ультразвуковая стиральная машина

[rl55]

[uquote="сэм",url="/forum/viewtopic.php?p=4640560#p4640560"]А что тут думать, работает этот метод, 3-5 затухающих колебаний достаточно, чтобы измерить.[/uquote]
Ты их сам именно на УЗ резонаторе видел?
Или теоретические размышления?
Одно дело теоретически думать, другое дело, как это выглядит на практике.

В высокодобротной системе - без проблем. Сам не раз этим методом пользовался.
Не обязательно и короткий импульс подавать - там и на фронтах прямоуголки звон хорошо виден.
Но у нас же система с эффективным излучением? Тогда у неё добротность должна быть низкой и никакой звон, достаточный для определения резонансной частоты вряд ли увидишь.
Я у себя не увидел. Или резонанса вообще заметного нет.
Если и заметил небольшой быстрозатухающий звон, то очень высокочастотный - порядка 200 кГц.
А чем он обусловлен - х. его знает...
Так и кабель может звенеть, хотя коротковат он всё же в этом случае для этого - наблюдал я и такие звоны, когда некоторые закономерности длинных линий исследовал (применительно к измерению их волновых сопротивлений).

[сэм]

Не может не быть резонанса в электромех системе, у меня пьезокерамики разной, как таблеток у врача, от 3мм до 20 мм толщиной , у всех есть резонанс и не один, кучу опытов с ними провел с аппаратурой в бассейне и всяких измерений. Если добротность фигня, смело несите его на помойку. Добротность часто наоборот понижают демпфером, чтобы расширить диаппазон резонанса. Частота поперечного резонанса равна скорости звука в керамике ( 3000- 5000 м / с) деленной на две толщины керамики в ( мм). Пример таблетка из ЦТС-19 толщиной 10мм имеет резонанс 220 кГц.

[FAKIR]

Не может не быть резонанса в электромех системе,

Суммарная индуктивность трансформатора+ёмкость излучателя+механический резонанс излучателя в воде, всё это и определяет частоту генерации схемы.

По этой причине и будет несколько резонансов, но основной близко к электоромеханическому резонансу излучателя.

Я предпочитаю УЗ генераторы с внешним возбуждением и отдельным 2 тактным усилителем мощности. Так проще и понятней, нужно лишь подкрутить частоту на резонанс излучателя.

[rl55]

[uquote="сэм",url="/forum/viewtopic.php?p=4640581#p4640581"]Пример таблетка из ЦТС-19 толщиной 10мм имеет резонанс 220 кГц.[/uquote]
Ну, тогда может тот обнаруженный мной звон в районе 200 кГц и есть резонансная частота излучателя?
Только работает прибор почему-то на 25 кГц...

Добавлено after 3 minutes 44 seconds:
FAKIR, у тебя какие резонансные частоты получаются по твоему методу?

[FAKIR]

FAKIR, у тебя какие резонансные частоты получаются по твоему методу?

У меня не стиралка... Излучатели работают на воздушную среду.

Схема имеет ЗГ+УМ. Меняешь частоту ЗГ и осциллографом на излучателе видишь резонанс, это и есть максимальное акустическое давление ультразвука.

[сэм]

По этой схеме частота задается параметрами транса, излучатель мало влияет. Частотэтот материал применяют, не прочный но с высоким пьезомодулем. Поэтому часто лопается., при этом количество непредсказуемых резонансов растет от отдельных кусков

[FAKIR]

По этой схеме частота задается параметрами транса, излучатель мало влияет

Излучатель имеет свой электрический и механический резонанс и обязательно влияет на частоту генератора.

Если транзисторы имеют малый К усиления, а добротность излучателя не высокая, то генерации может и не быть.

Пример моего схемного решения. Отдельный ЗГ+УМ. https://radiokot.ru/circuit/digital/security/44/

[rl55]

FAKIR, так какие же всё же резонансные частоты у тебя получаются?

