Απωθητικό Τρωκτικών

rat-repeller
rat-repellerrat-repeller_boardc


Στο παρελθόν αρκούσε μια γάτα για να κρατήσει τα ποντίκια μακριά, αλλά σήμερα έχουμε κακομάθει τις αγαπημένες μας γάτες με εκλεπτυσμένο μενού με βάση γαλοπούλα, μοσχάρι ή ψάρι και οι αρουραίοι ζουν ανενόχλητοι στις αποθήκες και τα υπόγεια. Ευτυχώς υπάρχει και ηλεκτρονικός τρόπος για την εκδίωξη τρωκτικών και βασίζεται στην παραγωγή ενοχλητικού (για τα ποντίκια) ήχου σε συχνότητες που ακούν μεν τα τρωκτικά αλλά όχι οι άνθρωποι.

Έχει αποδειχθεί ότι τα ποντίκια ενοχλούνται από δυνατούς ήχους στην περιοχή συχνοτήτων από 17 έως 30KHz. Οι συγκεκριμένες συχνότητες είναι υπέρηχοι (ήχοι υψηλών συχνοτήτων) που δεν γίνονται αντιληπτοί από τους ανθρώπους. Από τότε που διαπιστώθηκε ότι δυνατοί ήχοι στις υπερηχητικές συχνότητες είναι ιδιαίτερα ενοχλητικοί για τα τρωκτικά, έχουν εμφανιστεί στην αγορά ηλεκτρονικοί διώκτες τρωκτικών (συσκευές απώθησης) που λειτουργούν παράγοντας τους συγκεκριμένους ήχους. Τα ηλεκτρονικά απωθητικά τρωκτικών είναι αρκετά αποτελεσματικά και πράγματι τα ποντίκια απομακρύνονται από το χώρο που υπάρχουν τέτοιες συσκευές.

Υπάρχει όμως μια μικρή λεπτομέρεια που μετά από τις πρώτες ημέρες χρήσης μειώνει την αποτελεσματικότητα των υπερηχητικών απωθητικών τρωκτικών. Η λεπτομέρεια έγκειται στο γεγονός ότι γενικά τα ποντίκια και ειδικότερα οι αρουραίοι είναι αρκετά έξυπνα ζώα και δεν εγκαταλείπουν εύκολα την προσπάθεια πρόσβασης σε χώρους όπου υπάρχουν τρόφιμα. Επίσης, συνηθίζουν εύκολα τους επαναλαμβανόμενους ήχους ακόμη και όταν παράγονται σε υψηλή ένταση και μετά από καιρό αποθαρρύνονται και δεν πτοούνται πλέον.

Έτσι, αποφασίσαμε να φτιάξουμε μία ηλεκτρονική συσκευή εκδίωξης τρωκτικών που λειτουργεί μεν παράγοντας υπερήχους μεγάλης έντασης αλλά έχουμε προβλέψει κι ένα μηχανισμό στη συσκευή μας που αλλάζει συνεχώς τις συχνότητες των παραγόμενων ήχων, προκειμένου να μη συνηθίζουν σε αυτούς τα τρωκτικά. Επιπλέον, η συσκευή μας δεν παράγει ήχους συνεχόμενα αλλά με παύσεις. Έχουμε προβλέψει έτσι ώστε να παράγεται ήχος μεταβαλλόμενης συχνότητας για 3 δευτερόλεπτα και έπειτα να ακολουθεί σιγή για άλλα 3 δευτερόλεπτα περίπου, προκειμένου ο ήχος να μην είναι συνεχόμενος και να γίνεται όσο το δυνατό πιο αφόρητος.

Το κύκλωμα

Η καρδιά του κυκλώματος είναι το IC2. Το IC2 είναι το δημοφιλές 4046 που περιέχει εσωτερικά έναν ταλαντωτή ελεγχόμενο από τάση (VCO) και έναν μηχανισμό PLL (Phase Locked Loop – βρόχος κλειδωμένης φάσης). Εμείς χρησιμοποιούμε μόνο τον ταλαντωτή, του οποίου η συχνότητα ελέγχεται από την τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη 9 του ολοκληρωμένου.

