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超声波雾化器制作与原理分析以及故障检修

2017-06-07
类别:行业趋势
eye 939
文章创建人 拍明
       笔者介绍一种多用途的超声波雾化器。该雾化器具有以下特点:分体式,即超声雾化头与电源和电路部分完全分离;便携式,体积小、即插即用、设有自保功能;高可靠,可全天候工作;雾化量大,与别墅的山水盆景配套可发生云雾缭绕的动感;特别适合过分干燥的环境对空气加湿,以利人的呼吸;在水中加入适量的某种溶剂,给被污染的居住环境消毒,以预防疾病(如把生活用醋定时雾化,可预防流感);雾化器(成品)售价低、性价比高,欲自制雾化器,仅器材和工时费也难敌上述的性价比。

一、电路工作原理

该雾化器电路,电源经变压器B(AC220V/30W)降压(36V)D1-D4整流和C5C6滤波后给电路提供工作电压。雾化器工作电路由振荡器、换能器和水位控制电路等组成。

1.振荡器和换能器,电路中的振荡器是一种由高频压电陶瓷片TD(超声换能器)组成的工作振荡器,其振荡频率为1.65MHz(决定于选定的TD)。晶体三极管BG1电容器C1C2等构成电容三点式振荡器电路。C1和电感L1等效并联的谐振频率比工作频率低,其作用是决定工作振荡器的振荡幅度;C2和电感L2等效串联的谐振频率比工作频率高,其作用是决定工作振荡器的反馈量,以保证振荡器起振和维持电路的可靠振荡。压电陶瓷片TD具有很大的等效电感,它除决定电路的工作频率外,同时又是雾化器的工作负载。若更换压电陶瓷片TD,无需调整电路其他参数,其振荡器频率也能自动跟踪新的压电陶瓷片的频率而工作。

2.水位控制和偏置电路电路中的超声换能器TD(又称雾化头)和其上安装的两根水位控制触针,他们是浸没在浅水水溶液中工作的。若长期雾化,一旦液面降低而使雾化头的水位控制触针露出水面时,振荡器会自动停止工作,这也避免了雾化头因发热而损坏。

电路中的BG2BG3管、触针AB以及相关的电阻,共同组成水位控制电路。电路工作时,电源通过触针AB和水溶液给BG3的射极提供电源。BG3管导通工作。BG2管起开关作用。当BG3工作时,BG2管也导通,电源通过BG3BG2R3L3BG1管提供偏置电流,使BG1管振荡工作。一旦液面降低、控制触针露出水面,电源到BG3管的通路被切断,BG3管截止,BG2开关也断开,此时BG1因无偏置电流而迅速停止振荡。调整电阻R3的阻值,可以直接改变BG1管的偏置电流,所以振荡器的调试十分简单和方便。电路中的D7BG1be结的保护二极管。

二、超声雾化器结构和使用方法

1.雾化器结构, 该雾化器外形。雾化头外壳是铜质材料的铸件,铜壳表面镀铬抛光,其外形尺寸为442mm&TImes;l5mm,铜壳内封装有换能器(镍或钛高频压电片)和功率管BG1,换能器紧贴BG1管以利工作时在溶液中散热。铸件铜壳是可拆卸的,只需旋转壳面上的定位口,即可更换压电片。此外两根水位控制触针紧固在铜壳内,并按一定距离排列再垂直伸出壳外一定高度,以便控制被雾化溶液的最低水位。

雾化器电源和工作电路都单独装在一个工程塑料壳内,当该装置的输入插入电源后,输出会通过导线给雾化头供电工作。据称该雾化器厂家,不仅提供雾化器成品,也提供全套散件出售。

2, 使用方法,若将该雾化器用于室内加湿或消毒,可准备一个小塑料盆,盆内盛一定量的溶液,溶液量不宜太多(浅水为准),仅比水位触针高出一定距离即可(溶液太深其雾化量相对减小)。再把雾化头平放、两根触针向上浸在溶液中,这时只需插上电源,溶液立刻开始雾化。若该雾化器用于盆景,可参照上述方法进行。

装置能使盆景的假山、树木周围产生层层雾气,犹如山间飘着朵朵白云,极大地提高了观赏价值。同时也适合过分干燥的环境对空气加湿,以利人的呼吸;在水中加入适量的某种溶剂,给被污染的居住环境消毒,以预防疾病(如把生活用醋定时雾化,可预防流感)等等。

超声波雾化器原理图.jpg

工作原理

主要由超声波发生器、水位控制器、电源电路等几部分组成。超声波发生器主要由三极管VT1构成,VT1及其外围元件组成电容三点式LC振荡器,B是超声波换能器,其固有频率fc=1.65MHz,电容C1C2决定振荡幅度,其固有频率略低于fcL1C2为正反馈元件,其固有频率略高于fcVD5VT1的保护二极管。由于雾化时B浸在水中,水位控制器由VT2VT3等元器件构成,作用是:

(1)为振荡电路提供基极偏置电流;

(2)当盆景中水位低于设定值时,使振荡器停振,起保护作用。VT2VT3接成复合管,通过L3R3VT1提供基极偏置电流,L3为高频扼流线圈,阻止超声波信号进入水位控制电路。调整R1的阻值,可改变VT1的基极电流,从而控制整机的工作电流。ab为水位控制线,平时浸没在水中。雾化器正常工作时,若水位下降到一定限度,ab脱离水面,VT2VT3便截止,水位控制器停止向VT1提供基极电流,整机停止工作。

