Как проверить ультразвуковой излучатель
Автор статьи:
Аспирант кафедры ТОЭ при Национальном университете Запорожская политехника (бывший ЗНТУ), соискатель PhD, магистр по специализации электротехнические системы электроснабжения, инженер, инженер-электронщик, инженер-разработчик.
Содержание статьи:
Информация в данной статье подходит для проверки всех пьезо излучателей:
- - пьезо пищалок;
- - излучателей для увлажнителей;
- - излучателей для ванн и моек.
Рассматривать и описывать методики далее я буду в отношении излучателей для ванн. Они же подходят и для других пьезоэлементов. Изложенный ниже материал подходит для ремонта, замены и проверки УЗ излучателей.
Как проверить наличие ультразвука
Первая задача это проверить наличие ультразвука. А есть ли он в ванне или нет. Данная проверка подходит, когда ванна еще в сборе. Для проверки наличия ультразвука и его качества существуют 4 метода:
- 1. Проверка емкостным методом.
- 2. Проверка на фольге.
- 3. Проверка суспензией.
- 4. Проверка на химическом карандаше и предметном стекле.
Применяют один из указанных выше способов. Я ранее рассматривал в своей статье «Как проверить ультразвуковую ванну» все эти методы проверок подробно и с пошаговой инструкцией. Для ознакомления перейдите по ссылке.
Как проверить ультразвуковой излучатель тестером (мультиметром)
Есть еще интересные статьи из этого цикла, которые связаны:
Ремонт ультразвуковой ванны своими руками
Как проверить ультразвуковую ванну
Как проверить ультразвуковой излучатель
Устройство ультразвукового излучателя
Рекомендую их прочитать для полного понимания!
Перед проверкой излучателя убедитесь визуально в его целостности. Керамика не должна иметь визуальных повреждений, контакты излучателя не должны иметь пригаров или обгораний. Нормальный вид ультразвукового излучателя показан на фото ниже.
Если излучатель имеет сколы, трещины, обгорания – он не исправен.
Для дальнейшей проверки вам потребуется тестер (он же мультиметр) с функцией измерения емкости и сопротивления. Ультразвуковой излучатель это емкостной элемент, который обладает электрической емкостью выраженной в пико Фарадах (далее пФ). Данная емкость указана в каталоге излучателей или на странице товара самого излучателя. Обычно она лежит в диапазоне от 1800 до 10000 пФ (но может быть и другая, смотрите данные на свой излучатель). Допустимое отклонение электрической емкости излучателя от паспортного номинала составляет от ±2% до ±10% и зависит от марки излучателя (эти параметры должны быть описаны в паспорте на излучатель). Внешний вид мультиметра с описанным функционалом приведен ниже.
Алгоритм проверки тестером:
- 1. Установите положение переключателя мультиметра в положение измерения емкости.
- 2. Подключите щупы мультиметра к клеммам излучателя и подождите какое то время пока показания на приборе не установятся на одном значении.
- 3. Сравните показания мультиметра с паспортными данными по емкости излучателя. Они должны совпадать с каталогом и находиться в рамках допустимых отклонений.
- 4. Переведите переключатель мультиметра в положение измерения сопротивления (диапазон от 20 МОм).
- 5. Измерьте сопротивление.
Для излучателей ультразвуковых ванн сопротивление на клеммах излучателя во время его покоя должно быть более 10 Мом (мега Ом). Если измеренное сопротивление отличается от указанного более чем на 25% в меньшую сторону, есть вероятность что ваш излучатель бракованный.
Проверка ультразвукового излучателя на пробой
Следующим шагом необходимо проверить излучатель на высоковольтный пробой. Для этого вам потребуется мегаомметр с напряжением испытаний не менее 2 кВ. При помощи мегаомметра необходимо провести проверку изоляции на высоковольтный пробой. Прибор изображен на фото ниже, там же указано положение переключателя для конкретно этой модели.