Добавлено after 8 minutes 30 seconds:
Вот читаю по ссылке:
"Пьезоизлучатели могут иметь рабочую частоту 23, 24 или 25 кГц"

Потом смотрю, а у тебя в схеме два последовательных с резонаторами дросселя с суммарной индуктивностью 9,4 мГн.

А не они ли совместно с суммарной емкостью излучателей и определяют резонансную частоту схемы?

Добавлено after 7 minutes 39 seconds:
Хотя сам же там и даешь ответ:
"Дроссели L3 и L4 (их активное сопротивление порядка - 34 Ом) компенсируют емкостную составляющую излучателей, поэтому на них импульсный сигнал приобретает вид синусоиды".

Т.е., ни о каком механическом резонансе и речи не может быть - там чисто "электрический" резонанс.

Как и в этой стиралке...

[FAKIR]

"Пьезоизлучатели могут иметь рабочую частоту 23, 24 или 25 кГц"

Потом смотрю, а у тебя в схеме два последовательных с резонаторами дросселя с суммарной индуктивностью 9,4 мГн.

А не они ли совместно с суммарной емкостью излучателей и определяют резонансную частоту схемы?

Я использую излучатели на частоты 24 и 25 кГц.

Последовательно включенные с излучателями Дроссели влияют лишь на форму сигнала на излучателях, а частота зависит от установленной на ЗГ.

Главное при настройке, это получить максимальное акустическое давление.

Сигнал на излучателях может иметь вид искажённой синусоиды.

[rl55]

Попытаюсь на основе собственных исследований этой схемы и некоторой информации (весьма скудной) из интернета дать объяснение некоторым затронутым здесь вопросам, на которые однозначных ответов так и не прозвучало.

Во первых, у резонатора имеюся, как и у кварца, два резонанса - параллельный и последовательный. Они расположены очень близко.
Вот его схема замещения: http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=4175814#4175814



Правая последовательная ветвь представляет механический резонанс.
Левая - статическая емкость резонатора (измеренная, например, на достаточно низкой частоте).
Эта емкость совместно с правой частью, как и у кварца, образуют сложный параллельный контур с высоким импедансом и частотой немного выше резонансной частоты последовательного резонанса, представленного правой ветвью.
Естественно, как и у кварца, импеданс правой части ветви при резонансе низкий. Вот об этом импедансе и говорил в своих постах сэм...
Вот там в статье по ссылке и говорится, что частота питающего инвертора и должна быть настроена на частоту именно последовательного резонанса.
Естественно инвертор в этом случае должен имет низкое выходное сопротивление.

У нас же в этой стиралке всё не так.
Во-первых по резонансной частоте её резонатора.
Как я уже и писал, на её рабочей частоте 25 кГц ни последовательного, ни параллельного резонанса я не увидел.
Но увидел некоторые явления на частоте 50 кГц:
[uquote="rl55",url="/forum/viewtopic.php?p=4640534#p4640534"]А теперь по поводу резонансов. Плавно перестраиваемого генератора синуса в интересующем нас диапазоне у меня нет, есть только прямоуголка на ТТЛ.
Понимаю, что не совсем корректно, но заметные резонансы должно показать.
Так вот, в районе 25 кГц их нет. Типичное поведение конденсатора 1,9 нФ (при подключении излучателя через 100 кОм типичная в этом случае пила).
Где-то в области 50 кГц замечены существенные изменения формы и небольшое уменьшение амплитуды. Но не имея синуса делать какие-то выводы не буду.[/uquote]
И вот придумал, всё же, способ, как на прямоуголке этот участок исследовать. Для этого подключил вход осциллографа через интегрирующую цепочку, составленную из резистора 100 кОм и емкости входного кабеля осцилла, тем самым заметно подавив более высокие гармоники, в результате сильные искажения сигнала значительно уменьшились и я смог наблюдать в этой точке нечто похожее на синусоиду.
И сразу при перестройке частоты в районе 50 кГц явно увидел два этих резонанса - ниже по частоте минимум по амплитуде, чуть выше - максимум.

Таким образом, могу сделать вывод, что по крайней мере у моего излучателя резонансная частота 50 кГц.
Случайно это сделано или сознательно - этого я уже не знаю.
Но эффективность его тогда в этой схеме будет явно мизерной...

