Логотип

Ультразвуковая ванна (часть первая)

Ультразвуковая ванна

Попросила как-то меня дражайшая половина почистить ей украшения. Дело это не благодарное по причине того, что разные серьги, цепки и кулоны имеют развитую неровную наружную поверхность, да еще с уймой недоступных для тряпок и щеток мест. Я конечно с тихой грустью выполнил просьбу, но качество работы оставляло желать лучшего. Вот тогда-то я впервые подумал про ультразвуковую ванну. Мыть такие вещи в ней совсем другое дело. Но работа была разовая и я про ванну забыл. А тут, намедни, проходя по радиорынку, обратил внимание на азиатские ультразвуковые девайсы, обещающие за пару тысяч рублей 35 ватт китайской мощности на 0,6 литра воды. И при этом непременный изумительный очищающий эффект. Думаю, надо брать. Деньги не большие, да и ванна пригодиться не только девичьи побрякуши чистить. Думал, думал. Да и надумал сделать ее своими руками. Подозреваю, что по деньгам не меньше на круг выйдет. Но зато я за эти деньги еще и удовольствие от процесса получу.

Начал я с изучения того, какие излучатели используются для таких ванн. И на пробу заказал с Али «таблетку» заявленной мощностью в 35 ватт. Но, к сожалению, по пути из Пекина в Москву почта России пьезоэлемент превратила в керамическую пыль. Умудрённый горьким опытом второй раз я заказал себе 60-ти ваттный излучатель Ланжевена. Который был доставлен мне в целости и сохранности. Литровое нержавеющее корытце с крышечкой, которое я планировал использовать в качестве ванны, было загодя приобретено в «Метро», и называлась «Гастрономическая емкость». Ну вот, основные части ванны закуплены и можно приступать к генератору.

Погуглив, я, к своему огорчению, нашел не так много схем генераторов с хорошим описанием. Да и то, что было найдено, вступало в противоречие друг с другом. Автогенераторы с питанием от сети меня, по началу, не очень привлекли и поэтому я, для тестирования излучателя, собрал пуш-пул на IR2153. В сети оказалось достаточное количество информации о том, как прикрутить к нему ланжевен используя трансформатор от компьютерного блока питания.

Схема пуш-пул на IR2153 Плата пуш-пуш-пул на IR2153

Схема пуш-пул на IR2153

Плата пуш-пуш-пул на IR2153

Вдоволь наигравшись с настройкой частоты, подбором деталей снабберной цепи, а также используя разные обмотки трансформатора и меняя индуктивность выходного дросселя, я разочаровался в этой схеме. По моему скромному мнению, простые схемы пуш-пулов не подходят для ультразвуковых ванн. Потому как рабочая частота излучателя зависит, в том числе и от уровня жидкости налитой внутрь емкости. А любое изменение рабочей частоты тащит за собой необходимость в корректировке работы генератора. И если этого не делать, то система будет работать с низким КПД да при этом еще и греться как утюг. Безусловно, можно усложнить схему, сделать обратную связь, которая будет автоматически корректировать частоту генератора, но это уже на любителя. Да и использование трансформатора без перемотки меня сильно смущает. К тому же у этой схемы есть еще один недостаток. Для ее питания необходимо использовать достаточно мощный блок, который при 12 вольтах должен отдавать около 6 ампер. Не так чтобы это сейчас проблема, при наличии на рынке широкого выбора импульсных блоков питания, но появляется резонный вопрос. Нафига? Это как не крути дополнительное место в корпусе.

Толи из-за того, что у меня не хватает опыта работы с такого рода устройствами, толи из-за кривизны рук, но я так и не смог добиться качественной работы от этой схемы. Ванна уныло «свистела», пуская по воде еле заметную рябь, но обещанных 60 ватт не было и в помине. Когда мне это надоело, я устремил свой взор на схемы автогенераторов, работающих непосредственно от сети, благо их в нете оказалось много. Но при ближайшем рассмотрении выяснилось, что все они на одно китайское лицо которое на Али стоит около двух тысяч за 100 ваттный блок.

Взяв за основу одну из схем, найденных в интернете, я попытался найти этот блок на Али. И мене это удалось, а добродушный «Ляо» на страничке своего магазина оставил множество фоток драйвера, как со стороны печати, так и со стороны элементов. Немного поколдовав над китайской схематехникой и сравнив с тем, что у меня уже было, я получил вполне удобоваримую схему генератора для ультразвуковой ванны.

Схема автогенератора

Схема автогенератора

В этой схеме меня смущало только одно - моточные изделия. Дело в том, что я с ними не дружу. Как-то не сложилось с малолетства. И все же, из-за того, что достать трансформатор и дроссель можно только прикупив готовую плату у дедушки Ляо, а это не входило в мои планы, я с трепетом полез в закрома родины и вынул оттуда штук шесть импульсных трансформаторов, подходивших по размеру и изъятых мной из старых компьютерных блоков питания. Почему шесть? Все просто. Дело в том, что в процессе разборки многие из них уйдут в Валгаллу. Так и получилось. После того как я снял с них клейкую ленту, отварил минут пятнадцать в кипящей воде и нежно разобрал у меня осталось запчастей всего на три полноценных трансформатора, да и то один из них не подходил потому как имел очень большой внутренний зазор в 2 мм. Его как раз видно на фотографии.

