Мощный генератор с АПЧ (для форсунок и стир.машины )

[dimmich]

Хочется придумать схему такого генератора, к выходу которого подключена нагрузка-электромагнит. Если подавать на электромагнит от генератора импульсы разной частоты, то можно подобрать такую частоту, при которой магнитное поле в сердечнике войдёт в резонанс с механическими колебаниями сердечника. При этом ТОК В ОБМОТКЕ БУДЕТ МАКСИМАЛЬНЫМ (по этому и определять резонанс).

Я в аналоговой технике не очень... Вот и обращаюсь за помощью вместе подумать. А то пока мои мысли сводятся к одному: обычный перестраиваемый генератор, например на микроконтроллере, измерять ток в обмотке, и измеренное значение передавать как бы цепью обратной связи в микроконтроллер, а он уже будет корректировать выходную частоту. А ПРОЩЕ МОЖЕТЕ ПРИДУМАТЬ?

Есть две идеи практического применения такого генератора:

1) Чистить автомобильные форсунки, вводя их сердечник в механический резонанс. При этом конечно подавать в форсунку под давлением очищающую жидкость. Загрязнения вроде как должны намного эффективней отбиваться. Форсунка представляет из себя электромагнит, внутри которого двигается металлический сердечник. Он либо притягивается электромагнитным полем катушки в одну сторону, либо возвращается обратно под действием пружины.

2) Хочу сделать мощную ультразвуковую стиральную машину. В эффективности ультразвука при стирке я убедился! Хочется иметь такое устройство дома. А вот тут как изготовить простой и дешевый излучатель: http://www.mntc.ru/projects/ultrasonic/

[mikaleus]

Мне почему то кажется, что ток при механическом резонансе будет минимальным.
Теперь собственно к реализации. Наверное лучше задаться параметрами электрическими параметрами катушки: активное сопротивление, индуктивность, механическими параметрами: геометрические размеры, количество витков, используемый провод, какую железку предполагается тягать (хотябы масса и габариты).
Управление лучше (на мой взгляд) делать узкими двухполярными прямоугольными импульсами с высокоимпендасными промежутками. Впрочем, попробую сначала сделать макет этого устройства, попробую оценить грабли, по которым прийдется пройти.

[dimmich]

Насчёт тока в катушке при резонансе: мне так ответили с сайта, где расположено описание ультразвукового излучателя, что контролировать резонанс в катушке лучше всего по току в катушке, ток при резонансе должен быть максимальным.

Сейчас то письмо процитировать не могу, когда доберусь до работы, выложу его полный текст.

Мне так видится, что форма сигнала не сильно повлияет на конечный результат. Но уж если идеализировать, то хочу сказать, что ни разу не встречал конструкций на индуктивностях, чтобы этим самым индуктивностям нравились именно меандры. Это против их природы. Вспомним затухающие колебания...

По-моему при использовании меандра будут также генериться незначительные (для данного случая), но паразитные гармоники. Но из-за незначительности этого паразитного явления, и учитывая, если схема будет цифровая, меандр выгоднее применить.

Я бы и сам что-нить цифровое изобрёл, но и попроще хочется сделать, и теоретически интересно аналоговый генератор применить.

Надеялся что люди, знающие аналоговую технику, подскажут более простое решение генератора. Тогда, наверное, сигнал будет синусом.

И ЕЩЕ ОДНА МЫСЛЬ:
=====================
Можно ли рассматривать катушку с механически подвижным сердечником как колебательный контур? Эта конструкция имеет такие же свойства как и колебательный контур? На эту мысль навело наличие такого свойства как резонанс... Какие есть схемы мощных автогенераторов? Можно ли вместо колебательного контура такую катушку использовать без паралельного конденсатора (а то электрический резонанс будет вместо механического в сердечнике)? Заработает в резонансе?

[mikaleus]

