Як перевірити ультразвуковий випромінювач

Інформація в цій статті підходить для перевірки всіх п'єзо випромінювачів:

• - п'єзо пищалок;
• - випромінювачів для зволожувачів;
• - випромінювачів для ванн та мийок.

Розглядати та описувати методики далі я буду щодо випромінювачів для ванн. Вони підходять і для інших п'єзоелементів. Викладений нижче матеріал підходить для ремонту, заміни та перевірки УЗ випромінювачів.

Як перевірити наявність ультразвуку

Перше завдання – перевірити наявність ультразвуку. А чи є він у ванні чи ні. Ця перевірка підходить, коли ванна ще в зборі. Для перевірки наявності ультразвуку та його якості існують 4 методи:

1. 1. Перевірка ємнісним методом.
2. 2. Перевірка на фользі.
3. 3. Перевірка суспензією.
4. 4. Перевірка на хімічному олівці та предметному склі.

Застосовують один із зазначених вище способів. Я раніше розглядав у своїй статті "Як перевірити ультразвукову ванну" всі ці методи перевірок докладно і з покроковою інструкцією. Для ознайомлення перейдіть за посиланням.

Як перевірити ультразвуковий випромінювач тестером (мультиметром)

Перед перевіркою випромінювача візуально переконайтеся в його цілісності. Кераміка не повинна мати візуальних пошкоджень, контакти випромінювача не повинні мати пригарів чи обгорань. Нормальний вигляд ультразвукового випромінювача показано на фото нижче.

 

Якщо випромінювач має відколи, тріщини, обгорання – він несправний.

Для подальшої перевірки вам знадобиться тестер (він же мультиметр) з функцією вимірювання ємності та опору. Ультразвуковий випромінювач це ємнісний елемент, який має електричну ємність виражену в пико Фарадах (далі пФ). Ця ємність вказана у каталозі випромінювачів чи сторінці товару самого випромінювача. Зазвичай вона лежить у діапазоні від 1800 до 10000 пФ (але може бути й інша, дивіться дані на свій випромінювач). Допустиме відхилення електричної ємності випромінювача від паспортного номіналу становить від ±2 до ±10% і залежить від марки випромінювача (ці параметри повинні бути описані в паспорті на випромінювач). Зовнішній вигляд мультиметра з описаним функціоналом наведено нижче.

 

Алгоритм перевірки тестером:

1. 1. Встановіть положення перемикача мультиметра у положення вимірювання ємності.
2. 2. Підключіть щупи мультиметра до клем випромінювача і зачекайте якийсь час доки показання на приладі не встановляться на одному значенні.
3. 3. Порівняйте показання мультиметра з паспортними даними щодо ємності випромінювача. Вони повинні збігатися з каталогом і перебувати у межах допустимих відхилень.
4. 4. Переведіть перемикач мультиметра в положення вимірювання опору (діапазон від 20 МОм).
5. 5. Виміряйте опір.

Для випромінювачів ультразвукових ванн опір на клемах випромінювача під час спокою має бути більше 10 Мом (мега Ом). Якщо виміряний опір відрізняється від зазначеного більш ніж на 25% у меншу сторону, є ймовірність, що ваш випромінювач бракований.

Перевірка ультразвукового випромінювача на пробій

Наступним кроком необхідно перевірити випромінювач на високовольтний пробій. Для цього вам знадобиться мегаомметр із напругою випробувань не менше 2 кВ. За допомогою мегаомметр необхідно провести перевірку ізоляції на високовольтний пробій. Прилад зображений на фото нижче, там же вказано положення перемикача для цієї моделі.

 

Для ультразвукових випромінювачів для ванн паспортним значенням вважається опір понад 1000 МОм при напрузі 2500Vdc. Проте, практично немає сенсу перевіряти випромінювач напругою вище 2 кВ. Якщо на 2 кВ не буде пробою, то його не буде і на 2,5 кВ. Це все через те, що ізоляція випромінювача не відновлюється з часом, а тільки сильніше руйнується. Пошкоджена ізоляція дає позитивний тест на пробій вже з напруги 600 до 1 кВ. Тому 2 кВ буде достатньо. Якщо ваш пристрій не має такого градуювання – використовуйте режим 1кВ.

Опір ультразвукового випромінювача

Важливим параметром випромінювача є опір. Варто зазначити, що УЗ випромінювач має два основні опори:

1. 1. Резонансний опір.
2. 2. Опір спокою.

Резонансний опір – це опір ультразвукового випромінювача під час резонансу.

Паспортним значенням вважається показник нижче 20 Ом на резонансній частоті. Для вимірювання цього опору вам знадобиться спеціалізований високочастотний RLC метр або спеціалізований аналізатор імпедансу п'єзокераміки, він зображений на фото нижче.

 

Цей прилад покаже резонансний опір (імпеданс випромінювача). Насправді зустрічаються випромінювачі з показниками по імпедансу вище 20 Ом. При цьому вони добре працюють. Даний опір слід трактувати так: чим він вищий, тим сильнішим буде нагрівання самого випромінювача під час роботи.

Якщо при вимірі ви побачили цифри в 70 Ом і більше, то це сигнал до заміни випромінювача.

Опір спокою випромінювача – опір між двома контактами випромінювача без навантаження.

Опір спокою між контактами зазвичай знаходиться в районі 10-20 МОм або більше. Надто низький опір спокою – сигнал заміни випромінювача.

Як визначити резонансну частоту випромінювача

Для визначення резонансної частоти випромінювача вам знадобляться такі прилади:

1. 1. Генератор сигналів з вихідною напругою хоча б 5 В.
2. 2. Мілівольтметр.
3. 3. Осциллограф.

Для роботи вам знадобиться 2 з трьох вказаних приладів:

1. 1. Генератор сигналів та мілівольтметр.
2. 2. Або генератор сигналів та оцилограф.

Генератор сигналів повинен мати діапазон частот достатній для визначення резонансу та достатньої напруги на виході для підключення п'єзокераміки. Як генератор сигналів можна використовувати прилад як на фото.

 

Декілька слів про резонансну частоту УЗ випромінювачів. У п'єзокераміки Ланжевена (як у пищалок або випромінювачів для генераторів туману) може бути кілька резонансних частот. Однак, тільки в випромінювачах Ланжевен є одна несуча частота. Робота на інших не рекомендована. УЗ ванна це резонансний пристрій, тому важливо знати основну частоту випромінювача.

Вся методика визначення цієї частоти зводиться до визначення частоти, при якій відбудеться максимальне падіння напруги на випромінювачі. Саме для цього потрібен мілівольтметр або осцилограф (хто не знає, осцилограф це насправді вольтметр).

Алгоритм проведення експерименту:

1. 1. На генераторі сигналу встановіть початкову частоту з діапазону перевірки.
2. 2. Встановіть крок зміни частоти, щоб було зручно.
3. 3. Підключіть випромінювач до генератора сигналів через резистор 1 кОм.
4. 4. Паралельно випромінювачу підключіть або осцилограф або мілівольтметр.
5. 5. Почніть змінювати частоту і шукайте падіння напруги.
6. 6. Знайдіте частоту з мінімальною напругою по амплітуді - це і буде основний резонанс.

Найкраще резонанс щодо амплітуди визначити через осцилограф, візуально відмінності на резонансі наведено нижче.

 

Мілівольтметр також допоможе визначити резонанс, але тоді необхідно стежити за показаннями приладу (інших візуальних орієнтирів у вас не буде).