Mandi ultrasonik. Bagian 1

Hamster menyambut Anda teman.

Posting hari ini akan dikhususkan untuk penciptaan bak pembersih ultrasonik, yang didasarkan pada 60 W Langevin piezoceramic emitor. Dalam prosesnya, kita akan melihat dari apa perangkat itu terdiri, bagaimana mengaturnya sehingga tidak ada yang terbakar dan pada akhirnya kita melihat kemampuan pemurnian yang melampaui Mr. Proper dan semua teman-temannya dalam aksi mereka. Mandi ultrasonik memiliki banyak bidang aplikasi dan hampir tidak mungkin untuk membuat daftar semuanya, karena kebanyakan dari mereka hanya akan bergantung pada imajinasi Anda.



Sebelum mulai melarutkan jari Anda dalam rendaman ultrasonik, mari kita lihat bagaimana getaran mekanis muncul pada sistem yang lebih sederhana. Salah satu contoh mekanisme osilasi tersebut adalah magnetostriktor, yang dapat dikompres atau diregangkan di bawah pengaruh medan magnet. Parameter ini dimiliki oleh ferit biasa dari penerima kakek tua, yang pasti semua orang berbaring di suatu tempat di garasi.



Untuk memulai percobaan, kita perlu: generator sinyal, modulator kepadatan pulsa untuk menyesuaikan daya, setengah jembatan, catu daya yang dapat disesuaikan, dan osiloskop untuk estimasi sinyal visual. Lebih jauh dengan mandrel kecil kami memutar gulungan tembaga tebal, dalam kasus saya sekitar 50 putaran kawat 2 mm keluar. Ferit akan dimasukkan tepat di tengah-tengah pistol rumah ini. Kami menetapkan daya pada 100 persen pada modulator pulsa. Dengan memutar kenop pada generator, kami menemukan resonansi sistem, yang dalam kasus tertentu akan terlihat seperti dua gunung yang puncaknya perlu disejajarkan.



Frekuensi batang tertentu adalah 8,5 kHz.Mendekati resonansi mekanik, terlihat bagaimana setetes di bagian atas batang ferit mulai bergetar, sambil mengubah bentuk aslinya. Pada titik tertentu, amplitudo getaran mencapai nilai sedemikian rupa sehingga memecah air menjadi ribuan partikel kecil dan secara visual tampaknya cairan berubah menjadi kabut dalam sepersekian detik. Ukuran setiap drop tersebut tergantung pada sistem mekanik, semakin tinggi frekuensinya, semakin kecil dropnya.

Sistem magnetostriktif semacam itu buruk dalam hal itu, pada ambang daya tertentu, ferit rapuh terkoyak-koyak, seperti yang terjadi sekarang.15 watt tidak diizinkan. Di tengah batang, tekanan mekanis maksimum terjadi, dan itu mematahkannya. Jika setelah itu Anda mencoba merekatkan dua bagian batang, maka tidak akan ada pekerjaan aktif seperti pada awalnya, karena masing-masing bagian akan memiliki resonansi mekanik sendiri. Selama penembakan, saya memiliki tiga batang yang terkoyak.



Sebagai percobaan, kami menghubungkan emitor piezoceramic yang paling biasa ke generator. Memutar gagang generator, kami menemukan saat ketika air mulai aktif mengganggu. Seperti yang Anda lihat, tetesan yang terbentuk memiliki ukuran yang sedikit lebih besar daripada versi yang disajikan sebelumnya, karena frekuensi resonansi di sini adalah 2 kali lebih rendah dan sesuai dengan 3,6 kHz.

Sebagai referensi.Dalam ultrasonik evaporator dan pelembap, prinsip yang sama digunakan, hanya frekuensi di sini sudah berada dalam kisaran megahertz. Ukuran setetes air bisa mencapai beberapa puluh mikron.



Sekarang kita beralih secara eksklusif ke radiator Langevin, dinamai sesuai dengan fisikawan Prancis yang terlibat dalam magnetisme. Frekuensi elektromekanis potongan besi ini adalah 40 kHz, dan penguapan air di atasnya lebih mirip dengan letusan gunung berapi. Pada kecepatan idle seperti itu, emitor sangat panas, jadi saya tidak menyarankan melakukan ini.



