做了一个简陋的超声波清洗机 - 科创网

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做了一个简陋的超声波清洗机

ne5552014/08/08电子技术 IP:广东

本帖最后由 ne555 于 2014-8-8 18:50 编辑

实际需要一个超声波清洗机，由于直接买比较贵，决定自己做，也能体会制作的快乐，丰富自己的经验

TL494作为控制芯片

因为不会每天都使，为了更好地利用器材，并没有把全部器件焊在一块板子上，而是做成类似模块的样式

控制部分及GDT驱动

3205全桥及GDT
请原谅我在低压电路使用全桥，为了缠绕变压器方便，就直接拿过来用了

GDT波形

耦合及谐振匹配部分

变压器串联的可调电感

换能器在谐振时等效为一个电容和电阻并联，电容即为静电容

在换能器谐振状态时，换能器上的电压V与电流I间存在着一相位角φ，其输出功率P＝VIcosφ。由于φ 的存在，输出功率达不到最大值。只有当φ=0 时，输出功率达最大值。因此为了使换能器上电压V与电流I同相 (φ=0)，则必须在换能器上，并上或串上一个相抵消的抗。对于压电换能器而言，即并上或串上一个电感即可
由于一些资料（附件中的）中关于匹配电感计算的部分感觉怪怪的，甚至有未注明的字母，于是找了几个，挑了个最合适的，这个是音箱分频器的

全桥电源（为了接线方便，控制部分是另一个电源）

水槽及超声波换能器

这个不锈钢“碗”是从旧货市场以两块钱买的，因为使用，有些点腐蚀引起的小坑，所以用焊锡覆盖了一下。加上有划痕，就用一层清漆覆盖了一下。

超声波换能器专用粘接剂比较贵，测试了下哥俩好对铝合金与不锈钢的粘接强度，超乎预料，就改用哥俩好粘了

工作电流（494最大占空比输出）会因为负载变化而变化，基本在6~7.5A

给散热片加了个风扇

变压器可谓最败笔的一处
绕制的时候脑抽，忘了趋肤效应，单股0.8漆包线直接绕
由于电压较低，匝数不可能太多，电感量比较低，所以励磁电流比较大
然后就能想到后果了，变压器非常烫
没办法，又不想重绕，加了个水冷，加上风扇一吹，蒸馏水蒸发带走一部分热量，温度也就40多度

变压器波形

换能器波形

清洗效果测试
拆了一个很老的诺基亚

要清洗的部分

洗的时候污物“渗出”,比较恶心，就不发图了
洗完后干净了很多

不清洗的时候也能当搅拌器使（褐色的东西是部分清漆因振动脱落后补的PVC胶水）

烧杯在合适的位置时会谐振，就像图中那样，用手直接拿烧杯，大量超声波会传到皮肤上，剧烈的高频振动会产生大量热，感觉就是烧杯发烫，所以就带了个棉手套

化学老师再也不用担心我搅拌时玻璃棒碰壁了[s:12]

如果有看明白那几个电感计算公式的大神，请讲一下

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超声波换能器的匹配设计.attach 224.68KB ATTACH 331次下载

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动态匹配超声波换能器谐振电感的方法与实现.attach 718.15KB ATTACH 494次下载

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超声波清洗噪声的研究.attach 511.20KB ATTACH 237次下载

+20 科创币

布布卡 2014/08/09 好像单管自激电路的简单

+89 科创币

novakon 2014/08/09 做的很不错了。

+600 科创币

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~~空空如也

aeolus

十步芳草

10年5个月前 IP:未同步

710688

1楼

洗眼镜神器

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十步芳草

10年5个月前 IP:未同步

710700

2楼

不错,清洗些小东西非常好.