Для ультразвуковых излучателей для ванн паспортным значением считается сопротивление более 1000 МОм при напряжении 2500Vdc. Однако, на практике нет смысла проверять излучатель напряжением выше 2 кВ. Если на 2 кВ не будет пробоя то его не будет и на 2,5 кВ. Это все из-за того что изоляция излучателя не восстанавливается со временем а только сильнее разрушается. Поврежденная изоляция дает положительный тест на пробой уже с напряжения 600 В до 1 кВ. Поэтому 2 кВ будет достаточно. Если у вашего прибора нет такой градуировки – используйте режим 1кВ.
Сопротивление ультразвукового излучателя
Важным параметром излучателя является его сопротивление. Стоит отметить, что УЗ излучатель имеет два основных сопротивления:
- 1. Резонансное сопротивление.
- 2. Сопротивление покоя.
Резонансное сопротивление – это сопротивление ультразвукового излучателя во время резонанса.
Паспортным значение считается показатель ниже 20 Ом на резонансной частоте. Для измерения данного сопротивления вам потребуется специализированный высокочастотный RLC метр либо специализированный анализатор импеданса пьезокерамики, он изображен на фото ниже.
Данный прибор покажет резонансное сопротивление (импеданс излучателя). На практике встречаются излучатели с показателями по импедансу выше 20 Ом. При этом они отлично работают. Данное сопротивление следует трактовать так: чем оно выше, тем сильнее будет нагрев самого излучателя во время работы.
Если при вашем измерении вы увидели цифры в 70 Ом и более, то это сигнал к замене излучателя.
Сопротивление покоя излучателя – сопротивление между двумя контактами излучателя без нагрузки.
Сопротивление покоя между контактами обычно находится в районе 10-20 МОм или более. Слишком низкое сопротивление покоя – сигнал к замене излучателя.
Как определить резонансную частоту излучателя
Для определения резонансной частоты излучателя вам потребуются следующие приборы:
- 1. Генератор сигналов с выходным напряжением хотя бы 5 В.
- 2. Миливольтметр.
- 3. Осциллограф.
Для работы вам потребуется 2 из трех указанных приборов:
- 1. Генератор сигналов и милливольтметр.
- 2. Либо генератор сигналов и оциллограф.
Генератор сигналов должен иметь диапазон частот достаточный для определения резонанса и достаточное напряжение на выходе для подключения пьезокерамики. В качестве генератора сигналов можно использовать прибор как на фото.
Несколько слов про резонансную частоту УЗ излучателей. У пьезокерамики Ланжевена (как у пищалок или излучателей для генераторов тумана) может быть несколько резонансных частот. Однако, только в излучателях Ланжевена есть одна несущая частота. Работа на других не рекомендована. УЗ ванна это резонансное устройство, поэтому важно знать основную частоту излучателя.
Вся методика определения этой частоты сводится к определению частоты при которой произойдет максимальное падение напряжения на излучателе. Именно для этого нужен милливольтметр или осциллограф (кто не знает, осциллограф это по суть вольтметр).
Алгоритм проведения эксперимента:
- 1. На генераторе сигнала установите начальную частоту из диапазона проверки.
- 2. Установите шаг изменения частоты, так чтоб было удобно.
- 3. Подключите излучатель к генератору сигналов через резистор 1 кОм.
- 4. Паралельно излучателю подключите либо осциллограф либо милливольтметр.
- 5. Начните менять частоту и ищите падение напряжение.
- 6. Найдите частоту с минимальным напряжением по амплитуде – это и будет основной резонанс.
Лучше всего резонанс по амплитуде определить через осциллограф, визуально отличия на резонансе приведено ниже.
Милливольтметр так же поможет определить резонанс, но тогда необходимо следить за показаниями прибора (других визуальных ориентиров у вас не будет).
Нашли ошибку в тексте статьи? Выделите ее и нажмите CTRL + ENTER, при необходимости добавьте свой комментарий.