Svenska ElektronikForumet

Ultraljudsrengöring fungerar kortfattat så att något skapar ljudvågor i ultraljudsfrekvensbandet. I vågdalarna blir det ett så lågt tryck att rengöringsvätskan (ofta vatten) övergår till gasform och bildar bubblor, sk. kavitation. När dessa bubblor imploderar blir det en stöt med hög energi på liten yta. Det är detta som har en rengörande effekt.

Jag och några kompisar skruvade isär en ultraljudstvätt från Kjell, 0,6-litersmodellen, för några månader sedan. Det som skapar vibrationerna där är ett piezoelement. Det sitter limmat under botten på behållaren.

Piezoelementet i kjellmaskinen är en cirkelskiva med diameter ca 50 mm och tjocklek ca 3 mm. När spänning läggs över piezoskivan ändrar den form lite. Om en växelspänning används vibrerar den. För att få hög amplitud på vibrationerna fås piezoelementet att svänga på sin självsvängningsfrekvens. Tror den var ca 45 kHz på kjellmaskinen. Amplituden på spänningen var ca 200 V.

Kjells största modell är ganska liten om man ska rengöra exempelvis motordelar. Den är dock billig eftersom den är massproducerad i Kina. Jag skulle vilja ha en stor som är billig, funderar på att tillverka en själv. Eftersom den ska vara stor krävs hög effekt på elementet, så piezot från kjells tvätt räcker inte. Stora piezoelement kostar mycket, särskilt att köpa enstaka.


Har fundera en del på andra tekniker att skapa vibrationer på och även tekniker att överföra vibrationerna till vätskan med.

Man skulle kanske kunna använda samma teknik som i bashögtalare som generator, om man lägger sig på låga frekvenser, typ 20 kHz.

Om generatorn sätts fast i botten på kärlet skulle man möjligtvis kunna dimensionera botten så att den har samma resonansfrekvens som generatorns frekvens.

Man skulle också kunna placera generatorn i kärlet och låta den driva en skiva som då får högre amplitud än vad botten får med samma effekt. Dock kan det ju bli problem med ström och vätska ihop.

Minns att jag hade andra ideer när vi höll på med det här som jag tydligen glömt. Dom kanske kommer tillbaka.


Min tanke är iaf att om man kommer på något enkelt sätt att göra en generatorn med hög effekt och lyckas överföra den effekten till vätskan borde man kunna göra en stor ultraljudstvätt själv med liten kostnad

Har ni några tankar/ideer?

EDIT: Tyvärr har jag inte tid att experimentera med det här just nu, men fundera kan man ju fram tills man har tid.

det finns ett sätt med magnet/induktiv krets, stod beskrivet i en 70'tals bok, och den refererade till ultraljudstvätt, frågan är om den var effektiv eftersom man gått över till piezo

kommer det inte upp andra allternativ kan jag försöka hitta den boken och scanna in valda delar

Det som jag ser som största problemet med att använda "högtalare" är att dom är tröga, så det kanske blir svårt att använda så höga frekvenser.

Scanna gärna om det blir aktuellt.

Frågan är lite ... finns det magi och i så fall hur mycket?

Vissa saker som antenner och högtalarlådor är ju avstämda för att ha en viss egenskap vid en viss frekvens.

Det är svårt att säga om kärlets botten eller hela volym är matchad mot pitzoelementet. Svårt att säga vad som händer om man har två eller fler.

En ide ...

Ta ett diskantellement för högtalare (dom är ganska billiga) och anslut till en effektförstärkare (med bilbatteri?) på ~ 50W. Anslut till ljudkortet på dator (kanske laptop?) och ladda en programvara som kan vara tongenerator.

Så är frågan om diskantelementet överlever att direkt läggas i vatten? Kanske kan man stoppa det i ... en kondom med tunna väggar (kanske med destilerat vatten i). Så sänker man ned den i en balja/badkar/plastpåse med vatten och en smutsig pryl i.

Så får man testa vad som händer runt 20kHz + 50W och prova lite olika.

Kanske kan man se om man träffar rätt frekvens med att en massa smutts lossar då.

Funkar det bra så är det lätt att gå upp i effekt, det är ju inte hifi/rör kvalite man behöver.

> Frågan är lite ... finns det magi och i så fall hur mycket?

Vad menar du?


> Det är svårt att säga om kärlets botten eller hela volym är matchad mot pitzoelementet. Svårt att säga vad som händer om man har två eller fler.

Om man gör ett eget kärl kan man kanske dimensionerna tjockleken på botten så att den får önskad resonansfrekvens. Det kan nog gå med flera piezo om man driver dem i fas, men då blir ju kostnaden hög.


> Kanske kan man se om man träffar rätt frekvens med att en massa smutts lossar då.

Frekvensen är inte så viktig, det funkar med olika. Låga frekvenser ger mer energi per implodering vilket ger kraftfullare men grövre rengöring. Stoppar du ner aluminiumfolie i en kraftfull ultraljudstvätt för industribruk blir den helt perforerad på några sekunder.
Hög frekvens - skonsamt och tar bort finare smuts. Höga frekvenser används vid rengöring av ögonlinser.


> Ta ett diskantellement för högtalare

Kanske funkar, fast det är ju en väldigt liten del som svänger i den jämfört med hela botten.


> Så sänker man ned den i en balja/badkar/plastpåse

Effekten som krävs beror av vattenvolymen. Kjells maskin med 0,6 L är specad 50W ur vägguttaget, men vi mätte spänning ström och fasförkjutning och kom fram till att ca 20-25 W gick in i piezot.
1,4-litarn är specad 70W.
Plastpåse är nog klent med tanke på vad som kan hända med alufolie.


Just det! Kjellmaskinen ger pulser av ultraljudsskurer. Det är en halvvågslikriktad växelspänning som driver maskinen. På vågtopparna går den och i dalarna vilar den. Det är fördelaktigt att ha pulserande ultraljud eftersom luftbubblor i vattnet dämpar effekten och i pauserna har luftbubblorna möjlighet att stiga till ytan.

JAg har konstruerat lite ultraljudprylar för fartmätning till fartyg viserligen 150kHz men principerna är desamma. Om man inte förspänner kristallerna så kan du aldrig få den att jobba med 50W den kommer att gå sönder!

Har inte kvar kjelltvätten, så jag tänkte försöka lösa det på annat sätt än med piezo, om det inte dyker upp sätt att få tag i billiga piezo.

Jag tänker mig att man skulle kunna använda två spolar som ger motriktade magnetfält monterade på en ferritstav. Staven och ena spolen är fast monterade, andra spolen driver det som har kontakt med vattnet. Eller att staven och ena spolen är fästa under botten och andra spolen är fäst i något tungt/är tung.

Vad tror ni om att använda en LC-oscillator, där dessa spolar är L, som svänger i 25 kHz? Ska man använda serieresonans?

Hur ska man dimensionera spolarna?