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百炼成钢

10年5个月前 IP:未同步

710709

3楼

如果放块肉进去会不会[s:12]

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十步芳草

10年5个月前 IP:未同步

710713

4楼

厉害

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千古风流

作者

10年5个月前 IP:未同步

710728

5楼

王WZJ_97 发表于 2014-8-8 15:25
如果放块肉进去会不会

这种不行，有变幅杆的超声波焊机说不定行[s:12]

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一表人才

10年5个月前 IP:未同步

710733

6楼

话说手脏了能放进去洗洗不~~[s:12][s:12]

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Pinkiesparkle 十步芳草

十步芳草

10年5个月前 IP:未同步

710735

7楼

想起当年参观把手伸到超声波清洗池里结果指甲缝里的东西全部清出来了[s:12]

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千古风流

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710747

8楼

Pinkiesparkle 发表于 2014-8-8 16:56
想起当年参观把手伸到超声波清洗池里结果指甲缝里的东西全部清出来了

对对，调整找谐振点的时候，把手指伸进里面感受超声波强度，调好了，一看非常干净。又试了一下，用清水，一放进去，就看着指甲缝里脏东西接着就出来了

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百炼成钢

10年5个月前 IP:未同步

710790

9楼

这个不错！

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最高主机泡泡

百炼成钢

10年5个月前 IP:未同步

710865

10楼

这个还不错，值得借鉴
电路的话为啥不直接调4脚死区时间要调3脚误差放大器输出呢，这么调貌似不太稳定吧，一般用494做等离子扬声器之类都是调4脚的

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1030879430 百炼成钢

百炼成钢

10年5个月前 IP:未同步

710890

11楼

出详细教程普及化，很多领域能用上的。

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一表人才

10年5个月前 IP:未同步

710902

12楼

电路图里没看到接超声波换能器的地方啊，是不是说上面的电路是为了产生频率很高的波，然后推动换能器呢。为什么不用正玄波啊。

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千古风流

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710918

13楼

baiwenglong 发表于 2014-8-8 20:56
这个还不错，值得借鉴
电路的话为啥不直接调4脚死区时间要调3脚误差放大器输出呢，这么调貌似不太稳定吧， ...

其实不都一样吗，控制占空比。负载，液体密度温度的变化等都会影响谐振频率。受成本影响，不能做到自动追频，所以还要靠示波器，稳定性影响没那么明显。不过也谢谢啦，以前不知道三四脚稳定性会有差别。

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千古风流

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710919

14楼

edges00 发表于 2014-8-8 22:57
电路图里没看到接超声波换能器的地方啊，是不是说上面的电路是为了产生频率很高的波，然后推动换能器呢。为 ...

超声波换能器就是个大功率晶振，图中晶振就是

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xiaobai152

10年5个月前 IP:未同步

710923

15楼

一直好奇这玩意能洗手表不。卡西欧g-shock能否抗住这个震动[s:9]

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千古风流

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710925

16楼

1030879430 发表于 2014-8-8 22:07
出详细教程普及化，很多领域能用上的。

其他部分制作难度很小，找一个厚度不算厚也不算薄、内表面光滑的不锈钢水槽，在另一面适当位置打磨粗糙(能磨指甲的那种)，用丙酮除油，用胶粘好就行。工厂用的胶名字忘了，不过有化学焊接的外号，固化时，粘接剂分子会向金属渗透，达到同焊接媲美的强度。这次用哥俩好B也是在做过测试(出乎意料的测试：打磨粗糙的铝合金片粘起来，接触面积2㎝左右，固化24h后用臂力直着拉竟然没拉开，直到用很大的力让铝合金扭曲变形，大大减少接触面积后才拉开，0.8毫米的铝合金被拉拧的不成样子)后才敢用，当然，哥俩好也有假货。多个换能器使用时功率密度一类的也比较容易查到。这一部分教程意义不大。难就难在发生器，可自动追频需要有探头检测，比如声音法，测试方法文库也有相关资料。然后通过类似4046的芯片甚至是单片机调节频率，在频率变动，变压器等阻抗不变的情况下，获得优质正弦波且高效的最好方法就是D类功放，上传的附件里也提到了，然后通过给匹配电感一个可调的磁场达到改变电感量的目的，使相位角始终为0。而发生器的相关资料，尤其是实际的设计少之又少。还需要大家共同努力。