1) Когда-то в СССР выпускались часы-будильник электромеханические, в которых использовался механический резонанс - крутильный маятник с балансиром из стали и магнитом противовесом, управлялась вся система с помощью одного транзистора МП39 или МП41 в режиме ключа. Катушка содержала одну обмотку в базе, вторую в цепи коллектора. Между ними была положительная обратная связь, возникали узкие миллисекундные импульсы с периодом 1,6 - 2 секунды. Когда раскручивался маятник, возникала синхронизация колебаний и маятник молотил как бешенный (угол поворота был около 270 градусов). О том, что был именно механический резонанс свидетельствовала механическая регулировка хода часов с помощью натяжения пружины. Этими часами интересовался более 20 лет назад - получил как приз на конкурсе электромонтажников . Ну и как всякая игрушка, была разобрана, был измерен ток. Так вот, минимальный ток оказался, когда механическая часть входила в резонанс!!! Импульсы становились несколько короче, и хотя частота их возрастала (период становился около 1 секунды), видимо за счет длительности, происходило уменьшение суммарного потребляемого тока.
Сейчас попробую подготовить подобный эксперимент с цилиндрической катушкой. (Недели 2, так как работа занимает все время).
Но по поводу ультрозвука, считаю, что гораздо более эфективно использовать всякие магнитомеханические эффекты наподобие магнитострикции, чем просто колебания частиц, пусть даже и в жидкой среде (вполне возможно, что я ошибаюсь - тут нужен Его Величество Эксперимент). Подобные штуки используются в электромеханических фильтрах (причем их в основном производили в СССР, тип ЭМФ-9Д-500-...) с частотами резонанса около 500 кГц. Кстати, для возбуждения использовалась катушка, параллельно которой подключался конденсатор, что позволяло вгонять в резонанс всю систему. Для мощных схем, работающих в диапазоне от нескольких кГц до МГц, скорее всего, понадобится не тупая индуктивная нагрузка в виде катушки возбуждения, а последовательный колебательный контур для увеличения тока возбуждения (тут резонанс будет, скорее всего, отличаться от рассчитанного по известным формулам через L C даже с учетом R потерь)
По поводу обычных аналоговых схем генераторов, то я предпочитаю именно аналоговые схемы цифровым. Работает физика процесса, а не математическая модель .
В общем нужно ставить эксперимент

[victorqop]

На qrz.ru мне сообщили,что промышленные установки для очистки ультразвуком имеют мощность 300вт на 1 дм.

[vicmic]

Что касается электромагнита форсунок, то, согласно физике, при электромеханическом резонансе наблюдается максимум амплитуды переменного напряжения и минимум амплитуды переменного тока (вспомните, как Вы в детстве качались на качелях ). Если не верите, посмотрите любую литературу из серии "Юный радиолюбитель", например Борисова или Полякова.
Попробую смакетировать схему, как получится - выложу сюда.

[mtit]

Интересовался подобными устройствами. Читал Инет. Дословно не помню, но вот фраза одного экспериментатора: "Для использования магнитострикционного эффекта были закуплены ферритовые стержни. При увеличении мощности - растёт эффект. Но добиться желаемого эффекта не удалось - стержни рвались от нагрузки". Магнитострикционный эффект от собственно форсунок под большим вопросом. МЕХАНИЧЕСКИЙ резонанс от маятника будет лежать в области Герц.

[dimmich]

На qrz.ru мне сообщили,что промышленные установки для очистки ультразвуком имеют мощность 300вт на 1 дм.

На кубический дециметр, как я понимаю...

Я купил китайскую ультразвуковую ванну ёмкостью 1,5 литра мощностью 50Вт, подобные везде на форумах советуют применять для очистки форсунок.

Надо сказать, бельё она отстирывает исключительно хорошо ))) Сую в неё часть одежды с пятном, заливаю воду со стиральным порошком. Минут через пять пятна как ни бывало! А обычная стир машина пятно это не отстирала вообще. Хотя, пятна наверное разные бывают...

Пробовал очищать механическую форсунку от дизельного двигателя. Супер! Как новая!

Электрические форсунки не рискну очищать с бОльшей мощностью. На форумах пишут, что даже с такой мощностью ванны может отслоиться лак от эмалированного провода обмотки. Так что 300Вт/дм это круто!

[mikaleus]

В УЗ ваннах используется пьезоэлектрический эффект. Для подобных вещей нужно иметь с материалом пьезомагнетиком. Где я такую штуку достану пока не знаю...
Магнистрикционный эффект квадратичный, поэтому при увеличении подводимой мощности в 2 раза, амплитуда колебаний увеличивается в 4 раза, но рост амплитуды действительно может порвать материал.
Пьезомагнетик можно создать искуственно: в магнитном поле ферромагнетики ведут подобно пьезомагнитным материалам, но сколько эта штука будет жрать.
Все-таки вопрос на какую частоту ориентировать конструкцию: на единицы герц (для маятников) или десятки килогерц для издевательства над магнитными материалами .

[dimmich]

Моё мнение: раз уж вы отбили у меня желание ваять ферритовую стиральную машину ввиду разрушения феррита, так хоть фотрункочистилку бы соорудить...