Ηλεκτρονικό σχέδιο του απωθητικού ποντικών
Ηλεκτρονικό σχέδιο του απωθητικού τρωκτικών

Η περιοχή λειτουργίας του ταλαντωτή εξαρτάται από την τάση που εφαρμόζουμε στον ακροδέκτη 9 αλλά και από τη χωρητικότητα του πυκνωτή C3 που συνδέεται στους ακροδέκτες 6 και 7. Χρησιμοποιώντας έναν πυκνωτή 3,9nF, επιτυγχάνουμε περιοχή λειτουργίας από 17 έως 30KHz περίπου για τον ταλαντωτή αν εφαρμόσουμε τάση από 2 έως 11V στον ακροδέκτη 9. Η περιοχή λειτουργίας μπορεί να ρυθμιστεί περαιτέρω από το ποτενσιόμετρο R7. Ο ταλαντωτής μπορεί να ενεργοποιείται ή να απενεργοποιείται με εφαρμογή λογικού 1 και λογικού 0, αντίστοιχα, στον ακροδέκτη 5 του IC2.

Προκειμένου να έχουμε ήχο για 3 δευτερόλεπτα και έπειτα παύση για 3 δευτερόλεπτα, εφαρμόζουμε εναλλάξ 1 και 0 στον ακροδέκτη 5 του IC2. Οι εναλλαγές παράγονται από έναν ασταθή πολυδονητή (ταλαντωτή) που βασίζεται στον τελεστικό ενισχυτή IC1A. Η συχνότητα του ταλαντωτή καθορίζεται κυρίως από τη σταθερά χρόνου RC των εξαρτημάτων R4 και C1. Οι αντιστάσεις R1 και R2 χρησιμοποιούνται για να πολώνουν τη μη αναστρέφουσα είσοδο του IC1A στο μέσο της τάσης τροφοδοσίας, προκειμένου ο τελεστικός να μην απαιτεί συμμετρική τροφοδοσία και να λειτουργεί με μία μόνο τάση τροφοδοσίας. 

Η R4 με το C1 καθορίζουν τη συχνότητα λειτουργίας του ασταθή πολυδονητή, περίπου στο 1/6 Hz, έτσι ώστε ο ταλαντωτής να μετάγει από on σε off και αντίστροφα, κάθε 3 δευτερόλεπτα. Εκτός του ότι καθορίζουν τη συχνότητα του ασταθή πολυδονητή, ταυτόχρονα ο C1 και η R4 σχηματίζουν ένα χαμηλοπερατό φίλτρο που λειτουργεί ως ολοκληρωτής. Ο ολοκληρωτής μετατρέπει την ψηφιακή παλμοσειρά που παράγεται στην έξοδο (ακροδέκτη 1) του IC1A σε «πριονωτή» τάση, λόγω της φόρτισης και εκφόρτισης του C1. Η «πριονωτή» αυτή τάση, εφαρμόζεται στην είσοδο 9 του IC2 μέσω του ακολουθητή τάσης (buffer) IC1B  και διαμορφώνει κατά συχνότητα το VCO του IC2. Με αυτό τον τρόπο, η συχνότητα του VCO του IC2, μεταβάλλεται εντός των ορίων 17 με 30KHz, σύμφωνα με την «πριονωτή» τάση. Η μεταβολή λαμβάνει χώρα τη στιγμή που ο VCO είναι ενεργός και έτσι ουσιαστικά δημιουργούμε μία γεννήτρια σάρωσης στην περιοχή 17 με 30KHz.