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千古风流

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10年5个月前 IP:未同步

710926

17楼

xiaobai152 发表于 2014-8-9 00:22
一直好奇这玩意能洗手表不。卡西欧g-shock能否抗住这个震动

这种频率的超声波清洗主要靠超声空化效应，虽然频率高，但幅度比较小，而且洗手表都是洗表链。

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千古风流

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710927

18楼

1030879430 发表于 2014-8-8 22:07
出详细教程普及化，很多领域能用上的。

现在超声波清洗机比较普及，不嫌贵的话可以直接买一个。

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万流景仰

10年5个月前 IP:未同步

711100

19楼

本帖最后由 novakon 于 2014-8-9 19:51 编辑

楼主发帖的态度极其认真，赞扬。

超声波清洗器我买过一个，很便宜的那种，里面用的是很垃圾的换能器，和楼主用的这个完全天壤之别。楼主这个档次，成品价格不菲。

驱动芯片可以用，IRS2092不错，音频进去，D类出来。驱动芯片至少驱动效果比变压器好，3205管10A电流根本就不需要散热片。至于驱动频率自动调整/电感量自动调整，论文已阅，实践尚无，有时间要自己搭个电路试一试。

//当然还是尽量不要用3205，栅极电容太大，不适合高频D类工作。我觉得你的管子发热也是因为栅极驱动电流相对栅极电容来讲太小了，开关速度太慢。

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万流景仰

10年5个月前 IP:未同步

711111

20楼

本帖最后由 novakon 于 2014-8-9 20:32 编辑

管子是13005自激，后面变压器接换能器。上面的小板子是单片机板，用来控制两个继电器（两个功率级别）。

发热还挺大的，效率不高。不过元器件成本则是最小化了。

+1

科创币

布布卡

2014-08-10

为啥我感觉这货像是用zvs+变压器匹配下阻抗

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千古风流

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711124

21楼

novakon 发表于 2014-8-9 19:27
楼主发帖的态度极其认真，赞扬。

超声波清洗器我买过一个，很便宜的那种，里面用的是很垃圾的换能器，和 ...

谢谢版主指导，能否提供几个高频性能比较好的MOS型号

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千古风流

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10年5个月前 IP:未同步

711261

22楼

novakon 发表于 2014-8-9 20:30
管子是13005自激，后面变压器接换能器。上面的小板子是单片机板，用来控制两个继电器（两个功率级别） ...

想知道这种自激的方式是如何使频率精确稳定的。还是说这种超声波换能器根本不需要调谐。

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万流景仰

10年5个月前 IP:未同步

711361

23楼

本帖最后由 novakon 于 2014-8-10 13:29 编辑

ne555 发表于 2014-8-10 07:47
想知道这种自激的方式是如何使频率精确稳定的。还是说这种超声波换能器根本不需要调谐。

这种几十块钱的低端货，就不要想它有什么大作为了，基本上是能动就行的。

关于MOS：既然是用作开关而不是放大，应该说开关性能较好的管子
或者说比较容易导通和关断的管子这个可以看PDF手册，一般看总栅极电荷量，这个数值越小，说明从关断到导通所需的栅极电荷越少，也即栅极充电越快，开启过程越快。

比如IRF540N 的栅极就比3205要容易驱动，代价是导通电阻比3205高，所以最大允许电流比3205小。

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千古风流

10年5个月前 IP:未同步

711375

24楼

本帖最后由布布卡于 2014-8-10 14:25 编辑

这东西对耳朵有损害（耳塞）并且出来的雾滴很细，如果溶液不干净，入肺有损伤(带个口罩)
NTMFS4833N 30V/191A N沟道场效应管贴片看他的参数这个管低压工作不错速度可以内阻2毫欧姆就是Ciss大 5000pf+（电流大的管子栅电容普遍大。。）驱动用tc4XXX系列的芯片

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千古风流

作者

10年5个月前 IP:未同步

711491

25楼

布布卡发表于 2014-8-10 14:16
这东西对耳朵有损害（耳塞）并且出来的雾滴很细，如果溶液不干净，入肺有损伤(带个口罩)
NTMFS4833N 3 ...

