Говорящая стиральная машина своими руками
Обновлено: 29.06.2024
Внедрение передовых энергосберегающих технологий выдвинуло на передовые рубежи прогресса новое устройство бытового назначения - ультразвуковое стирающее устройство.
Стирка ультразвуком происходит за счет периодического формирования в объеме жидкости волн сжатия-разрежения, возникающих в практически несжимаемой среде - воде. Белье, помещенное в такую жидкость, подвергается интенсивному гидроакустическому воздействию.
Гидроакустические волны инициируют появление микроскопических пузырьков газа, которые способствуют отделению микрочастиц грязи из объема стираемого белья.
При образовании и последующем схлопывании (разрушении) пузырьков газа образуется озон, стерилизующий белье. В ряде случаев, при большой энергии ультразвуковых колебаний, может наблюдаться сонолюминесценция - свечение жидкости, особенно заметное в затемненном помещении.
Преимуществом стирки с использованием ультразвуковых колебаний является то, что белье не деформируется, не истирается и не рвется. Можно стирать даже шерстяные изделия и тонкое белье.
Помимо стирки и дезинфекции белья, можно обрабатывать овощи и фрукты, предназначенные для консервации, обеззараживать воду.
Появившиеся на рынке ультразвуковые стирающие устройства (УЗСУ) типа "Бионика" представляют собой компактный электрический прибор массой 200 г. "Бионика" состоит из сетевого адаптера - источника питания и собственно УЗСУ.
Само устройство в целях сохранения "ноу-хау" залито компаундом, и описание его принципиальной схемы и значимых для воспроизведения характеристик не приводится. Однако, имея полученные путем замеров и анализа режимов устройства вторичные характеристики, можно представить одну из возможных схем УЗСУ в следующем виде:
УЗСУ состоит из источника питания ( микросхема DA1), двух взаимосвязанных генераторов, работающих на частотах 10 кГц и 1 МГц ( микросхема DD1 ), выходного каскада на транзисторе VT1 и активатора-излучателя, подключаемого к точкам С и D устройства.
Источник питания в прототипе выполнен нерегулируемым, рассчитанным на максимальную мощность, потребляемую от сети - 3 Вт, что достаточно для стирки белья в объеме жидкости 10. 25 литров. Более целесообразным представляется обеспечить УЗСУ плавной регулировкой выходной мощности.
На рис.1 в разрыв между точками А и В включен регулируемый источник стабилизированного постоянного тока (25. 1000 мА).
На рис.2 показана схема регулируемого источника питания (5. 13 В).
Генератор пакетов импульсов выполнен по традиционной схеме на микросхеме DD1 и особенностей не имеет. Номиналы RC-элементов высокочастотной части генератора могут быть откорректированы при настройке частоты в резонанс с частотой ультразвукового излучателя-активатора.
Микросхема DA1 и транзистор VT1 должны быть установлены на теплоотводящих пластинах.
Конструкция активатора
Наиболее проблематичным в практической реализации УЗСУ является выбор ультразвукового излучателя-активатора и обеспечение его гидроизоляции при одновременном достижении максимальной отдачи энергии ультразвуковых колебаний в окружающую среду (жидкость).
Обычно в качестве ультразвукового излучателя используют пьезокерамику - титанат бария, стронция, излучатели на ферритовых или пермаллоевых сердечниках, пьезокварцевые пластины (рис.3), что открывает широкое поле для эксперимента.
Одним из интересных вариантов получения ультразвуковых колебаний является просто пропускание импульсов электрического тока через воду с использованием системы близко расположенных электродов, подключенных к точкам А и В устройства.
Периодическое прохождение импульсов тока между электродами вызовет акустическую электростимулированную модуляцию раствора. В качестве электродов можно рекомендовать алюминий или графит.
При стирке должна быть обеспечена надежная развязка от питающей сети. Емкость для стирки (ведро, таз) должны быть удалены от заземленных предметов и установлены на сухом полу.
Акустические колебания в стирающем растворе можно возбуждать и в диапазоне звуковых частот. Эксперименты показали, что стирка в таких условиях происходит с приемлемым по сравнению с прототипом результатом.
Особенности стирки с применением УЗСУ - в стирающий раствор засыпают столько же стирающего порошка, как и при ручной стирке, температура воды должна быть порядка 65°С.
