Construya un limpiador ultrasónico

Construya un limpiador ultrasónico

La mayoría de los lectores sabrá que puede obtener pequeños limpiadores ultrasónicos para joyería y artículos pequeños similares. Entonces, ¿por qué no una versión mucho más grande? Sería excelente para limpiar piezas de automóviles y otras partes mecánicas, telas que no se pueden lavar a máquina, artículos de decoración ornamentados y una gran cantidad de otros artículos difíciles de limpiar.

Por John Clarke

Presupuesto

Requisitos de alimentación .............. 12 V a 2.5 A

Tensión del transductor ............. Onda cuadrada de 250VCA

Rango de frecuencia ............. El modo principal es de 19 kHz a 42 kHz con variación irregular

Rango de frecuencia alternativo ............. 34 a 44kHz

Ajuste de tiempo de espera ............. 30 a 10 m

Cualquiera que alguna vez haya necesitado limpiar las piezas para un carburador, diferencial, caja de engranajes o cualquier otra pieza grasienta e intrincada debe haber deseado a menudo una manera más fácil.

En general, sumerge las piezas en un recipiente con queroseno, detergente de dieseline o lo que sea, para remojar durante un tiempo y luego retoma la tarea con varios cepillos e implementos para raspar la grasa y el resto de la suciedad. Es una tarea sucia y tediosa.

[pic 1]

Las dos "mitades" del proyecto: el controlador a la izquierda y el transductor ultrasónico, encapsulado en una tubería, a la derecha.

Pero ¿y si pudieras prescindir de todo ese cepillado y raspado? Si pudiera simplemente dejar caer los componentes en un tanque de solvente adecuado, presione un botón y luego vuelva más tarde para quitar las piezas en un estado limpio y brillante.

Nuestro limpiador ultrasónico está diseñado para hacer exactamente ese trabajo. Utiliza un transductor piezoeléctrico de alta potencia y un controlador ultrasónico para eliminar literalmente la suciedad y la suciedad con energía ultrasónica.

El solvente puede ser queroseno o agua caliente y un agente humectante tal como un detergente. A bajos niveles de conducción, el solvente conduce la señal ultrasónica a través del baño. A niveles de potencia más altos, el frente de onda ultrasónico causa la cavitación que hace que se formen burbujas y luego se colapsen. Esto se muestra en la Fig.1.

A medida que pasa el frente de onda, se restablece la presión normal y la burbuja colapsa para producir una onda de choque. Esta onda de choque ayuda a aflojar las partículas del artículo que se está limpiando.

El tamaño de las burbujas depende de la frecuencia ultrasónica y es más pequeño con frecuencias más altas.

[pic 2]

Limpiar una bandeja de acero inoxidable teñida con café en nuestro "baño" (en realidad una cisterna de plástico vieja - ver página 65). No puedes ver las burbujas que se generan en esta foto, son demasiado pequeñas, pero ciertamente están ahí.

Los limpiadores ultrasónicos industriales tienden a usar frecuencias entre 20 kHz y 50 kHz, mientras que los limpiadores para piezas pequeñas suelen usar frecuencias superiores a 50 kHz.

Nuestro limpiador ultrasónico barre el rango de frecuencias de aproximadamente 19 kHz a 42 kHz para producir burbujas de cavitación de diferentes tamaños. La frecuencia se varía con un patrón irregular para evitar un subarmónico constante de baja frecuencia en el baño o tanque de limpieza. La variación de la frecuencia subarmónica reduce el impacto de las resonancias en elementos pequeños que se limpian y que de lo contrario podrían desintegrarlos.

Esta variación en la frecuencia también previene las ondas estacionarias en el baño de limpieza que pueden producir cavitación en un área pero sin cavitación en otra área. Esto puede provocar una acción de limpieza irregular de un componente.

La potencia real entregada depende de la frecuencia de resonancia del transductor piezoeléctrico. Para el Limpiador ultrasónico de chip de silicio, la potencia máxima entregada por el transductor es de aproximadamente 40 kHz, que es la frecuencia de resonancia del transductor ultrasónico piezoeléctrico especificado.

El limpiador ultrasónico se puede configurar para que funcione entre 30 segundos y 10 minutos.

Patrón de barrido alternativo

Se encuentra disponible un patrón de barrido alternativo que barre en un rango de frecuencia de alrededor de 12 kHz, centrado en la resonancia de 40 kHz. Esto produce un nivel de agitación más alto en el baño de limpieza debido a que el transductor frecuentemente corre a través de su resonancia. Este patrón de barrido alternativo debe ser solo para uso intermitente. El mejor patrón de barrido depende del componente que se está limpiando y del tipo de contaminación.

El controlador para nuestro limpiador ultrasónico está ubicado en una pequeña caja de plástico. Esto se conecta al transductor ultrasónico piezoeléctrico utilizando una longitud de cable con alimentación de 2 núcleos. El transductor piezoeléctrico está alojado en un accesorio de PVC que cubre y aísla los terminales del contacto accidental. Esto es necesario porque el transductor se impulsa a un voltaje alto que podría causar una descarga desagradable si entra en contacto con él.

El transductor piezoeléctrico y la carcasa se pueden sumergir directamente en el baño o tanque ultrasónico. Alternativamente, el transductor se puede pegar al exterior del baño con resina epoxi para baños más profundos.

Detalles del circuito

El circuito de nuestro Limpiador Ultrasónico (fig.2) es relativamente simple debido al uso de un microcontrolador PIC12F675-I / P de 8 pines, IC1. Esto impulsa el transductor piezoeléctrico a través de dos Mosfets, Q1 y Q2 y transformador, T1. El microcontrolador también proporciona el temporizador y las funciones de inicio.

[pic 3]

Fig.1: el proceso de limpieza ultrasónica. Se trata de provocar ondas de choque en el disolvente de limpieza para literalmente "sacudir" la suciedad y la suciedad. Puedes hacerlo manualmente, ¡pero el transductor ultrasónico lo hace 40,000 veces por segundo!

Crystal X1 configura el microcontrolador para que funcione a 20MHz. Esta frecuencia permite que el accionamiento ultrasónico se desplace en pequeños incrementos que ascienden a 320 Hz a aproximadamente 40 kHz.

Las salidas GP0 y GP1 proporcionan señales de activación de compuerta complementarias para Mosfets Q1 y Q2. Dado que estas salidas solo oscilan entre 0V y 5V, Q1 y Q2 son Mosfets de nivel lógico. Los Mosfets estándar requieren señales de puerta de al menos 10V para una conducción completa, pero los Mosfets de nivel lógico conducirán completamente con mucho menos. Para los Mosfets RFP30N06LE especificados, la resistencia a la conexión entre el drenaje y la fuente es de solo 75mΩ a 20 A con una tensión de compuerta de 3V. La resistencia de encendido cae aún más a alrededor de 23 mΩ a 20 A en el voltaje de compuerta más alto de 4.5V. Los Mosfets tienen una calificación de 30A continuo.

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