很感谢提供型号，
不过第一行有点疑问，这不是超声波雾化器

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十步芳草

10年4个月前 IP:未同步

714579

26楼

sunnywind 发表于 2014-8-8 16:56
话说手脏了能放进去洗洗不~~

完全可以，洗手洗沾有油污的衣服，超声波分解油污效果很好。

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一表人才

10年4个月前 IP:未同步

714744

27楼

hetyinput 发表于 2014-8-21 12:28
完全可以，洗手洗沾有油污的衣服，超声波分解油污效果很好。

试过家里的超声波清洗机，洗手时感觉刺刺的，有时会感觉刺得特别厉害

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一表人才

10年3个月前 IP:浙江

726037

28楼

手放进去会不会受伤啊？

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千古风流

作者

10年3个月前 IP:山东

726081

29楼

引用 1027lone:
手放进去会不会受伤啊？

不清楚，不过这个功率密度没啥问题

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实习会员

9年10个月前 IP:北京

754129

30楼

学习了！！！！！

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一表人才

9年9个月前 IP:广东

759437

31楼

做一个超声波洗衣机应该不错

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千古风流

作者

9年9个月前 IP:山东

759490

32楼

引用 jun66:
做一个超声波洗衣机应该不错

可能不行，以前见到说由于材料的问题，超声波清洗用在织物等上面的效果很差

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十步芳草

9年8个月前 IP:湖南

765202

33楼

我可以按照你这个做一个吗

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1176764177 千古风流

千古风流

9年8个月前 IP:北京

765215

34楼

写错了写错了功率因数是1才全是有功功率

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千古风流

作者

9年8个月前 IP:山东

765228

35楼

引用 1176764177:
写错了写错了功率因数是1才全是有功功率

对啊
那个功率是猜测的
准备弄成锁相环的

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实习会员

9年7个月前 IP:台湾

769280

36楼

这个有意思,不知二次侧换能器的串联匹配电感值, 楼主是用哪个公式算出的, 付件中有这个公式吗? 谢～

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千古风流

作者

9年7个月前 IP:山东

769328

37楼

引用 changson:
这个有意思,不知二次侧换能器的串联匹配电感值, 楼主是用哪个公式算出的, 付件中有这个公式吗? 谢～

因为部分参数不知道，所以有摸索的成分
附件里有，也不难，就是谐振

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KC-57177

9年7个月前 IP:重庆

770312

38楼

挺不错啊

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实习会员

9年1个月前 IP:广东

798485

39楼

谢谢楼主分享的资料

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一表人才

9年1个月前 IP:广东

800098

40楼

正想找一个来仿制1谢谢楼主分享

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实习会员

9年1个月前 IP:云南

800136

41楼

给敢改用42800HZ的频率！试一下嘛？

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千古风流

作者

9年1个月前 IP:山东

800216

42楼

引用博海:
正想找一个来仿制1谢谢楼主分享

这个的电路还是先别仿制了，并不好

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千古风流

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9年1个月前 IP:山东

800217

43楼

引用 kmdt:
给敢改用42800HZ的频率！试一下嘛？

改用42800Hz？
在弄锁相环的驱动，原电路已经拆了

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实习会员

9年1个月前 IP:台湾

800218

44楼

不错..不错

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一表人才

9年1个月前 IP:广东

800223

45楼

非常实用啊，可以做大点的洗眼镜

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盖世豪杰

9年1个月前 IP:四川

800237

46楼

超声波的威力很大，可以在介质中造成高温。如果要洗眼镜的话，需要注意频率，功率。

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一表人才

9年1个月前 IP:广东

800311

47楼

引用博海:
正想找一个来仿制1谢谢楼主分享

好的，我们期待你的新作

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万流景仰

9年0个月前 IP:江苏

801810

48楼

工业大功率专门粘接超声波换能器经常用爱牢达公司出的环氧胶

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实习会员

9年0个月前 IP:安徽

802200

49楼

楼主不错，这线搭的，整理一下更好

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实习会员

9年0个月前 IP:广东

802210

50楼

成品很多是用CD4046一类的锁相环来实现自动谐振的

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