Dalam percobaan berikutnya, kami akan mencoba untuk mendapatkan levitasi ultrasonik.Pada resonansi di Langevin, gelombang ultrasonik berdiri dengan antinode di ujung lapisan yang memancar terbentuk. Ini adalah mode longitudinal utama. Dalam kasus ini, partikel-partikel materi di ujung tambalan berosilasi dalam arah vertikal dengan amplitudo puluhan mikron. Getaran ini mudah ditransmisikan ke udara.

Jika Anda memasang permukaan pemantul pada jarak tertentu dari emitor, maka gelombang yang dipancarkan dan dipantulkan akan bertambah, membentuk gelombang suara berdiri di udara yang memiliki simpul - bidang tekanan minimum, dan antinoda - bidang tekanan maksimum. Agar bola dengan busa polystyrene melayang, itu harus ditempatkan tepat di unit tekanan suara. Jika Anda mematikan sistem, seluruh kartu akan segera runtuh.



Dengan prinsip kerja, Langevin menemukan.Sekarang Anda bisa melihat lebih dekat pada emitor. Di sisi depan Anda dapat melihat permukaan matte sandblasted, yang memberikan adhesi yang lebih baik ke lem, yang akan mempercepat emitor ke kapasitas gastronomi.



Volume bak seperti itu adalah satu setengah liter. Ukuran kapal 1/6, kedalaman 100 mm, bahan stainless steel. Kami memusatkan emitor di bagian bawah kapal dan menandai tempat di mana ia akan berada. Padahal, ini perlu agar jejak amplas tidak keluar dari perbatasan dan tidak merusak penampilan. Idealnya, tempat ini paling baik dirawat dengan sandblasting, tapi saya tidak punya satu di pertanian. Saat permukaan disiapkan, degrease dengan aseton dan encerkan lem epoksi.



Kami menerapkannya dengan lapisan tipis pada palung itu sendiri dan melakukan prosedur yang sama dengan emitor. Seharusnya tidak ada celah, karena kita perlu memastikan kontak akustik yang baik dari seluruh permukaan yang memancar. Saat memasang ulang shuttle, Langevin mencoba merangkak ke suatu tempat. Agar dia tidak lari jauh, dia perlu digosok sedikit, dan kemudian ditekan agar semua lem yang berlebih merayap keluar.



Setelah polimerisasi, epoksida akan memperoleh apa yang disebut kekerasan logam. Bagi penggemar, opsi ini untuk mulai bekerja dengan ultrasound yang kuat bisa sangat menggembirakan.



Sekarang adalah saatnya untuk membuktikannya. Kami menandai dimensi yang telah diukur sebelumnya pada chipboard 10 mm dan mulai bekerja dengan jigsaw. Dianjurkan untuk melakukan operasi seperti itu di malam hari, ketika semua tetangga tidur)

Pada akhirnya, 5 keping akan keluar, yang dibutuhkan hanyalah mengamankan dinding kayu lapis dengan lebih andal sehingga tidak ada yang berantakan. Kami mencoba mandi dengan memasukkan satu ke yang lain. Idealnya, kotak harus keluar sedikit lebih kecil dari dimensi gastronom.



Kami lolos ke bagian elektronik. Untuk mengontrol waktu pengoperasian pemandian, Anda memerlukan pengatur waktu. Sirkuit yang cocok ditemukan di Internet, tetapi papan sirkuit itu sendiri harus dikembangbiakkan karena tidak ada dalam deskripsi. Hasilnya adalah syal kecil dengan ukuran yang cukup sederhana. Persis apa yang dibutuhkan.

Kami menyajikan makanan dan melihat bagaimana sesuatu menyala.Tekan sebentar tombol enkoder untuk menghidupkan dan mematikan timer. Memutar kenop memungkinkan Anda memilih waktu dalam menit dari 1 hingga 99. Setelah interval yang ditetapkan berlalu, musik diputar, kemudian bunyi sirene, yang dapat dimatikan sekali dengan menekan encoder. Bekerja tidak ada tempat yang lebih mudah. Jika seseorang terganggu oleh sinyal suara, sebuah jumper disediakan di papan untuk melepaskan speaker.



