«Стиральная Машинка» ультразвуком

«Стиральная Машинка» ультразвуком

23
0

2014-05-07, 19.51.37
Схема УУС приведена на рис.1. В его состав входят:
— силовой трансформатор TV1;
— выпрямитель с фильтром (диоды VD1… VD4, конденсаторы С2.. .С5);
— генератор высокой частоты на микросхеме DD1 и транзисторах VT1.VT2;
— ультразвуковой вибратор ВА1;
— вентилятор и узлы контроля.

Трансформатор TV1 предназначен для электрической развязки электрических цепей УУС от сети питания и согласования генератора высокой частоты с нагрузкой (с ультразвуковым вибратором ВА1). Попытка обеспечить электрическую развязку и согласование с помощью выходного трансформатора, работающего на рабочей частоте УУС, чтобы исключить тяжелый и громоздкий трансформатор TV1, не удалась. Однако низкое напряжение питания генератора высокой частоты (ГВЧ) позволило использовать в УУС низковольтные радиокомпоненты.
Выпрямитель VD1…VD4 выполнен по мостовой схеме. В фильтр, имеющий вывод от половины напряжения питания, входят оксидные и керамические конденсаторы С2…С5. Керамические конденсаторы шунтируют высокочастотные составляющие напряжения ГВЧ. Контроль наличия сетевого напряжения осуществляется неоновой лампой HL1, которая включена через балластный конденсатор С1.
Генератор высокой частоты выполнен на микросхеме DD1 и транзисторах VT1 и VT2 по классической схеме полумостового преобразователя напряжения [1]. Его выходное напряжение— 20…22 В (на резонансной частоте ультразвукового вибратора ВА1). К вибратору при токе 0,8 А подводится примерно 16 Вт электрической мощности. Микросхема полумостового драйвера DD1 включена по стандартной схеме. Элементы R2 и С7 задают частоту генерируемого напряжения. Контроль работы ГВЧ обеспечивает цепочка HL1-HL2-R5, которая при необходимости включается кнопкой SB1 («Контроль»).
Вентилятор (его рабочий диаметр 40 мм) включен через отдельный выпрямитель с удвоением напряжения. Такое решение диктуется имеющимися напряжениями на трансформаторе TV1. Вентилятор снабжен круглым цилиндрическим каналом, который защищает его от повреждений и несколько увеличивает обдув. В приводимом варианте УУС без вентилятора можно обойтись.
Конструкция УУС приведена на рис.2 и 3. Механические соединения осуществлялись с помощью клея 88СА и винтов-«саморезов». Электрический монтаж выполнен навесным способом. Ультразвуковой вибратор ВА1 изготовлен на основе цилиндрического круглого ультразвукового преобразователя из пьезокерамики. Его размеры — 74x66x32. Точка Кюри (температура потери пьезоэффекта) материала ультразвукового преобразователя выше 100°С.

Выводы кабеля к электродам ультразвукового преобразователя нужно не только припаять, но еще и примотать толстой капроновой нитью (к корпусу преобразователя), а затем герметизировать, например, герметиком «KIM TEC Germany 101» (рабочая температура — до 150°С) слоем толщиной примерно 1 …1,5 мм. Возможно применение и другого эластичного герметика, совместимого с материалом электродов, обладающего хорошей адгезией и предельной температурой не ниже 120°С. Кабель от преобразователя подключают к силовой части с помощью соединителя типа «банан».
После затвердевания герметика к торцам ультразвукового преобразователя тем же герметиком приклеивают кольца из органического стекла размерами 110x60x4 мм. Предварительно по наружному диаметру колец пропиливают круглым надфилем 8 равномерно размещенных углублений для шнура крепления (на рисунке приведена несколько другая конструкция).
В заключение проводят тщательный контроль герметизирующего покрытия ультразвукового преобразователя, исправляют выявленные дефекты и наносят еще слой герметика в угловые зоны мест склейки с кольцами. Дополнительное крепление получившейся сборки производят капроновым или лавсановым шнуром диаметром 2.. .3 мм. На одно из колец дихлорэтаном приклеивают три ножки из полистирола высотой 8 мм.
Резонансную частоту ультразвукового вибратора ВА1 измеряют по методике, приведенной в [2], поместив вибратор в холодную воду. Методом вольтметра-амперметра определяют входное сопротивление ультразвукового вибратора на резонансной частоте, что позволяет определить значение питающего напряжения для получения требуемой мощности УУС. Измерения производятся осциллографом. При измерениях автор использовал УМЗЧ на микросхеме TDA2003 для усиления сигнала от сигнал-генератора, т.к. последний не обладал достаточной мощностью.
Для данного УУС входное сопротивление ультразвукового вибратора составляет около 20 Ом, поэтому для получения требуемой мощности 15…20 Вт к нему надо подвести напряжение U, равное

U = корень(PR)=корень(15*20)=17,3 (В).

С запасом получается примерно 20 В. Следовательно, напряжение питания ГВЧ должно быть около 40 В, а трансформатор TV1 должен выдавать ток 0,7… 1 А при эффективном значении напряжения 40/1,41=29…30 (В).
Детали. Конденсатор С1 должен иметь рабочее напряжение не ниже 400 В, С2…С5 — не ниже 40 В, С8 — не ниже 100 В, остальные — не ниже 16В. Диоды VD1.. .VD4 — типа КД202В; светодиоды HL2, HL3 — АЛ307А; неоновая лампа HL1 — МН5. Кнопка SB1 — КМ1. Резисторы — мощностью 0,125 Вт (R1, R5 — 0,25 Вт). В качестве TV1 подойдут стандартные трансформаторы, например, ТПП251 илиТПП258[3].
При замене радиокомпонентов следует учитывать, что диод VD5 должен иметь время переключения не более 50 не, обратное напряжение не менее 100 В и прямой ток не менее 0,1 А. МОП-транзисторы с индуцируемым каналом VT1, VT2 должны иметь допустимое напряжение сток-исток не ниже 50 В, минимально возможное сопротивление канала в открытом состоянии и максимальный ток сток-исток не менее 2 А. Могут быть применены, например, транзисторы типа 1RF510, IRF520, IRF610. Транзисторы устанавливаются на радиаторы с эффективной площадью не менее 10 см2.
Подстройку частоты ГВЧ осуществляют подбором сопротивления R2. При этом вместо ультразвукового вибратора ВА1 включается резистор мощностью не менее 20 Вт и сопротивлением 20 Ом. После настройки УУС готово к эксплуатации.

Как показала практика, для обеспечения необходимого качества стирки белья требуется не более часа работы УУС.

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