Отвариваем трансформаторы в кастрюльке Нежно разбираем их на составные части

Отвариваем трансформаторы в кастрюльке

Нежно разбираем их на составные части

После разборки сердечников дело пошло бодрее. В найденной схеме были указаны необходимые значения индуктивности, а также количество и толщина проводников. Итак:

Т2 - ферритовый сердечник EI 33 с зазором около 0.1мм. Для измерения зазора мне пришлось прикупить на рынке специальный щуп. Зазор пропиливал алмазным надфилем так, чтобы щуп 0,1мм свободно входил в зазор, а уже 0,2мм нет.

Щуп Зазор

Щуп

Зазор

Первой мотаем вторичную обмотку, составленную из восьми проводов по 0,2мм. около 45…50 витков. После чего собираем сердечник и замеряем индуктивность. Отматываем/доматываем до значения 1 mH. У меня получилось 40 витков. Затем мотаем первичную обмотку, составленную из шести проводов по 0,2мм. около 55…60 витков. Необходимо получить значение в районе 1.6 mH. У меня получился 51 виток. Обе обмотки мотаем в одну сторону и отмечаем их начала. Каждый слой изолируем друг от друга. Я провода не свивал. Сердечника хватило впритык. Еще бы одного слоя трансформатор не потянул.

Индиктивность первичномй обмотки Индиктивность вторичной обмотки

Индиктивность первичномй обмотки

Индиктивность вторичной обмотки

L2 – ферритовый сердечник ЕЕ 40 (рекомендуют EI 35, но у меня такого не нашлось) с зазором 0,1 мм. Мотаем обмотку, состоящую из восьми проводов по 0,2 мм. Около 70…80 витков. После чего вставляем сердечник и замеряем индуктивность. Отматываем/доматываем до значения в 4.15 mH. Каждый слой изолируем друг от друга. Видно, что после намотки дросселя место на каркасе еще осталось. Так, что можно смело брать сердечник и меньших габаритов.

Индиктивность дроссиля Трансформатор Т1

Индиктивность дроссиля

Трансформатор Т1

Т1 – ферритовое кольцо 19х10х8. Перед тем как намотать обмотки я обмотал кольцо изолентой. Затем двумя проводами 0,6 мм одновременно мотаются обмотки 2 и 3 по 13 витков, а поверх них проводом 1 мм. мотается 3 витка обмотки 1. Все обмотки мотаются в одну сторону, чтобы их начала были на одной стороне.

Да. Хочу немного рассказать о том, как я крепил ланжевен к ванне. Сначала я сделал это с помощью клея эпоксидного «Сила». Но «Сила» оказалась слабой. Хоть слой клея между излучателем и ванной был минимальным, но в процессе испытаний в нем начали образовываться трещины и ланжевен благополучно отвалился. Истины ради надо сказать, что отвалился он не просто так, а работая на максимальной мощности. Дело в том, что генератор, судя по описанию на Али, рассчитан на работу с излучателем 100 ватт 40 кГц, а я подключил к нему излучатель на 60 ватт. После случившегося я вместо диодного моста в схему поставил простой выпрямительный диод и, зачистив ванну и ланжевен от остатков «Силы», склеил их уже «Poxipol»ом. Вроде держится хорошо. Но желание проверять прочность крепления на запредельных мощностях у меня уже нет.

Сила Poxipol

Сила

Poxipol

Ниже представлены два видеоролика, на которых показана работа ванной при установленном диодном мосте и с выпрямительным диодом.

Работа с диодным мостом.

Работа с выпрямительным диодом.

Видно, что работа излучателя с диодным мостом для этой ванны избыточна. Поэтому я в дальнейшем либо прикручу регулятор мощности, либо оставлю схему с одним выпрямительным диодом.

Для тестирования и настройки схемы была сделана пробная плата, которую пришлось модифицировать в процессе эксперимента. После того как я благополучно сжег 13007 их пришлось заменить на то что было под рукой 2SC2625. Это, очень мощные транзисторы для этой ванны, но других у меня не нашлось.

Вид платы со стороны деталей Вид платы со стороны дорожек

Вид платы со стороны деталей

Вид платы со стороны дорожек

В итоге для дальнейшего использования у меня получилась вот такая схема. Собственно говоря, можно было упихнуть все в корпус и на этом успокоиться. Но это неспортивно. Т.к. я с этой ванной никуда не спешу, то попробую оснастить ее не только таймером, но и регулятором мощности.

Схема автогенератора

Схема автогенератора

Разводку платы не прилагаю потому как пока это только прототип. И конечно обращаю ваше внимание на то, что включение этого устройства в первый раз необходимо производить через лампы накаливания (у меня две по 40 ватт в параллель) !!! Это сбережет много ваших нервов и денежных средств.

Ну а на сегодня все. Берегите себя.


03.04.19


Вот как-то так. Если вдруг найдете в статье неточности или заблуждения. Напишите мне об этом. Я подправлю.


Приложение:
Скачать схему