Έως τώρα έχουμε εξηγήσει πως παράγονται οι υπέρηχοι και οι εναλλαγές ήχου και σιγής. Οι παραγόμενοι υπέρηχοι είναι διαθέσιμοι στην έξοδο 4 του IC2. Από κει κι έπειτα, ακολουθούν κυκλώματα που ενισχύουν τον ήχο και τον οδηγούν τελικά σε ένα πιεζοηλεκτρικό μετατροπέα (tweeter). Η ενίσχυση γίνεται από τα mosfet ισχύος FΤ1 και FΤ2 που λειτουργούν σε συνδεσμολογία μισής γέφυρας (half bridge). Στην εν λόγω συνδεσμολογία απαιτείται τα δύο τρανζίστορ FT1 και FT2 να οδηγούνται στην πύλη τους με σήματα που έχουν διαφορά φάσης 180o. Τα σήματα αυτά παράγονται από το IC3 που είναι ένα ολοκληρωμένο οδήγησης (driver) για ενισχυτές συνδεσμολογίας μισής γέφυρας.

Πιθανώς να έχετε παρατηρήσει ότι τα παραγόμενα σήματα δεν είναι ημιτονικά (αρμονικά) αλλά δισταθή (on – off). Αυτό σημαίνει ότι ο παραγόμενος ήχος περιέχει εκτός από τη βασική συχνότητα και πολλές αρμονικές. Ίσως αυτό να είναι ακόμη πιο ενοχλητικό για τα τρωκτικά.

Τα FT1 και FT2 δέχονται παλμούς με διαφορά φάσης 180ο στις πύλες τους και παρέχουν επαρκές ρεύμα για την οδήγηση του πιεζοηλεκτρικού μετρατροπέα (μεγάφωνο). Η δίοδος LED LD1, συνδέεται παράλληλα στο ηχείο, με κατάλληλη αντίσταση σε σειρά προκειμένου να υποδεικνύει πότε ηχεί και πότε όχι το ηχείο. Δηλαδή, ουσιαστικά υποδεικνύει αν το κύκλωμα λειτουργεί σωστά.

Τέλος, αξίζει να πούμε ορισμένα πράγματα για το μπουτόν P1 και τον πυκνωτή C4. Επειδή δεν μπορούμε να ακούσουμε τους υπερήχους, έχουμε προσθέσει τον πυκνωτή C4. Με το πάτημα του μπουτόν, ο C4 συνδέεται παράλληλα στον C3 και έτσι αλλάζει την περιοχή λειτουργίας του VCO σε χαμηλότερες συχνότητες τις οποίες μπορούμε να ακούσουμε για να ρυθμίσουμε εύκολα το κύκλωμα ή ακόμη και για να εξακριβώσουμε αν λειτουργεί όπως πρέπει δίχως να χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε παλμογράφο.  

Η βαθμίδα εξόδου του ποντικο-διώχτη τροφοδοτείται από 24V περίπου που προκύπτουν από έναν μετασχηματιστή 18V με ανόρθωση και εξομάλυνση. Η ανόρθωση γίνεται από μία γέφυρα ανόρθωσης 1A και η εξομάλυνση από τον C9. Δεν υπάρχουν μεγάλες απαιτήσεις ρεύματος και έτσι χρειάζεται μόνο ένας μικρός μετασχηματιστής με συνολική δυνατότητα παροχής ισχύος έως 6VA, ο οποίος μπορεί να κολληθεί πάνω στην πλακέτα της κατασκευής, λόγω του μικρού του μεγέθους. Εκτός της βαθμίδας εξόδου που αποτελείται από τα FT1 και FT2, οι υπόλοιπες βαθμίδες του κυκλώματος τροφοδοτούνται από 12V που προκύπτουν από μία δίοδο zener 12V/1W, τη DZ1.

Όλες οι αντιστάσεις που χρησιμοποιούμε στο κύκλωμα είναι ισχύος 1/4W εκτός από τις R10 και R11, που είναι ισχύος 1/2W.