Белье должно свободно плавать в растворе, изредка его следует помешивать деревянным щипцами. Сильно загрязненные участки белья рекомендуется дополнительно намылить.
Процесс стирки длится 30. 40 минут или более (в зависимости от КПД ультразвукового активатора).
Полоскать белье можно также с использованием УЗСУ. Следует отметить, что опыт оптимального использования УЗСУ появляется после нескольких стирок.
Технический прогресс не стоит на месте. С каждым годом появляются все новые изобретения, которые призваны облегчить жизнь и быт человека. Одним из таких приборов является ультразвуковая стиральная машинка. Размеры ее не превышают 10 см. Собирать такой прибор можно в домашних условиях. Это дает возможность зарабатывать деньги, не используя сложного оборудования, больших помещений и наемный труд.
Стиральная машинка использует для очистки белья звуковые колебания. Они распространяются по всему объему раствора с моющим средством, с такой же частотой, что и ультразвуковые волны. Перед традиционным способом стирки такое новшество имеет ряд преимуществ:
- Во-первых, она меньше по размерам и потребляет не больше 15 Вт мощности.
- Во-вторых, эту маленькую стиральную машинку можно использовать для любых тканей. Механических колебаний во время процесса практически нет.
- В-третьих, ультразвуковые волны обладают дезинфицирующим воздействием.
Что же представляют собой эти маленькие стиральные машины? Название говорит само за себя. Используют прибор этот для стирки белья. Очистка загрязнений происходит за счет воздействия на них колебаний, близких по параметрам к ультразвуку. Время воздействия на белье обычно удваивается. Стоят такие машинки обычно в пределах 1 – 2,5 тыс. рублей.
Технология изготовления ультразвуковой стиральной машины своими руками
Собрать устройство может любой человек, знакомый с электротехникой. Основой любого прибора является его принципиальная схема. Изучив ее, мастер сможет подобрать нужные комплектующие и соединить их в правильной последовательности. Понадобится такой набор элементов:
| 1 | Бестрансформаторный блок питания. |
| 2 | Пьезокерамический излучатель. |
| 3 | Генератор импульсов в прочном корпусе. |
Ниже приведена схема, которая позволяет работать такому прибору.
DD1 — это элемент, который излучает слабые ультразвуковые волны. Сигал усиливается за счет четырех транзисторов. К их выходам подсоединяется пьезокерамический излучатель, который играет роль конденсатора. Перезарядка его происходит на частоте 25 тыс. Гц. Питается прибор от нескольких гальванических батарей. Они соединятся в цепь последовательно. Качество стирки зависит от напряжения питания. Такую маленькую стиральную машинку может питать даже автомобильный аккумулятор. Ее удобно брать с собой в путешествия. Для работы от обычной розетки между прибором и сетью нужно поставить источник постоянного напряжения. Он должен иметь на выходе не больше 15 Вт напряжения. Понижается оно при помощи специального трансформатора, диодного моста и электролитического конденсатора. Емкость последнего должна быть не меньше 1000 мкФ.
Одним из главных элементов маленькой стиральной машинки является излучатель. Он распространяет волны с частотой 3,5 кГц. Его подсоединяют кабелем и фиксируют на плате эпоксидным клеем. Здесь же монтируют печатным или навесным способом остальные детали, и подключается шнур питания.
Генератор ультразвуковых колебаний предназначен для того, чтобы усиливать сигнал излучателя. При помощи него достигается частота волн 28 кГц. Сначала увеличивается емкость конденсатора. Она должна составлять 1600 пФ. Если все подсоединено правильно, то излучатель начинает издавать звук, похожий на свист. Дискомфортный тон убирают при помощи резистора. Прибор полностью погружается в воду и там производится его настройка. Когда звук исчезнет, емкость конденсатора можно снизить до первоначальной, в 200 пФ. Так настраивается работа прибора на частоте четвертой гармоники.
Рекомендации по стирке
Самая эффективная стирка белья происходит в баке, не меньше 10 литров. Соотношение величины дна таза к его стенкам 1:1,5. Туда загружают не больше полутора килограмм сухого белья. Температура жидкости выдерживается в таком же режиме. Как и при обычной ручной стирке (для синтетики рекомендуют использовать температуру не больше 40 градусов, а для хлопка – 60-65 градусов). Меньшее количество стирки потребует уменьшения воды в емкости. В таз добавляют моющее средство, а аппарат помещают точно по центру. Обычно через полчаса белье готово для полоскания. Во время процесса рекомендуют вещи переворачивать. Делать это нужно каждые 15 минут. Волокна ткани при таком способе стирки не скручиваются. Следовательно, вещи служат дольше.
