Конструкция представляет собой мощный достаточно генератор ультразвука и предназначена для ускорения происходящих в жидкой среде процессов. Может использоваться для сокращения времени травления и промывки печатных плат, уменьшения времени замачивания белья, выдержки теста, кваса и для ускорения времени протекания самых разнообразных химических процессов, например, при приготовлении клея, серебрении медных проводов.
Ускорение протекания химических процессов в жидкости, облучённой ультразвуком, происходит, главным образом, благодаря явлению кавитации — возникновению в жидкости множества пульсирующих пузырьков, заполненных паром, газом или их смесью и звукокапиллярному эффекту.
Если взять какой либо конкретный сосуд, наполненный жидкостью, то при облучении его ультразвуком постоянной частоты, из-за различных физических факторов и прочих нюансов, эффективность применения этого устройства может стать незначительной. Если же частота ультразвука будет непрерывно меняться, то те или иные части корпуса ёмкости, слои и молекулы веществ раствора периодически будут попадать в резонанс, либо на основной частоте, либо на верхних гармониках,что благоприятно будет сказываться на увеличении скорости протекания реакций.
Основу конструкции составляют два генератора импульсов прямоугольной формы и мостовой усилитель мощности. На логических элементах И-НЕ DD1.3, DD1.4 выполнен перестраиваемый генератор импульсов формы меандр ультразвуковой частоты. Его рабочая частота зависит от ёмкости конденсатора С3 и общего сопротивления резисторов R6, R4. Чем сопротивление этих резисторов больше, тем частота меньше. На инверторах DD1.1, DD1.2 реализован низкочастотный генератор с рабочей частотой около 1 Гц. Оба генератора связаны между собой через резисторы R3, R4. Конденсатор С2 предназначен для того, чтобы частота ведомого (высокочастотного) генератора изменялась плавно. Если конденсатор С2 зашунтировать переключателем SA1, то частота высокочастотного генератора будет постоянной.
На КМОП микросхеме DD2 и полевых транзисторов с изолированным затвором обогащенного типа выполнен мостовой усилитель мощности импульсов прямоугольной формы. Инверторы микросхемы раскачивают двухтактные повторители на полевых транзисторах. Когда на выводах 3, 6 DD2 лог. О, то на выходах DD2.3, DD2.4 будет лог. 1. Соответствен-но, в этот момент времени будут открыты транзисторы VT1, VT4, a VT2, VT4 будут закрыты. Коэффициент полезного действия такого усилителя мощности приближается к 100 %. Использование сигнала прямоугольной формы приводит к богатому гармониками акустическому излучению. На светодиоде HL1 выполнен индикатор включения, а на элементах С4...С7, L1 — фильтр питания.
В качестве излучателей ультразвука используются две недорогие высокочастотные динамические головки типа 2ГД-36-2500 (6ГДВ-2-8). На их месте можно использовать, например, 6ГД-13 (6ГДВ-4-8), ЭГД-31 (5ГДВ-1-8) и другие аналогичные. Если будут использованы высокочастотные динамики мощностью 10 Вт и более, то их можно будет включить параллельно или оставить только один динамик. При использовании двух динамиков необходимо соблюдать фазировку подключения. При возможности, их желательно заменить мощным пьезокерамическим излучателем или магнитостриктором, который можно попробовать изготовить самостоятельно, намотав на ферритовом П-образном сердечнике от ТВС телевизора несколько десятков витков многожильного медного провода, а в качестве мембраны применить небольшую стальную пластину.
Катушка должна быть размещена на массивной опоре. Р-канальные полевые транзисторы можно заменить на IRF5305, IRF9Z34S, IRF5210; n-канальные — IRF511, IRF541, IRF520, IRFZ44N, IRFZ48N. Транзисторы устанавливаются на небольшие теплоотводы из дюралюминия. Микросхемы можно заменить на KP1561J1A7, 564ЛА7, CD4011A, К561ЛЕ5, КР1561ЛЕ5, CD4001B. Дроссель L1 — любой миниатюрный индуктивностью 220.... 1000 мкГн. Резисторы R7, R8 — самодельные проволочные из нихромовой проволоки на ток не менее 2 А. Переменный резистор СП3-30, СП3-3-33-32 или с выключателем питания СП2-33-20. Выключатели SA1, SA2 — П2К с фиксацией положения.
Настройка устройства. Движок переменного резистора R5 устанавливается в среднее положение, контакты выключателя SA1 замыкаются, подбором ёмкости конденсатора С3 и сопротивления резистора R6 устанавливается частота генератора на DD1.3, DD1.4 около 30 кГц. Далее, контакты SA1 размыкаются и подбором сопротивлений резисторов R2, R3 и R4 следует установить девиацию ультразвуковой частоты от 24 кГц до 35...45 кГц. Делать её более широкой не следует, так как или работа устройства станет слышимой человеком, либо заметно возрастут потери на переключение полевых транзисторов, а эффективность излучателей звука упадёт.
Готовые варианты погружных ультразвуковых излучателей можно посмотреть на сайте www.psb-gals.ru/catalog/pui.html центра ультразвукового оборудования ПСБ-Галс. Излучатели доступны в различных размерах с несколькими вариантами монтажа.
