简单的超声波雾化器/加湿器

来源 电原理图
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发布时间 2019-08-06

在超声波雾化器/加湿器中,压电陶瓷换能器通过将高频声波转换成机械能而工作,该机械能被转移到液体中,产生驻波。当液体离开换能器表面时,它被分解成均匀微米级液滴的细雾,因此这个小项目所需的关键部件是一个特殊的(20毫米,113千赫)压电陶瓷片(见下文)。

压电陶瓷换能器

购买换能器时,请确保其谐振频率为113 kHz(±3 kHz),另一种常用换能器的谐振频率为1.65 MHz(±0.05 MHz),与此项目不兼容!

换能器驱动器的电路图

下面是驱动换能器的电路图。如电路图所示,它是一种棘手的振荡器设计,基于常见的定时器芯片NE555P(IC1)为雾化器传感器生成适当的驱动脉冲序列。在电路中,5K电位器(RP1)可用于将振荡器频率设置为113 kHz(±5 kHz)(TP1)。为保持超声波雾化器运行频率稳定,该换能器驱动器使用78L05输出稳定5V电压给NE555P供电,外部供电电压为20V至26V(V_DRIVE)。稍后将引入专用电源电路以满足该关键要求。

超声波雾化器驱动电路

由于电路图非常简单且不言自明,我正在进行项目的其余部分,而没有给出详细的电路描述。下面,您可以看到在我将超声波雾化器原型连接到一块普通电路板上时捕获的两个波形图(TP2和TP3)。

超声波雾化器驱动波形

我从一位值得信赖的中国卖家那里购买了113kHz(20mm)换能器,每个售价2美元。以下是卖家提供的机器翻译中文数据表的摘录:

  • 直径:20毫米
  • 频率:113 kHz(±3 kHz)
  • 静态电容:3,000 pF(±15%pF)
  • 额定电压:70 V(最大值)
  • 额定功率:2.5 W(正常使用1.5 W)

使用不同的105 kHz(±5 kHz)传感器成功测试了原型。以下是其主要规格:

  • 直径:16毫米
  • 工作频率:105 kHz(±5 kHz)
  • 最大功率:2瓦
  • 峰值输出电压:65 V(±5 V)
  • 纹波(最大功率):100 mV

电源部分的电路图

电源电路是一个DC / DC升压转换器稳压器,连接在便宜且非常流行的8引脚芯片MC34063A(IC1)上。这里,其标称输出通过元件R4和R5调整到20 Vdc。该电路严格遵循数据表中给出的应用示例,因此您可以根据需要进行调整。

超声波雾化器电源电路

上述两个电路中的所有电解电容均为40 Vdc额定值,而180μH(180μH至220μH)电感(L1)为1-A“鼓形磁芯”型功率电感。功率驱动管MOSFET IRLZ44(T1)需要一个小型散热器。请注意,电源部分是专门为外部USB标准电源给整个超声波雾化器供电而定制的。它可以接受来自任何其他电源的5 V至12 V范围内的DC输入,例如适当的电池或电源适配器。

可选的瞬时按钮开关(S1)与2K7电阻(R6)配合使用,只有在需要时才能在短时间内提高雾密度。请注意,当您按住S1时,最终输出电压(V_DRIVE)将升高至26 Vdc,直至其释放。

近乎最终的原型已在我的实验室内进行了测试,并且在水面上工作得更好,颗粒更细,喷雾水平更高,正如预期的那样。

后记

对于非常快速的实验室实验,只需从电路中省略78L05和MC34063 IC。然后从稳压的5 Vdc电源为振荡器电路(NE555)供电,并使用稳压的20/24/26 Vdc为驱动电路(IRLZ44)供电。您将需要双通道实验室电源来进行最小的实验室测试设置。

标签: 超声波, 雾化器
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