一種用于超聲清洗裝置的超聲波發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于超聲波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于超聲清洗裝置的超聲波發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波技術(shù)的應(yīng)用大致可以分為兩類:其中需要較大功率或相當(dāng)大功率的超聲波，利用超聲波反射、折射、聚束及定向等特性實現(xiàn)物體或物體變化的功率應(yīng)用稱為功率超聲，另一類利用超聲波采集信息，獲得信息應(yīng)用，稱為檢測超聲。
[0003]特別是功率超聲，其應(yīng)用十分廣泛。如超聲清洗，超聲焊接到超聲加工，超聲醫(yī)療等，取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。超聲清洗裝置通常有超聲波發(fā)生器和清洗槽組成。
[0004]但是，目前用于超聲波清洗行業(yè)的發(fā)生器大多工作在開環(huán)工作模式下，即超聲波發(fā)生器的輸出參數(shù)不能跟隨清洗環(huán)境的改變而改變。尤其針對清洗水槽中清洗液溫度、液位、以及本身清洗溶劑的變化，使整體的負載發(fā)生了變化。都將導(dǎo)致超聲波發(fā)生器的輸出功率發(fā)生很大的差異，從而導(dǎo)致清洗效果不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種用于超聲清洗裝置的超聲波發(fā)生器，該超聲波發(fā)生器所要解決的技術(shù)問題是:如何提高超聲波發(fā)生器的功率輸出穩(wěn)定性。
[0006]本實用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器，所述超聲波發(fā)生器包括用于設(shè)定超聲波發(fā)生器的功率和頻率工作范圍的輸入單元、用于根據(jù)輸入單元輸入的指令調(diào)整PWM信號輸出頻率的控制單元、用于將所述控制單元輸出的PffM信號進行功率放大和逆變的功率發(fā)生單元和用于接收功率發(fā)生單元輸出的電信號并將該電信號轉(zhuǎn)換為超聲波的匹配單元，所述輸入單元、控制單元、功率發(fā)生單元和匹配單元依次電性連接，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器還包括一采樣單元，所述采樣單元的輸入端與匹配單元電線連接，所述采樣單元的輸出端與控制單元電性連接。
[0007]在上述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器中，所述采樣單元包括電流互感器、電壓互感器和乘法器電路，所述電流互感器采集匹配單元的電流信號并輸入乘法器電路，所述電壓互感器采集匹配單元的電壓信號并輸入乘法器電路，所述乘法器根據(jù)電流信號和電壓信號得出相應(yīng)的功率值反饋給控制單元。乘法器根據(jù)輸入的電壓和電流信號計算發(fā)生器輸出的有功功率，控制單元通過AD端口采集反饋的功率值并和輸入單元輸入的功率對比，如果兩個值不對等，控制單元通過調(diào)整PWM頻率、輸入功率和實際功率的對比再調(diào)整，逐漸逼近輸入功率。
[0008]在上述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器中，輸入單元包括功能按鍵和顯示器，所述功能按鍵與控制單元的I/O 口連接，所述顯示器通過SPI總線和控制單元通信。功能按鍵和顯示器能夠輸入超聲波功率、頻率等的設(shè)定值，可以實現(xiàn)預(yù)置輸出功率和實現(xiàn)恒定功率輸出。
[0009]在上述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器中，所述功率發(fā)生單元包括由MOS管和MOSFET組成的半橋逆變電路。
[0010]在上述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器中，所述匹配單元包括由電感和換能器組成的諧振回路。
[0011]在上述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器中，所述控制單元為單片機。作為優(yōu)選，單片機可以選擇DSPIC系列單片機。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點如下:
[0013]1.發(fā)生器恒定功率輸出，可根據(jù)負載變化自動調(diào)整頻率從而達到恒定的功率輸出；
[0014]2.采用DSPIC系列單片機結(jié)合乘法器的一種數(shù)字化功率控制回路，電路簡單、處理速度快，控制更加精準；
[0015]3.采用功率逐步逼近的控制方法，使在頻率調(diào)整的過程中有平緩的過度過程。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0017]以下是本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。
[0018]如圖1所示，本用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器包括用于設(shè)定超聲波發(fā)生器的功率和頻率工作范圍的輸入單元、用于根據(jù)輸入單元輸入的指令調(diào)整PWM信號輸出頻率的控制單元、用于將控制單元輸出的PffM信號進行功率放大和逆變的功率發(fā)生單元和用于接收功率發(fā)生單元輸出的電信號并將該電信號轉(zhuǎn)換為超聲波的匹配單元，輸入單元、控制單元、功率發(fā)生單元和匹配單元依次電性連接，其特征在于，超聲波發(fā)生器還包括一采樣單元，采樣單元的輸入端與匹配單元電線連接，采樣單元的輸出端與控制單元電性連接。