[сэм]

Ну вот, наконец- то , пошли разумные мысли

[HariusHek]

Вообще-то излучатели УЗ выпускаются, как правило, на определённую частоту, мощность, и различного конструктивного исполнения. И как раз эффективно работают в области частоты основного резонанса.

Скриншот 25-10-2024 232017compress.png

(131.38 КБ) 29 скачиваний

Но и про гармоники забывать не надо.

[FAKIR]

Ну вот, наконец- то , пошли разумные мысли

Теория, это хорошо, но на практике всё проще...

Если схема с отдельным ЗГ, то изменяя частоту добиваются максимального акустического давления и следят за тем, чтобы излучатель не перегружался.

[FAKIR]

Добавлю про настройку, когда ЗГ отдельный и перестраиваемый.

К корпусу стиралки приклеивают пьезо-датчик и подключают его к осциллографу.

Изменяют частоту генератора до получения максимальной амплитуды сигнала на экране осциллографа

[rl55]

Ну, хотя бы так, по конечному механическому результату.
А то, как ты писал по максимуму амплитуды на резонаторе, совсем некорректно в общем случае. Этим способом можно попасть только на параллельный резонанс, ничего общего с механическим (электрически эквивалентным последовательному) не имеет. Если бы не было той паразитной емкости резонатора, то, как раз, настраивать частоту надо было бы по минимуму амплитуды колебаний на резонаторе.
А реальное её наличие приводит к бесполезной емкостной нагрузке, которую и компенсируют последовательно с ней дросселем. Возникает еще один резонанс, максимум напряжения которого и наблюдается при этом на выводах излучателя. Но опять же, к частоте резонанса механической части он не имеет никакого отношения.
Читайте автора по указанной мной ранее ссылке - очень грамотный человек. Он там всё это в подробностях объясняет. Его объяснения просто безукоризненны.
Десяток страниц вперед-назад от той ссылки.

[FAKIR]

Читайте автора по указанной мной ранее ссылке - очень грамотный человек. Он там всё это в подробностях объясняет. Его объяснения просто безукоризненны, на мой взгляд.
[/quote

Я на такие вещи смотрю проще...

У меня излучатель работает на воздушную среду, так меняю частоту ЗГ и профессиональным шумомером фиксирую максимальное акустическое давление ультразвука и всё.

Нас же интересует максимальное давление ультразвука или максимальная амлитуда вибрации для воды?

Вот и вся теория.

Добавлено after 2 minutes 43 seconds:

А то, как ты писал по максимуму амплитуды на резонаторе,

Так и есть, при максимальной амплитуде и будет резонанс.... И будет максимальная амплитуда вибрации в воде.

Частотная характеристика УЗ излучателя. Точно как в контуре...

[сэм]

Только не по максимальному напряжению, а по максимальному току.

[rl55]

[uquote="FAKIR",url="/forum/viewtopic.php?p=4641472#p4641472"]Так и есть, при максимальной амплитуде и будет резонанс.... И будет максимальная амплитуда вибрации в воде.[/uquote]
Конечно, при максимальной амплитуде и будут максимальные механические колебания. Но это не говорит, что ты попал именно на механический резонанс, подгоняя по максимуму колебаний под электрический резонанс, зависящий, хотя бы, от конкретной компенсирующей индуктивности.
Если добротность излучателя низкая, то да, в полосу его частот войдешь.
А если добротность на воздухе 500 будет, как у автора тех постов по ссылке? Вполне можешь в сторонке оказаться от наиболее эффективного излучения.

Кстати, замеченная у меня добротность моего излучателя в воздухе вообще никудышняя - на резонансах амплитуда меняется не более,чем в 2 раза...

[FAKIR]

Только не по максимальному напряжению, а по максимальному току.

Нас интересует не теория, а максимальное акустическое давление УЗ в воздушной среде или максимальная амплитуда вибраций в водной среде.

[сэм]

Ваши слова про максимальное напряжение никак не состыкуются со схемой замещения