Sekarang terserah generator, yang akan memompa sistem speaker. Saya membuat papan khusus untuk dimensi bagian yang saya gali di dapur. Saya mencoba menempatkan elemen sekencang mungkin sehingga tidak ada pickup frekuensi tinggi. Meskipun opsi yang dikumpulkan dari kotoran dan tongkat di lutut juga tidak berfungsi dengan buruk, tidak ada gunanya melakukan hal ini.



Generator ini disebut push pool.Pada awalnya, itu memiliki transistor IRFZ46, lalu 2SK1276, kemudian IRFP460 mereka semua tampaknya bekerja dalam semacam kusam. Transistor IRFZ44 bekerja paling baik, dan berhenti pada mereka. Manajemen berasal dari chip driver IR2153.

Karena kontrol frekuensi akan manual dalam beberapa mode, transistor akan sangat panas. Oleh karena itu, perlu untuk menyediakan disipasi panas yang baik. Dianjurkan untuk menggunakan radiator dengan dasar yang tebal, karena pembuangan panasnya akan jauh lebih efisien daripada sepotong aluminium yang terletak di sebelah kiri, yang terlalu panas sebagai grader pertama pada kencan pertama. Dalam situasi apa pun, perlu untuk menyediakan pembuangan panas dan pendinginan udara yang baik. Suhu akan ditampilkan pada termometer China dengan layar LCD. Harganya sekitar 2 dolar.

Semua energi dalam bak akan dipompa oleh trafo pulsa dari catu daya komputer. Dari latihan, ukuran transformator tidak masalah, semuanya bekerja sama baik pada sialan kecil maupun besar. 60 watt untuk mereka seperti dua jari. Kami akan mengevaluasi konsumsi seluruh rangkaian sesuai dengan pembacaan ammeter dari shunt kuat yang terhubung secara paralel. Catu daya untuk tugas kita tidak perlu lemah. Papan ini diambil dari pengisian daya dari beberapa laptop. Jika Anda meyakini karakteristiknya, maka ia menghasilkan 65 watt pada tegangan 20 volt. Membagi yang pertama dengan yang kedua kita mendapatkan arus tiga dan seperempat ampere, yang sangat menyenangkan.



Sekarang sekelompok bagian ini perlu dibuat sempoyongan.Untuk melakukan ini, pada papan kayu kami memasukkan semua keterampilan artis kami dan menandai tempat yang sebelumnya direncanakan di mana kontrol akan dimasukkan. Pekerjaan bersih telah selesai, sekarang saatnya untuk membalik karpet dengan serbuk gergaji dari chipboard, yang menuangkan seperti salju selama lubang pengeboran. Tanda kasar dari bor dihapus dengan bor. Karena nozzle itu bulat, tetap untuk menyelaraskan sudut dan di sini file ikut bermain. Tetapi Anda perlu bekerja dengan hati-hati, karena pada chip pelapis dekoratif diperoleh. Setelah debu mengendap di seluruh pondok, pengerjaan kayu dekoratif dapat dianggap lengkap.



Kami menempatkan semua elektronik.Nada yang bagus saat semua detail masuk dengan erat. Kami menempatkan papan penghitung waktu di sisi sebaliknya, dan di bagian depan, sebuah termometer Cina yang menunjukkan suhu dalam sepersepuluh derajat, kami juga mengatur sakelar dan sakelar yang tersisa. Hasilnya akan seperti ini.



Di dalam kami menempatkan catu daya, karena dapat dilihat di dekat lubang pukulan untuk pendinginan yang lebih baik. Kami menempatkan papan generator di seberang kipas dan menempatkan elemen terakhir - induktor.