元器件选择

VT1的质量是制作成功的关键,最好采用意大利SGSBU406BU407BU408等大功率高频三极管,要求fT≥100MHz;VT2VT3可用9014型等NPN型硅管,要求β≥100;VD1VD4可用1N4002硅整流二极管。

所有电阻最好全部采用RJ-0.25W金属膜电阻;电容采用CBB-100V聚苯电容;电感L1可用φ0.51mm漆包线在φ10×10mm磁芯上绕27匝,电感量约24μH;L2φ0.69mm漆包线在φ6mm钻头绕2.5匝,然后脱胎取下,电感量约0.22μH;L3可用270μH色码电感器;换能器B是关键元件,应采用φ20×1.25mm/1.65MHzφ20×1.2mm/1.7MHz高强度压电陶瓷片;变压器T要求次级电压为50V,功率40W;S用小型船形开关;VT1最好安装散热器;换能器B不能离水通电,否则将烧坏。盆景中水深以46cm为宜,应清洁。装好后调整电阻R1,使总电流为0.6A左右。

所有元件可装于自制印制板上,也可用薄胶木板钻孔铆上空心铆钉,装上元器件再用导线连好,各元器件位置配置适当即可。

超声波雾化器.jpg

近年来,随着超声技术的发展,超声技术在雾化治疗方面被广泛应用,超声雾化器已是临床不可缺少的医疗仪器,它能在常温下把水溶性药物雾化成1um5um微小的雾粒,被病人吸入,直接作用于病灶方面,主要用于内科、外科、五管科、儿科等方面,尤其对呼吸系统疾病的预防和治疗具有明显效果。

一:超声雾化器的电路原理:

我院先后购进了辽宁鞍山、上海合力、北京亚都、广东汕头等几个厂家的超声雾化器,几个厂家生产的超声雾化器其内部结构和电路都大同小异,现以上海合力402型雾化器为例,为便于维修,笔者将其印刷电路画成电路图,为便于阐述雾化器的电路原理,将电路图简化为电路方框图,当水槽中水位不足时,磁浮下落,使水槽下部干簧管闭合J1得电,J1的常闭触点断开,继电器J2的线圈失电,J2的常开触点断开,振荡电路断电停止工作;J1常开触点闭合,报警电路得电工作,发出报警声。当水槽中的水位正常时,磁浮上浮干簧管断开J1失电,继电器J2得电,J2常开触点闭合并联的两个大功率三极管(G2G3),锆钛酸铅晶片,振荡线圈,电容,电阻等组成的振荡电路得电工作,产生1.7MI-Iz的超声波以水为介质,经水槽中药液瓶底的薄膜,使超声波起作用药液杯内水溶性药物,将药液雾化;风机将药杯内的药雾送出,被病人吸入。

二:常见故障的检修方法:

超声雾化器的使用喜尤参半,虽然各种品牌的雾化器都采用了水路,电路分离,但因其使用率高,电路又工作在潮湿的环境中,其故障率也很高,我院每台雾化器几乎每六个月都要修理一次,现在以上海合力生产的402型超声雾化器为例,介绍在维修中总结的常见故障处理方法。

(1)电路指示灯亮,风机运转正常,不出雾。

造成这种故障的原因很多,平时检查思路为:先检查水位是否足(干簧管坏,水位不足不能报警)如果水位正常,更换新晶片若仍不出雾,则检测振荡电路两对三极管(G2G3)是否有故障,尽管只有一个三极管出故障也要同时更换参数一致的管子,避免选用放大倍数小的管子,否则工作电流增大,负载增加,容易被击穿,排除两只三极管后仍不出雾,测三极管的基极(0.8v)集电极(48v-50v)电压是否正常;若无集电极和基极电压,观察继电器J2触点是否吸合,若不吸合查继电器J2触点是否炭化,线圈断否,继电器J2线圈有无电压,如果无电压,检查R2G1D1C2R1等供电电路。若有集电压,而无基极电压,检查基极偏置电路(WlW2R6R7D2)即可排除故障。

(2)雾量小。原因有两个:(a)晶片老化结垢,使振荡频率发生变化;(b)两对管基极电压偏低,查基极偏置电路元件W1W2R6R7D2

(3)保险丝。常见原因有:两只对管(2SC2306)击穿或一只大功率三极管处于单工作状态;雾化器内进水潮湿;电源桥堆块断路。

(4)水槽无水不报警。常见干簧管脱落破裂,偶有继电器J1出故障,NE555集成块出故障。

三:保养维护:

(1)在每次开机前水槽中必需加足蒸馏水,检查药杯底膜片是否漏水,以防止药液进入水造成浪费,另外药液侵蚀晶片。

(2)雾量调节应由小到大,定时器要顺时针方向扭动,禁止逆时针钮动。

(3)提倡病号用面罩做雾化,不用咬嘴(以防止呼出气流进入雾化器内,锈蚀雾化器内部元件)

(4)每次使用完毕,将水槽中水完全放掉,擦干雾化器,晶片用软布擦干,发现晶片上有水垢,用晶片专用清洗液浸泡3min-5min,然后擦干,以延长寿命。

 


责任编辑:Davia

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