Ultradźwięki - zastosowanie i wytwarzanie

Ultradźwięki, fale akustyczne o częstotliwości wyższej niż 16 kHz (tj. przekraczającej górny próg słyszalności dla człowieka) i niższej od 100 MHz (hiperdźwięk). W naturze ultradźwięki emitowane są przez niektóre ssaki (m.in. nietoperze i delfiny) i wykorzystywane przez nie do echolokacji. Analogiczne zastosowanie znajdują ultradźwięki w technice. Ponadto, ze względu na silną zależność właściwości rozchodzenia się ultradźwięków w danym ośrodku od jego budowy, służą one do badania struktury różnych ciał, m.in. organizmów żywych (tzw. ultrasonografia). Zogniskowanych wiązek ultradźwięków używa się do odrywania ciał stałych z bardziej elastycznego podłoża (usuwanie kamienia nazębnego, rozbijanie kamieni nerkowych, oczyszczanie powierzchni metali przed lutowaniem itd.). Energia drgań ultradźwięków może być też wykorzystana do rozpylania aerozoli i emulsji, a nawet do spawania.
Fale te można wykorzystać także do tzw. ultradźwiękowego nawilżania powietrza. Zasada działania takiego nawilżacza opiera się na wprawieniu cząsteczek wody w drgania tak wysokie, że część z nich odrywa się od powierzchni wody i wyparowuje w postaci zimnej mgły. Jest to naprawdę wyjątkowo ciekawe zjawisko, dlatego postanowiłem wykonać taki nawilżacz.
Na warszawskim "Wolumenie" udało mi się kupić za grosze uszkodzoną myjkę ultradźwiękową w urządzeniu tym woda również jest wprawiana w drgania, lecz częstotliwość jest na tyle niska, że nie wystarcza do wytworzenia zimnej mgły. Musiałem ją trochę przerobić, jak się później okazało przerobiłem ją całkowicie.

Wymontowałem z niej: zasilacz, generator wysokiej częstotliwości oraz membranę piezzoelektryczną, która służy do przekształcenia drgań elektrycznych wytwarzanych przez generator na drgania mechaniczne zdolne poruszać cząstki wody. Generator z mojej myjki wymagał wymiany jedynie tranzystora mocy i pracował wyśmienicie, jednak jak już wcześniej wspomniałem częstotliwość jego pracy wymagała zwiększenia z ok 20 kHz do 1,2 MHz. Wymagało to wymiany jedynie dwóch kondensatorów, trzech rezystorów i przewinięcia małej cewki indukcyjnej.

Zasilacz wraz z generatorem zmontowałem w uniwersalnej obudowie, a przetwornik piezzo trafił na dno kuchennego pojemnika na mąkę. Całość połączyłem czterożyłowym, miękkim przewodem. Tranzystor mocy, będący elementem wykonawczym po przestrojeniu na dużo wyższą częstotliwość bardzo się nagrzewał, dlatego umieściłem go na wentylowanym radiatorze poza obudową. Trochę hałasuje, ale zapewnia odpowiednią temperaturę pracy tranzystora.

Tak działa generator zimnej mgły. Od razu po włączeniu pojemnik wypełnia się zimna parą wodną, którą można rozproszyć delikatnym nawet podmuchem. Niestety zastosowany przeze mnie pojemnik okazał się za szeroki i za wysoki, a zimna para za ciężka. Utrzymuje się ona na wysokości ok 5 cm nad powierzchnią wody i nie chce wydostawać się poza pojemnik, świetny efekt uzyskuję tylko dmuchając do środka. Będę musiał zastosować rurę o mniejszej średnicy i nieco krótszą.