Bagaimana tumpukan besi ini bekerja ?!Sekarang mari kita cari tahu. Untuk memulai penyetelan, kami menetapkan tegangan sekitar 14 volt pada catu daya yang dapat disesuaikan. Kami memeriksa tegangan stabil untuk menyalakan chip driver, itu harus 12 volt. Menggunakan probe osiloskop, kami berpegangan pada gerbang transistor dan memeriksa apakah ada sinyal dalam bentuk berliku-liku. Jika semuanya ada, kami mengubah frekuensi dengan resistor variabel dan memastikan bahwa sinyal tidak berkedut dan bahkan di seluruh batas penyesuaian. Dalam hal ini, batas atas adalah sekitar 80 kHz, dan yang lebih rendah berada di wilayah 34 kHz. Stok cukup besar dan kantong seperti yang mereka katakan tidak menekan.



Kami menyalakan pembagi sebesar 10 dan terhubung ke kaki tengah tiang bidang - ini adalah saluran pembuangan.Pada saat idle, Anda dapat melihat bagaimana saat transistor dihidupkan, terjadi lonjakan tegangan tinggi, diikuti oleh osilasi teredam bebas dibandingkan dengan goncangan pada air. Saat kunci dimatikan, kita melihat puncak lain. Idealnya, tempat ini harus berliku bersih. Tapi sepertinya dia bengkak. Mari kita coba sambungkan beban dalam bentuk lampu Illich. Kita melihat bagaimana atenuasi menghilang, tepi depan berliku-liku di penyumbatan, dan emisi induktif mencapai sekitar 700 volt. Gambaran seperti itu tidak baik.

Bagian dari kengerian ini terjadi bahkan di papan tulis, bahkan jari mempengaruhinya. Sinyal yang sama akan diulang pada output transformator. Orang dapat melihat bagaimana di antara inklusi setiap bahu, bobot mati 1,2 milidetik terbentuk. Tepat, di samping bentuk gelombang, pekerjaan berjalan ke arah yang benar.

Dering frekuensi tinggi dapat dihancurkan oleh snubber. Ini adalah nama rantai resistor dan kapasitor. Dalam hal ini, resistor harus kuat, sekitar 5 watt, karena sangat panas. Kami menempatkan mereka di zona pendingin radiator. Dengan menghubungkan rantai RC ke salah satu bahu push pool, orang dapat melihat bagaimana gelombang didinginkan, meskipun dengan sedikit gangguan pada saat dinyalakan. Ini adalah hal terbaik yang dapat dicapai secara eksperimental dengan memilih kapasitas dan ketahanan snubber untuk sirkuit ini. Dalam kasus apa pun, bahkan di bawah beban, sinyal pada keluaran dari bagian tegangan tinggi dari transformator cenderung serupa dengan gelombang persegi. Dengan ini beres, kami melanjutkan.



Karena emitor adalah beban kapasitif, maka perlu untuk menghitung induktor resonan, yang akan meningkatkan efisiensi kerja.Kami mengukur kapasitansi dan mendapatkan sekitar 5 nF. Frekuensi Langevin ini adalah 40 kHz. Kami masuk ke program "Electrodroid" dan masukkan parameter ini di sana. Program cerdas untuk ganda, Anda tidak perlu menghitung apa pun, cukup masukkan angka, program ini akan melakukan segalanya untuk Anda. Menurut hasil perhitungan, induktansi mencapai 3,2 mH. Kami akan memutar trafo dengan kawat ganda untuk mengurangi resistansi total. Semakin sedikit resistensi, semakin sedikit kerugian yang akan hilang sebagai panas.

Versi pertama dari induktor adalah luka pada inti trafo yang belum dirangkai. Butuh sekitar 4 jam, karena sulit untuk meletakkan koil tembaga ke koil. Induktansi terakhir dengan semua upaya melebihi 0,6 mH. Saya kesal. Anda dapat membungkus sampel dalam satu kawat pada sepotong ferit biasa, akan ada banyak kerugian, tetapi opsi ini akan bekerja untuk penyetelan.



Jadi apa yang kita lihat di sini ?! Di salah satu ujung emitor duduk trafo saat ini, di masa depan itu akan sedikit berguna. Di ujung panas induktor kami memasang bola lampu neon untuk penilaian visual dari tegangan. Tuangkan air ke dalam wadah gastronom, sekitar 1/3. Hubungkan probe osiloskop ke output tegangan tinggi dari transformator.

