Hallo,
ich möchte ein Schwingerquarz gleichmäßig mit 10Mhz zum Schwingen bringen (Die Resonazfrequenz des Quarzes liegt auch bei 10Mhz). Das Quarz soll dann gegen Wasser schwingen und ein Ultraschallbeugungsgitter erzeugen. Leider bin ich ein Laie, was die Konstruktion elektronischer Schaltungen betrifft. Habt Ihr eine Idee für einen derartigen Oszillator?
für das quarz (von Conrad Elektronik) ist vorgegeben …
Eingangsspannung: +5V
Eingangsstrom: max 45mA
Gruß
Jennifer
Hallo Jennifer,
das wird so nicht funktionieren.
ich möchte ein Schwingerquarz gleichmäßig mit 10Mhz zum
Schwingen bringen (Die Resonazfrequenz des Quarzes liegt auch
bei 10Mhz). Das Quarz soll dann gegen Wasser schwingen und ein
Ultraschallbeugungsgitter erzeugen.
Der Quarz ist hermetisch in einem Metallgehäuse verschlossen, wie soll da Wasser drankommen ? Willst Du den aufbohren ?
Leider bin ich ein Laie,
was die Konstruktion elektronischer Schaltungen betrifft. Habt
Ihr eine Idee für einen derartigen Oszillator?
Wenn der Quarz tatsächlich „gegen Wasser“ schwingen soll, funktionieren normale Oszillatorschaltungen sowieso nicht mehr, da sich die Eigenschaften des Quarzes völlig ändern würden (vor allem die Resonanzfrequenz und die Dämpfung). Da mußt Du einen separaten Oszillator nehmen und den Quarz fremderregen.
für das quarz (von Conrad Elektronik) ist vorgegeben …
Eingangsspannung: +5V
Eingangsstrom: max 45mA
Das dürfte eher ein komplettes Quarzoszillator-Modul sein. Quarze haben weder Eingangsspannung noch Strom.
Zur Erzeugung von Ultraschall in Flüssigkeiten oder Festkörpern verwendet man übrigens piezokeramische Dickenschwinger. Quarze sind dazu eher ungeeignet.
Jörg
Hi,
Ihr eine Idee für einen derartigen Oszillator?
Vielleicht solltest du ein altes Ultraschallreinigungsgerät ausschlachten. Deren Schwinger könnten sich dafür eignen. Ob das allerdings deine geforderten 10 MHz werden, kann ich nicht sagen. IMHO lagen die Frequenzen eher unter 2 MHz.
Warum so hoch?
mfg Ulrich
Hallo
Zur Erzeugung von Ultraschall in Flüssigkeiten oder
Festkörpern verwendet man übrigens piezokeramische
Dickenschwinger. Quarze sind dazu eher ungeeignet.
genau da liegt das problem; ursprünglich sollte eigentliche ein piezokeramischer Dickenschwinger verwendet werden, dessen resonanzfrequenz bei 10mhz liegt; dazu müsste die dicke bei ca 0,5mm liegen, wenn vorausgesetzt wird, dass der durchmesser wesentlich größer als die dicke des piezos ist.
allerdings ist so etwas im handel nicht erhältlich; ich hab mir bereits von einer firma, die sich darauf spezialisiert hat, samples schicken lassen, die jedoch 1mm dicke haben.
weil ich also keine möglichkeit finde, solch ein material zu beschaffen, bin ich jetzt auf das schwingerquarz gekommen.
Liebe Grüße,
Jennifer
Hallo Jennifer,
genau da liegt das problem; ursprünglich sollte eigentliche
ein piezokeramischer Dickenschwinger verwendet werden, dessen
resonanzfrequenz bei 10mhz liegt; dazu müsste die dicke bei ca
0,5mm liegen, wenn vorausgesetzt wird, dass der durchmesser
wesentlich größer als die dicke des piezos ist.
Du setzt voraus, dass der Dickenschwinger immer auf seiner Grundfrequenz schwingen soll. Er kann aber genauso gut auf einer Oberwelle (3., 5., 7., usw.) schwingen. Dann kann er auch dicker sein. Bei Quarzen macht man das übrigens auch bei Frequenzen über ca. 20 MHz, weil die Teile sonst einfach zu dünn werden würden. Das verschlechtert zwar den Wirkungsgrad, aber darauf kommt es bei Dir vermutlich nicht so sehr an.
Ganz davon abgesehen wird die Resonanzfrequenz nicht nur von der Scheibe selbst sondern auch ganz wesentlich von dem System drumherum bestimmt. Du kannst also eine beliebige Piezoscheibe nehmen und die Resonanzfrequenz durch Deine Mechanik selbst auf 10 MHz abgleichen.
allerdings ist so etwas im handel nicht erhältlich; ich hab
mir bereits von einer firma, die sich darauf spezialisiert
hat, samples schicken lassen, die jedoch 1mm dicke haben.
weil ich also keine möglichkeit finde, solch ein material zu
beschaffen, bin ich jetzt auf das schwingerquarz gekommen.
Das mit dem Schwingquarz kannst Du getrost vergessen, die sind für diesen Zweck nicht geeignet.
Jörg
Hallo Jennifer,
den „schwingquartz“ den du hast ist vermutlich nicht ein schwingquartz sondern ein Oscillator. D.h, der hat eine active schaltung die den schwingquartz betreibt. Die efficiente kopplung in das wasser durch die mechanischen interfaces ist vermulich extrem niedrig durch einen zu grossen impedance mismatch. Die leistung die solch ein oscillator hat ist vermutlich auch viel zu gering.
Nun kommt es wircklich daraus an was du ereichen willst. Im allgemeinen brauchst du eine custom piezo ceramic. D.h. du must das zu deinen spezification bestellen. Dazu musst du das matereal (z.b. PZT4), die series resonanze frequenz und den durchmesser angeben. Die lieferzeit ist zwischen 8-12 wochen fuer so ein custom ceramic. Der duchmesser bestimmt die beam width des akustischen strahls.
Die dicke des ceramics ist eine halbe akkustische laengenwelle und wird sich so um 0.18 mm bewegen (aber die brauchst du nicht zu spezifizieren). Daher ist dieses ceramic wohl eher fragile. Du kannst dieses ceramic dann mit einem transmitter betreiben den du mit einem 10 MHz oscillator ansteuerst.
Eine alternative ist vieleicht das ceramic in einem der odd harmonics zu betreiben. Am besten waere die dritte harmonic, which means das du das ceramic mit 3.333 MHz betreibst und es akkustisch tunest; dann wird das ceramic ungefaehr 0.55 mm dick. D.h, du must eine quarter wave impedanz matching layer das auf 10 MHz getuned ist an der front seite haben, was auch extreme duenn sein wird. Die characteristische akkustische impedanz sollte um die 4-5 MRayls sein.
Eine alternative zu ceramiken ist ein piezo-electric film (PVDF).
Viel gruesse aus California
Max
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