Ткани при такой стирке практически не повреждаются, так как их волокна при стирке не деформируются и не выкручиваются, как в традиционных машинах. При сильных загрязнениях рекомендуют белье замачивать на несколько часов. Прибор можно использовать и на этой стадии. Иногда хозяйки проводят замачивание в таком режиме, а стирают в обычной стиральной машинке.
После использования прибор достают, ополаскивают и сухим убирают на хранение. Рекомендуют использовать такую маленькую стиральную машинку для стирки деликатных и тонких тканей.
Технология изготовления ультразвуковой стиральной машины своими руками
Принцип работы ультразвуковой стиральной машинки основан на ультразвуковых, или близким к ним, колебаниям. Сам процесс стирки проходит без механического вмешательства. Считается, что ультразвуковые волны проникают в структуру ткани намного глубже, чем при обычной стирке, параллельно дезинфицируя одежду.
Данный прибор предназначен для функционирования в ограниченных пространствах или же в местах малой энергообеспеченности. Аппарат можно приобрести и в магазине, но если очень ограниченный бюджет или просто интересно создание чего-то собственными силами, то можно собрать машинку в домашних условиях своими руками. Для процесса изготовления данного приспособления не требуется особых навыков, но начальные знания в электронике и понятие основных принципов физики здесь очень даже пригодятся. Также необходимо обзавестись некоторым инструментом: паяльник, припой, кусачки и нож, найти корпус для будущего прибора и силиконовый клей (герметик).
Для начала стоит понять принцип работы схемы и разобраться в ее элементарной базе. В нашем случае это высокочастотный (приближенный к ультразвуку) излучатель, частота которого варьируется от 15 до 35 кГц. Питание, осуществляется безтрансформаторным элементом питания, который основан на генераторе импульсов. Можно протравить печатную плату и собрать по подходящей вам схеме свою ультразвуковую стиральную машину с нуля (здесь необходимо обзавестись нужными деталями), а можно воспользоваться готовыми приборами (слегка переделав их). Такие есть у всех в закромах кладовки.
Если решили производить изделие по второму варианту, то вам понадобиться любое импульсное зарядное устройство от 5 до 50 вольт (больше 50 вольт при поражении может привести к летальному исходу). Провод необходимой длинны, сечением около 0,75 мм², пьезокерамический излучатель (можно найти в старых будильниках или игрушках) и герметичный корпус для него.
За все время эксплуатации (порядка 30 лет) стиральная машина показала себя с хорошей стороны. Слабым местом являются насос, датчик уровня воды и электронный блок управления. В родном блоке управления вышла из строя микросхема логики. Заменил микросхему, но вскоре вылетела К556РТ1. Пришлось менять всю плату электроники на новую. В этой плате тоже после нескольких лет вылетела РТшка. Мысль разработки своей платы витала долго в голове, но как-то находились более приоритетные задачи. Хотелось что-то простое, с минимальной номенклатурой и свое. И тем не менее, этот день настал.
Подробности ниже.
Конечно, можно было купить другую современную стиральную машину и не усложнять себе жизнь, но мне было интересно сделать свой модуль. Ну а раз делать свой блок управления, то непременно надо привнести что-то более интересное, чем копия оригинального блока по функциям.
Рис.2. Оригинальная плата электронного блока управления
Как я уже писал ранее, проблемы возникали с датчиком уровня воды. Конструктивно он выполнен в виде пенопластовых тороидальных поплавков с магнитами, скользящих по вертикальному стержню, в котором располагаются герконы. Загрязнение элементов датчика нарушало его правильную работу, и оригинальная электроника не включала циклы стирки или полоскания. Также не было возможности оценить правильную работу датчика уровня воды.
Все циклограммы работы стиральной машины были в точности повторены.
В конструкцию был добавлен OLED-дисплей, на котором отображаются основные параметры. Также были добавлены термодатчики на двигатель активатора/центрифуги, на насос и на радиатор симисторов. Тем самым можно контролировать текущую температуру этих элементов и, в случае перегрева, отключить силовую часть.