Kami menaikkan tegangan dan melihat ...Ya, sial, mengerti itu! Pada resonansi pada konsumsi maksimum, berliku-liku duduk di paling saya inginkan, membentuk dua puncak seperti dalam film The Lord of the Rings. Saya menduga ini adalah bagaimana induktor mempengaruhi bagian tegangan rendah. Besarnya tegangan tampaknya cukup besar, jadi saya tidak merekomendasikan untuk melakukannya lebih jauh. Kami menghubungkan probe dengan pembagi ke ujung panas, menyesuaikan frekuensi dan melihat bagaimana gelombang amplitudo gelombang keluar dari ruang lingkup osiloskop. Rentang sekitar 1000 volt. Ujung kedua lampu neon dipetik saat disentuh.

Mari kita lihat apa yang ada di trafo saat ini. Gambar melonjak karena sinkronisasi osiloskop yang buruk. Anu menyinkronkan sampah lama. Jangan bawa aku keluar! Arus resonansi sedang tumbuh, dan memang sudah seharusnya demikian. Jika air di bak mandi hang, maka sistem menjadi tidak stabil.

Efek menarik ditemukan selama percobaan. Jika salah satu ujung Langevin tidak terhubung ke kabel yang umum dari rangkaian, maka seluruh potensi tegangan dalam kilovolt muncul di bak mandi, ini jelas terlihat pada bola lampu neon. Bahkan percikan kecil tergelincir saat menyentuh sepotong besi. Di papan tulis, pelompat landasan disediakan di muka.



Rangkaian bagian elektronik. Saya mencoba menunjukkan semua yang ada di dalamnya, bahkan pinout transistor. Pada throttle bagian resonansi adalah kontaktor. Saya memperhatikan bahwa kadang-kadang mandi berfungsi lebih baik tanpanya, dan terkadang sebaliknya.



Untuk kejelasan, di bawah ini ditunjukkan dua gambar dengan sinyal. Pekerjaan pertama dengan beban kapasitif, dan yang kedua dengan resonansi. Arsipkan dengan semua bahan yang diperlukan untuk merakit bak mandi.



Kami menemukan bagian ini, seperti tidak ada yang habis, kami melanjutkan. Kami menghubungkan semua konektor dengan daya, kontrol, resistor variabel, Keller, dll. Karena sensor suhu termometer memiliki bentuk yang sangat nyaman untuk pemasangan, saya tidak datang dengan apa pun untuk memasangnya pada selembar pita perekat foil, meskipun akan lebih tepat untuk mengebor lubang di radiator dan meletakkannya di sana bersama dengan pelumas termal untuk kontak termal yang lebih baik.

Tubuh bak mandi terbuat dari papan chip, dan seperti yang Anda tahu, ia takut air, atau lebih tepatnya, dinding samping yang tidak terlindungi. Silikon tahan air berupaya dengan tugas-tugas seperti itu. Kami memisahkan sepotong kotoran ini dan menggosoknya ke ujung-ujung pohon. Di sini penting untuk tidak terburu-buru ke mana pun untuk diri kita sendiri. Juga, pita redaman akan lebih baik didukung pada silikon, yang akan mengisolasi tubuh wadah gastronomi dari tubuh perangkat sehingga getaran yang berguna tidak teredam.

Untuk mengikat Langevin ke bak stainless bukannya epoksi, Anda bisa menggunakan pengelasan dingin tipe Poxipol. Sepertinya produsen bathtub menggunakannya. Biarkan mereka menggunakannya, epoksi biasa beberapa kali lebih murah.

Sebagai referensi.Jangan biarkan hal-hal tanpa pengawasan, jika tidak, hamster akan berlari masuk dan menggerogoti semua kabel. Tetapi jangan takut jika Anda selalu bisa melawan dengan besi solder) Untuk mengatakan bahwa bak mandi ternyata kompak adalah untuk mengatakan apa-apa dibandingkan dengan Cina, tetapi berapa banyak kekuatan yang ada ...



Bagian kedua

---

Utilitas arsip
Video proyek penuh di YouTube
Instagram kami