我的超声清洗仪用了不到两年就坏了,所以我干脆把它拆了。

我曾经修理过类似机器,更换了驱动超声传感器的两个高压晶体管后就又重新工作了。但同样的伎俩用在这台机器上没有奏效。

我仍然在努力找故障的原因。下面是具体的拆解。

这台Fisher Scientific公司的超声清洁仪由著名的超声波清洁公司Branson制造。这是一个简装版本,没有装配加热器或计时器。

虽然我知道没水的情况下干烧会导致电子元器件炸毁,所以使用一直很小心。它被搬到3000英里外,放在潮湿的佛罗里达州的某个车库用了两年,似乎正是这个原因导致其完蛋的。

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这个型号有一个2.5加仑的水箱,对于我的哈雷摩托化油器来说都足够用了。它也适用于眼镜,珠宝和其他需要清洁的东西。水箱侧面的脏屑是由于蒸发的清洁液、以及加利福尼亚州使用的硬水造成的。我现在使用蒸馏水和Branson MC-3清洁剂。

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本机没有强制的风冷。相反,它在侧面有些插槽,前后也有插槽,所以自然对流可以冷却电路板。当我在eBay上买来时,机身就有些污渍,其他污渍是因为距离我的氯化铁电路板蚀刻太近弄上去的。

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机身前面有些未使用的螺丝孔。但侧面不是通过螺栓,而是通过内侧的blind screws(盲螺丝)附接上去的。盖子似乎是注射成型的。

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机器后面有四个螺丝。方形螺母放置在侧盖中,因此注塑模具有一些昂贵的滑块,来实现这些特性。组装本机时,别忘了把这些方形螺母放回来。当你拆解时,不要让螺母掉在地毯上找不着了。

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后板上有一个铝盘,用于挡住EMI(电磁干扰)交流输入插孔,还有一个橡胶通孔,用于水箱排水管。白色标签显示该机器型号是Bransonic B5200R。1.5A的额定电流对于这台185W的机器来说差不多没问题。红色标签是一个多语言的警告。

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后盖的内部对于注模部件来说,显示出了良好的模具设计。我猜其材料是ABS,或ABS-聚碳酸酯混合物。

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后面的铝板上装有一个EMI滤波器,用来保持传导电气噪声不会从机器中流出。

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输入EMI滤波器有5A保险丝。我花了一个小时的时间来翘起凹槽后面的小标签,把保险丝弄出来。在我给电路板上换了3A的内部保险丝后,这个保险丝烧了。

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深入研究电路

这是机器的背面。超声传感器是较老的平面压电型。有一个电路板和一个安装在铝基板上的铁芯电感。该面板滑入盖子上的插槽,当您拧紧后面板时,该面板将被装紧了。

注意从EMI滤波器到底板上的螺柱的接地线。该螺柱还具有导线,连接到排水管的底部,为水箱提供接地。

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设计就是这样的,您可以连接所有部件,并运行已打开的机器。我加了一根跳线,将水箱接地,原来的电线不够长无法接地,我可不想要埋个安全隐患。尽量不要打破安全措施,这是你不会触电的保证。

您可以看到两个内侧螺丝固定在前面板上。

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PCB有两个450V FET和一个交叉连接的变压器来驱动FET进入振荡。前面的黄色电感是一个共模扼流圈。左侧的所有未使用的引脚都用于加热器、定时器和此简化版本中未使用到的其他功能。

轴向保险丝与FET一起熔断了,所以我添加了一个串联保险丝。尽管替换FET、并检查所有组件,但我没把机器修好。

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于是,为了更好地了解电路,我逆向设计了PCB,并画出了这个原理图。

2.2μF的电容不足以制造直流总线,电路必须通过120Hz整流交流输入、来调制成40kHz输出。这是一个合理的设计权衡。它提高了功率因数,避免使用大的、昂贵、不可靠的铝电解电容器。

铁芯电感器提供阻抗,倾向于清除压电传感器杂乱的阻抗波动。像晶体管一样,输入阻抗随施加频率的变化很大。

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有了这个原理图,我开始用我的LeCroy示波器探测PCB,尝试弄清楚故障的原因。

我已经检查了所有的二极管、电阻和电容器,也替换了FET。

我很难相信铁芯电感器短路, 磁性一直都是连续的。除了逆向工程原理图外,我layout了一个替换PCB。如果还找不出问题,我就打算去打块新板子。这机器要卖为400至700美元,所以我还是舍不得丢掉。

(原文发表于EDN美国版Teardown: Reverse engineering an ultrasonic cleaner,胡安编译)

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