Для одного проекта понадобился простой туманообразователь. Нашлось немало идей в Интернете, но все они устраивали не полностью, поэтому решено было разработать свою. Далее представлен простой в сборке самодельный ультразвуковой генератор тумана. Как показала практика он отлично работает и является реально простым устройством.
В ультразвуковом туманообразователе (также называемом ультразвуковым распылителем) диск преобразователя распылителя (керамический) работает путем преобразования высокочастотных звуковых волн в механическую энергию, которая передается в жидкость, создавая стоячие волны. Когда жидкость покидает распыляющую поверхность диска, она разбивается на мелкий туман из однородных капель микронного размера, поэтому ключевым компонентом необходимым для этого проекта будет дисковый ультразвуковой распылитель.
При покупке датчика убедитесь, что он имеет резонансную частоту 113 кГц – другой популярный в продаже датчик имеет резонансную частоту 1,65 МГц, что несовместимо с этим проектом.
Принципиальная схема преобразователя
Вот представлена принципиальная схема проекта – драйвера преобразователя. Тут генератор основан на всем известной микросхеме NE555P (IC1) для генерации правильной последовательности импульсов возбуждения для преобразователя распылителя. В схеме можно использовать многооборотный подстроечный регулятор 5K (RP1) для установки частоты генератора на 113 кГц (± 5 кГц) (TP1). Несмотря на то что устройство ультразвукового туманообразователя предназначено для работы от 5 до 12 В, для этого драйвера преобразователя требуется канал питания 20 – 26 В (V_DRIVE) в дополнение к 5 В.
Поскольку принципиальная схема очень проста и не требует пояснений, переходим к остальной части проекта. Вот две осциллограммы (TP2 и TP3), снятые во время работы прототипа ультразвукового генератора, собранного на макетной плате.
УЗ головка 113 кГц (20 мм) куплена на Али по цене 2 доллара за штуку. Это описание, предоставленное продавцом:
- Диаметр: 20 мм.
- Частота: 113 кГц (± 3 кГц)
- Конденсатор: 3000 пФ (± 15% пФ)
- Номинальное напряжение: 70 В (максимум)
- Номинальная мощность: 2,5 Вт (в норме 1,5 Вт)
Прототип также был успешно испытан с другим УЗ на 105 кГц (± 5 кГц). Ниже приведены его основные характеристики:
- Диаметр: 16 мм.
- Рабочая частота: 105 кГц (± 5 кГц)
- Максимальная мощность: 2 Вт
- Пиковое выходное напряжение: 65 В (± 5 В)
- Пульсация (при максимальной мощности): 100 мВ
Принципиальная схема блока питания
Схема источника питания представляет собой повышающий преобразователь постоянного тока, собранный на недорогой и очень популярной микросхеме MC34063A. Здесь выход ограничен до 20 В компонентами R4 и R5. Эта схема строго соответствует примеру включения, приведенном в документации, поэтому можете настроить ее при необходимости под другой вольтаж.
Все электролитические конденсаторы рассчитаны на 40 В, а катушка индуктивности на 180 мкГн (L1) представляет собой обмотку провода на ток 1 А. Для силового полевого МОП-транзистора логического уровня IRLZ44 (T1) необходим небольшой радиатор. Обратите внимание, что блок питания специально разработан для комфортного питания всего ультразвукового туманообразователя от внешнего стандартного источника питания USB. Он принимает входной вольтаж в диапазоне от 5 В до 12 В от любого блока питания, такого как подходящая аккумуляторная батарея или сетевой адаптер 220/5V.
Дополнительный переключатель (S1) в сочетании с резистором 2K7 (R6) позволяет увеличить плотность тумана на короткое время. Когда нажимается и удерживается S1, выходное напряжение (V_DRIVE) повышается до 26 В.
Далее изображения рабочего устройства.
И в завершение ответим на возможный вопрос, как узнать резонансную частоту неизвестного ультразвукового преобразователя?
Ультразвуковой преобразователь представляет собой пластину металлокерамики с определенной резонансной частотой. Чтобы преобразователь работал в резонансе, он должен приводиться в действие высокочастотным сигналом переменного тока. Лучший способ определить резонансную частоту – это построить спектр импеданса преобразователя. Обычно это делается с помощью дорогих анализаторов, но это также можно сделать с помощью простого USB-осциллографа и генератора частоты, если программное обеспечение осциллографа имеет подходящие возможности.
