DIY超声波清洗器 （一）-- 背景及基础

前段时间同事在某宝上买了一个超声波洗衣器，但是洗了几次却发现几乎没有任何卵用，为此他还专门做了一组对比实验。

  从照片上确实可以看出来他买的这个玩意儿没有明显的作用。但这是因为这款产品的性能不好，还是超声波本就不适合用来洗衣服呢？毕竟最近在众筹网上有个比较火的项目“Dolfi”超声波清洗器，不至于也像这个东西一样没有任何效果吧！

  超声波换能器在正常工作时是处于谐振状态的，以此为依据我们就可以通过简单的检测来判断这个洗衣器是否工作良好。我们需要看一下电路的输出信号是否和换能器频率一致。

  拆开后内部电路算是比较简单的，虽然有些部分可能不太好分析，但是整体的电路结构还是很明确的。

   通电启动后用示波器测试输出端信号，是一个100V37KHz正弦波。由于整流部分用的是半桥，所以高频信号以工频周期出现。

  接下来要单独测试换能器的谐振频率，下面的测试电路是换能器生产厂家给出的方案，比较简单，只需要一台信号发生器、示波器和几个电阻就可以了。

  调节信号发生器的频率，使电压表（示波器）的电压幅值达到最大，此时的频率就是换能器的谐振频率。

  经测试得到换能器的工作频率为46KHz。

  如此我们已经可以确定这个电路的输出频率是不对的，换能器并没有处在合适的工作状态。

  既然了解了大概的电路结构，倒不妨试着自己做一个。刚好同事手上有一个不用了的超声波眼镜清洗器，可以拆开对比一下内部电路。

  ……

  什么鬼？！这里面肿么只有一个电动马达？！！说好的超声波呢？

  算了算了，同情同事买到假货之余，还是老老实实地在网上找找资料吧！毕竟基础的知识是需要了解一下的。

• 首先超声波的清洗原理，主要是“空化作用”，它指的是震动频率在20KHz以上的超声波，其压缩力和减压力以交互变换的方式高频地向液体进行投射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗衣物表面的污垢，从而达到洗净的目的。
• 其次是对频率的要求，超声波指的是高于人类听觉上限20KHz的震动波。在相对低频的情况下液体受到的压缩和稀疏作用有更长的时间间隔，容易产生较大尺寸的真空气泡，增强空化强度，有利于清洗作用；频率较高时空化噪音较小，空化产生的真空气泡尺寸小，穿透力较强。具体频率要根据实际效果确定，而目前常见的这类产品中，普遍选用的频率在40KHz到60KHz之间。
• 另外功率大小也是一个关键的因素，通常当功率密度大于0.5W/cm²时，空化效果较明显，可以起到清洗作用。
  
  

  基本概念已经了解了，那么之后要设计的电路也就有了个大概的参数：输出频率为手上的这块换能器的谐振频率46KHz，电压100V左右，功率预100W左右。

  之前已经在网上找到很多相关的文档资料，相比较而言，感觉其中一篇硕士论文写得还不错，可以用来作为设计参考。

  《超声波清洗机驱动电源研究》--谈敏 http://www.docin.com/p-172509196.html

   下一篇将完整地记录整个系统的设计与实现过程。感兴趣的朋友可以继续关注后续的文章。

liudaosixway

好东西～期待教程～
对了，超声波加湿器用的那种震动元件可以用来DIY一个清洗机吗

virtualwiz 发表于 2016-1-11 11:49
好东西～期待教程～
对了，超声波加湿器用的那种震动元件可以用来DIY一个清洗机吗 ...

不行啦 ，那个频率和功率都不太对

我也有一个超声波眼睛清洗器

dsweiliang 发表于 2016-1-11 13:34
我也有一个超声波眼睛清洗器

你拆拆 看是不是超声波

何处不江南 发表于 2016-1-11 13:57
你拆拆 看是不是超声波

外壳也是用超声波焊接的，拆不了

超声波焊接是个什么鬼?

visionsl 发表于 2016-1-12 12:07
超声波焊接是个什么鬼?

一种焊接塑料的技术