[0019]其中，采樣單元包括電流互感器、電壓互感器和乘法器電路，電流互感器采集匹配單元的電流信號并輸入乘法器電路，電壓互感器采集匹配單元的電壓信號并輸入乘法器電路，乘法器根據(jù)電流信號和電壓信號得出相應(yīng)的功率值反饋給控制單元。乘法器根據(jù)輸入的電壓和電流信號計算發(fā)生器輸出的有功功率，在本實施例中，乘法器采用Analog公司的AD633芯片，AD633芯片是一個功能完整的四象限模擬乘法器，包括高阻抗、差動X和Y輸入和一個高阻抗求和輸入。
[°02°] 輸入單元包括功能按鍵和顯示器，功能按鍵與控制單元的I/O 口連接，顯示器通過SPI總線和控制單元通信。功能按鍵和顯示器能夠輸入超聲波功率、頻率等的設(shè)定值，可以實現(xiàn)預(yù)置輸出功率和實現(xiàn)恒定功率輸出。本實施例中，功能按鍵可以采用鍵盤，顯示器為IXD顯示器。此外，作為另一種優(yōu)選方式，還可以采用觸摸屏，這樣能夠集顯示和功能按鍵于一體，結(jié)構(gòu)簡單，整體性好。
[0021 ] 具體地，功率發(fā)生單元包括由MOS管和MOSFET組成的半橋逆變電路。
[0022]具體地，匹配單元包括由電感和換能器組成的諧振回路。需要指出的是，采集單元的電流互感器和電壓互感器均連接在電感和換能器之間的節(jié)點上，這樣能夠準確的采集到匹配單元的電流、電壓信號實際值，從而計算出實際功率值。
[0023]具體地，控制單元為單片機。在本實施例中，控制單元采用微芯公司的DSPIC系列單片機，DSPIC將高性能16位單片機的控制特點和DSP高速運算的優(yōu)點相結(jié)合，為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提供了適合的，單芯片、單指令流的解決方案。同時DSPIC集成了 I/0，P麗、SP1、AD、UART等多個外設(shè)接口，消除了目前類似設(shè)計中所需求的額外組成部分，從而減小了印制板空間，也降低了系統(tǒng)成本。
[0024]本實用新型的工作原理如下:
[0025]當(dāng)本超聲波發(fā)生器啟動后，通過輸入單元輸入設(shè)定包含有本超聲波發(fā)生器的輸出功率、頻率、發(fā)生器的啟動和停止信息等預(yù)置值的指令，然后控制單元收到啟動信號后根據(jù)輸入單元輸入的指令，先選擇頻率范圍的中間頻率并通過PWM信號傳給功率發(fā)生單元，功率發(fā)生單元通過功率放大、逆變把信號送入匹配單元，匹配單元和清洗水槽組成一個諧振回路產(chǎn)生超聲波進行清洗，同時通過采樣單元采集匹配單元的電流、電壓信號，并通過乘法器得出相應(yīng)的功率值反饋給控制單元?？刂茊卧ㄟ^AD端口采集反饋的功率值并和輸入單元輸入的功率對比。如果兩個值不對等，控制單元通過調(diào)整輸出的PWM頻率。通過調(diào)整PWM頻率、輸入功率和實際功率的對比再調(diào)整，逐漸逼近輸入功率，最終實現(xiàn)恒定功率輸出。需要指出的是，PWM頻率調(diào)整的最大范圍為輸入單元輸入的頻率范圍。
[0026]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器，所述超聲波發(fā)生器包括用于設(shè)定超聲波發(fā)生器的功率和頻率工作范圍的輸入單元、用于根據(jù)輸入單元輸入的指令調(diào)整PWM信號輸出頻率的控制單元、用于將所述控制單元輸出的PWM信號進行功率放大和逆變的功率發(fā)生單元和用于接收功率發(fā)生單元輸出的電信號并將該電信號轉(zhuǎn)換為超聲波的匹配單元，所述輸入單元、控制單元、功率發(fā)生單元和匹配單元依次電性連接，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器還包括一采樣單元，所述采樣單元的輸入端與匹配單元電芯連接，所述采樣單元的輸出端與控制單元電性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器，其特征在于，所述采樣單元包括電流互感器、電壓互感器和乘法器電路，所述電流互感器采集匹配單元的電流信號并輸入乘法器電路，所述電壓互感器采集匹配單元的電壓信號并輸入乘法器電路，所述乘法器根據(jù)電流信號和電壓信號得出相應(yīng)的功率值反饋給控制單元。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器，其特征在于，輸入單元包括功能按鍵和顯示器，所述功能按鍵與控制單元的I/O 口連接，所述顯示器通過SPI總線和控制單元通信。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器，其特征在于，所述功率發(fā)生單元包括由MOS管和MOSFET組成的半橋逆變電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器，其特征在于，所述匹配單元包括由電感和換能器組成的諧振回路。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器，其特征在于，所述控制單元為單片機。
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器，屬于超聲波技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中超聲波發(fā)生器輸出功率不恒定的問題。本用于清洗裝置的超聲波發(fā)生器包括用于設(shè)定超聲波發(fā)生器的功率和頻率工作范圍的輸入單元、用于根據(jù)輸入單元輸入的指令調(diào)整PWM信號輸出頻率的控制單元、用于將所述控制單元輸出的PWM信號進行功率放大和逆變的功率發(fā)生單元和用于接收功率發(fā)生單元輸出的電信號并將該電信號轉(zhuǎn)換為超聲波的匹配單元，輸入單元、控制單元、功率發(fā)生單元和匹配單元依次電性連接，此外還包括一采樣單元，采樣單元的輸入端與匹配單元電芯連接，采樣單元的輸出端與控制單元電性連接。本超聲波發(fā)生器輸出功率恒定，控制精準，頻率調(diào)整平緩。
【IPC分類】B06B1/02
【公開號】CN205199870
【申請?zhí)枴緾N201521130165
【發(fā)明人】徐志強, 林呼明
【申請人】玉環(huán)震浪超音波震動子有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月30日