoma problemami (generator i przetwornik) porażka w jednym miejscu spowoduje że nie będziesz wiedział czy druga część jest ok.


Dobrze działające generatory oparte na magnetostrykcji miały rdzenie z izolowanych cienkich blach żeby przeciwdziałać stratom na prądy wirowe, i były to rdzenie z materiału specjalnie dobranego tak żeby magnetostrykcja była duża.

Chciałbym podziękować za tak szybką odpowiedź!
Głównie zależy mi na generatorze ultradźwięków, myślałem że magnetostrykcja jest tańszym i prostszym w budowie rozwiązaniem, ale domyślam się teraz, że dużo rzeczy może pójść nie tak i urządzenie musi być bardzo precyzyjnie skonstruowane.

Zastanawiałem się już wcześniej nad zakupem przetwornika piezoelektrycznego, ale nie wiem, jak ma funkcjonować. Co jest potrzebne, by spełniał swoje zadanie? Czy jest jakiś przedział częstotliwości, w którym może pracować?

Cytat:

myślałem że magnetostrykcja jest tańszym i prostszym w budowie rozwiązaniem,

Na pewno jest tańsza i prostsza od piezoelektrycznego, przetwornika piezoelektrycznego nie zrobisz musisz kupić, magnetostrykcyjny możesz zrobić, ale zrobić to tak żeby dobrze działało to będzie 10x trudniej niż oprzeć się o piezoelektryczny i zbudować generator
Jeśli trafisz w częstotliwość rezonansową i przetwornik piezoelektryczny będzie pobierał energię elektryczną, to ta energia z dobrą sprawnością będzie zamieniana na energię drgań.
Z magnetostrykcyjnym nie ma tak prosto, bo energię będzie pobierał zawsze i zawsze będzie dużo tracił na grzanie, zarówno od prądów wirowych jak i histerezy magnetycznej, a czy będzie drgał to zależy od wielu czynników.

Oczywiście budowa generatora dużej mocy do przetwornika piezo też nie jest banalna.

Popularny eksperyment z łatwym do wykonania generatorem pola magnetycznego* wysokiej częstotliwości i dużej mocy:

Czy wystąpiła magnetostrykcja nie wiadomo, ale gwóźdź rozgrzany do czerwoności świadczy o tym że moc się wydzieliła.

*opartym na układzie Mazziliego, możesz taki zrobić, poeksperymentować.

Raczej zrezygnuję z magnetostrykcji i wezmę na tapet urządzenie oparte o odwrotny efekt piezoelektryczny. Jaki obwód muszę zatem wykonać, by wywołać drgania? Czy dałoby się regulować częstotliwość, np. przy pomocy trymera?

Najprostszy w uruchamianiu będzie generator taki jak w tym temacie:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3425513.html
Nie jest najprostszy, ani najlepszy, ale składa się z bloków, które można uruchamiać oddzielnie, nawet bez oscyloskopu, jak coś pójdzie nie tak. No i zasilany jest bezpiecznym napięciem, czego nie można powiedzieć o generatorach myjek ultradźwiękowych.

Dziękuję za wszystkie podpowiedzi Na pewno wykorzystam je w moim projekcie. Mam tylko pytanie, czym w zasadzie są urządzenia nazywane głośnikami piezoelektrycznymi wysokotonowymi takimi jak ten: https://allegro.pl/oferta/trabka-glosnik-piezoelektryczny-zestaw-13581155379? Wystarczy je podłączyć do odtwarzacza i same zaczną pracować?