Рис.3. Окошко для OLED-дисплея
Рис.4. Установка датчиков температуры
Рис.5. Внешний вид модифицированной панели управления
Также добавлен Wi-Fi модуль ESP-12e При включении электроники происходит подключение к домашней точке доступа и запрос текущего времени с NTP-сервера. Запускается web-сервер. Управлять режимами работы стиральной машины и видеть текущее состояние и режимы также можно через Интернет с web-странички машинки.
Рис.6. Принципиальная схема блока управления
Мозгом является PIC-контроллер. Силовая часть гальванически развязана посредством оптронов. Применен импульсный источник питания. На Wi-Fi модуле ESP-12E запущен web-сервер, который динамически формирует страничку в соответствии с режимом работы стиральной машины. Для сокращения количества портов использую аналоговые входы.
Рис.7. Плата блока управления (Вид со стороны установки элементов)
Рис.8. Плата блока управления (Вид со стороны монтажа)
Рис.9. Крепление платы блока управления
Программное обеспечение
Со смартфона или компьютера через web-интерфейс также можно включить нужный режим стиральной машины или осуществлять прямое управление двигателем и насосом для поиска неисправностей.
Перед вами небольшая статья о том, как можно сделать небольшую детскую стиральную машину своими руками. Поделка изготовлена из дерева (МДФ) и она на самом деле работает (конечно же, без воды). Питается от 12 В батареи и управляется Arduino.
- Мотор-редуктор 12В 300 об / мин;
- Подшипник поворотного стола 7,5 см (3 дюйма);
- Моторный модуль H-моста L298N;
- Батарея + зарядное устройство 12 В 1800 мА;
- Стеклянная миска;
- Arduino Nano;
- Петля 60 мм;
- Кнопка;
- Доска MDF толщиной 6 мм размером 80×40 см;
- Хромированная пленка;
- 7-сегментный дисплей;
- 74HC595;
- 16-контактная поддержка DIP;
- 14 резисторов 470 Ом;
- Печатная плата;
- Датчик (геркон) + магнит;
- Зуммер;
- Металлическая банка (барабан);
- 4 бутылки с водой;
- Винты/шурупы/саморезы;
- Клей;
- Краска;
- Деревянные палочки для еды.
- Циркулярная пила
- Распиловочный столик;
- Электролобзик;
- Дрель/шуруповерт;
- Фрезер;
- Клей-пистолет;
- Ручной инструмент (молоток, напильники, ножовка, отвертки, резак, плоскогубцы, зубила …);
Шаг 1: Барабан
Барабан для стиральной машинки изготовлен из старой банки из-под краски. Обрезаем крышку и обклеиваем её изнутри имитацией хромированной пленкой. Края барабана обрамляем оплеткой от электрического кабеля. Для фиксации подшипника в центре, распечатаем шаблон под сверления.
Шаг 2: Дверь с иллюминатором
Дверь вырезается фрезером в 3 этапа:
Контуры округляются подходящим резцом. Для иллюминатора будем использовать миску для сервировки
Шаг 3: Каркас
Каркас машины изготовлен из 6 мм МДФ. На лицевой части вырезаем отверстие под дверь с иллюминатором. Каркас собирается с помощью столярного клея и крепежа. Затем все красится 2-мя слоями белой краски.
Шаг 4: Датчик открытия
Для сигнализации открытие двери, закрепим датчик (геркон) за фасадом и магнит на двери.
Шаг 5: Сборка
Ножки сделаны из крышек от пластиковых бутылок. Иллюминатор вклеивается с помощью клея для лобового стекла. Закрепляем петлю. Прикрепляем красный пластик в окошке дисплея.
Шаг 6: Мотор
Для вращения барабана будем использовать мотор-редуктор с резиновым валиком, снятым со старого принтера.
Для регулировки давления на барабан, установим регулируемый по высоте кронштейн.
Шаг 7: Электроника
Для подключения дисплея можно ознакомится со статьей madebyjoe.
Для управления двигателем использовался модуль L298n. Уберем индикатор питания из Arduino и L298, чтобы сохранить заряд батареи.
Шаг 8: Печатная плата
Для питания использовал аккумулятор 12 В и емкостью 1800 мАч с выключателем.
Шаг 9: Барабанная установка
Барабан прикреплен к подшипнику поворотного стола.
Шаг 10:
Прикручиваем заднюю стенку.
Шаг 11:
Читайте также: