超音波フォッガー回路の自作ガイド：ステップバイステップ製作と動作原理

ミストメーカーとフォッガーは映画、コンサート、広告などエンターテインメント業界に不可欠です。サスペンス演出や登場シーンで霧が登場します。徐々に他産業や家庭にも普及し、様々な用途で使われています。本記事では超音波フォッガー回路を詳細に解説します。

超音波フォッガーとは

フォッガーは霧やミストを生成するデバイス。超音波フォッガーは超音波振動で霧を作るタイプです。

超音波フォッガー（出典：Wikipedia）

水の入ったバケツに超音波フォッガーを置くと、高周波超音波振動が水を数十億個の微細水滴に分解し、圧電アトマイザディスクが即座かつ連続的に粒子を空中へ放出して霧/フォグを形成します。

超音波フォッガー回路の製作方法

必要材料

• 2.4MHz 圧電トランスデューサ（超音波ミストメーカー）
• 40W〜60W 半田ごて
• 回路基板
• 3.5mm DCジャックソケット
• フラックス入り半田線
• ポテンショメータ
• 24V ACアダプタ
• ビーカー
• 22µH インダクタ
• BU407 NPNトランジスタ
• ジャンパーワイヤー
• 100pF コンデンサ
• 47nF コンデンサ

手順

1. BU407 NPNトランジスタを回路基板に半田付け。

回路基板

2. NPNトランジスタのベースに抵抗（正確には3.9Ω）を取り付け。
3. トランジスタコレクタ隣の基板中央に100pFコンデンサを接続。
4. トランジスタエミッタと3.9Ω抵抗の間に47nFコンデンサを接続。
5. 22µHインダクタコイルをトランジスタエミッタ上部に接続。
6. BU407 NPNトランジスタのエミッタとコレクタの間に1nFコンデンサを半田付け。
7. 3.9Ω抵抗の上に100Ω抵抗を配置。

抵抗

7. 100Ω抵抗をプリセット調整するため、5kΩポテンショメータを接続。
8. 回路グランド（GND）と5kΩポテンショメータの間に4.7kΩ抵抗を接続。
9. トランジスタコレクタと5kΩポテンショメータの間に3.3kΩ抵抗を配置。
10. 100Ω抵抗と3.9Ω抵抗の中央に4.7nFコンデンサを配置。
11. 圧電トランスデューサ（2.4MHz）の正極をトランジスタコレクタに接続し、ドライバ基板上の47nFコンデンサ負極にリンク。
12. 22µHインダクタコイルに繋がる負極を、トランジスタコレクタ上のDCソケット正極に接続。

以下の回路図を参考に、超音波回路またはミストメーカーを製作してください。

超音波アトマイザ回路図

出典：Best Controller Projects

記号：TD＝圧電トランスデューサ、L1〜L2＝インダクタ、C1〜C6＝コンデンサ、Q1＝トランジスタ、R1〜R6＝抵抗。

動作原理

1. 超音波アトマイズしたい水を満たした容器の底に圧電トランスデューサを配置。
2. 整流されたAC（交流）電圧から得られるDC（直流）電流が電気回路を通って圧電トランスデューサへ流れる。
3. 圧電トランスデューサがスイッチングし、高周波振動（音波）を機械的エネルギーへ変換。
4. この機械的エネルギーが圧電的に水へ向けられ、定常波を生成。
5. 水が圧電ディスクのアトマイズ面を通過すると、均一なミクロン級微細水滴に破砕され、霧/フォグを形成。

ベース回路とR2〜R3接合点の間にミスト量調整用可変抵抗を置くとノイズが発生しやすいです。そのため、コンデンサC4、インダクタL3、トランジスタQ1ベース回路がサイレンサーとして機能し、ノイズを抑制します。

回路素子：トランジスタ、コンデンサ、インダクタ

超音波フォッガー回路製作時の注意点

• 回路図の指示を厳守し、回路失敗を防ぐ。
• 使用しないときは半田ごての電源を切り、火傷防止。

超音波フォッガー使用時の注意点

• 動作中にセラミックディスクに触れないこと。電流が流れているため危険。
• 超音波トランスデューサは水中の全成分を気化させる。有害化学物質が含まれると空気中に放出されるため、純水のみ使用し常に清潔に保つ。
• 超音波フォッガー（圧電スピーカー）ヘッドを完全に水没させる。理想的な深さは45〜80ml。
• 内部ディスクを定期清掃し、霧量低下を感じたら交換。

超音波フォッガーのメリット

• コスト効率が良い
• 長寿命
• 使いやすい
• 用途が多様
• 設計がシンプル

超音波フォッガーの応用

• テレビ番組
• 映画制作
• ライブコンサート
• 家庭装飾
• 水耕栽培システム
• アクアポニックスシステム
• 発芽室

まとめ

超音波フォッガーがエンターテインメント、農業、家庭装飾などで重要な役割を果たす理由がお分かりいただけたかと思います。用途はさらに拡大中です。

本記事で述べた全注意点を守れば、超音波フォッガーを長く最大限に活用できます。

以上で記事を締めくくりますが、ご不明点はいつでもお問い合わせください。