專利名稱：微波加熱固化儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及固化儀，該固化儀為微波加熱，適用于需要加熱的眾多行業(yè)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的加熱設(shè)備(烤燈、電熱氈、金屬塊、烤箱)的加熱方式均由表及里，加熱時(shí) 內(nèi)部氣體會(huì)導(dǎo)致固化體剝離，影響強(qiáng)度指標(biāo)等。而微波加熱主要是利用微波的穿透性和選 擇性特點(diǎn)及其介質(zhì)加熱效應(yīng)來達(dá)到目的。簡(jiǎn)單說來，就是借助于各種不同型式的微波輻射 器，將微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波能量導(dǎo)引、照射于被加熱體，使之由于介質(zhì)損耗吸收微波能量 而發(fā)熱升溫，起到加熱的作用。而且微波加熱具有輻射能量的方向性好、加熱面能量分布均 勻、有效透熱深度深等優(yōu)點(diǎn)，但是傳統(tǒng)的微波加熱儀基本上都是在封閉的腔體中進(jìn)行加熱 的，限制了使用范圍和行業(yè)。所以有必要設(shè)計(jì)全新的微波加熱固化儀。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種新型的微波加熱固化儀，微波輻射器使用靈活方 便，加熱可以是開放式的，也可以是封閉式的，使之可以適用于需要加熱的眾多行業(yè)。所述一種微波加熱固化儀，其特征是包括分離的開放式的微波射頻輻射單元和 射頻控制單元，之間通過線纜連接，微波射頻輻射單元包括集成一體的磁控管、微波傳輸模 塊和微波輻射器。所述射頻控制單元包括電源、陰極電壓產(chǎn)生電路、陽極電壓產(chǎn)生電路、控制及過載 保護(hù)塊，其中陰極電壓產(chǎn)生電路與陽極電壓產(chǎn)生電路的輸入端與電源的相應(yīng)輸出端連接， 控制機(jī)過載保護(hù)模塊的輸出端與電源的相應(yīng)輸入端連接。所述射頻控制單元包括與上位計(jì)算機(jī)的通訊接口，并由該接口與上位計(jì)算機(jī)連 接。所述射頻控制單元包括單片機(jī)，所述單片機(jī)的輸入輸出接口分別與控制及過載保 護(hù)模塊端口、溫度檢測(cè)與傳感模塊輸出端、溫度校準(zhǔn)模塊輸出端連接。所述溫度檢測(cè)與傳感模塊包括依次串連連接的溫度傳感器、直流放大器、A/D轉(zhuǎn)換 器，其中溫度傳感器安裝在微波輻射器的前端；每一個(gè)射頻控制單元通過高壓線及多芯屏 蔽線與一個(gè)或多個(gè)微波射頻輻射單元連接，高壓線的一端與微波射頻輻射單元的磁控管連 接，另一端與射頻控制單元的陰極與陽極電壓產(chǎn)生電路連接，多芯屏蔽線連接安裝在微波 射頻輻射單元的溫度傳感器和射頻控制單元的信號(hào)輸入接口。所述微波射頻輻射單元帶有作用于微波發(fā)生器內(nèi)微波源的冷卻系統(tǒng)。本實(shí)用新型將微波射頻輻射單元與射頻控制單元從物理結(jié)構(gòu)上分離，使得微波射 頻輻射單元有更大的靈活操作自由，并且由于在安全性能上做了充分考慮，使微波射頻輻 射單元可以開放式或封閉式使用，從而大大擴(kuò)展了微波加熱固化儀的應(yīng)用范圍。
圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實(shí)用新型電路連接原理框圖，圖3是使用連接示意圖，圖4是喇叭形微波輻射器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-電源，2-控制及過載保護(hù)模塊，3-單片機(jī)，4-陽極電壓產(chǎn)生電路，5-陰極 電壓產(chǎn)生電路，6-射頻控制單元，7-微波射頻輻射單元，8-磁控管，9-微波傳輸模塊，10-微 波輻射模塊，11-溫度傳感器，12-直流放大器，13-溫度校準(zhǔn)模塊，14-A/D轉(zhuǎn)換器，15-上 位計(jì)算機(jī)，16-微波發(fā)生器，17-冷卻系統(tǒng)，18-多芯屏蔽線，19-高壓線，20-微波輻射器， 21-輻射區(qū)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明如圖1、2中所示微波加熱固化儀，包括 分離的微波射頻輻射單元7和射頻控制單元6，之間通過線纜連接，開放式的微波射頻輻射 單元7包括固定集成一體的磁控管8、微波傳輸模塊9和微波輻射器20。從物理結(jié)構(gòu)上將 微波射頻輻射單元7和射頻控制單元6分離，電信號(hào)和能量通過線纜傳遞。所述射頻控制單元6包括電源1、陰極電壓產(chǎn)生電路5、陽極電壓產(chǎn)生電路4、控制 及過載保護(hù)塊2，其中陰極電壓產(chǎn)生電路5與陽極電壓產(chǎn)生電路4的輸入端與電源1的相應(yīng) 輸出端連接，控制機(jī)過載保護(hù)模塊2的輸出端與電源1的相應(yīng)輸入端連接。射頻控制單元 6可以通過下面所述的方式由智能處理器控制。其一是所述射頻控制單元6包括與上位計(jì)算機(jī)15的通訊接口，并由該接口與上 位計(jì)算機(jī)15連接。另一種實(shí)施例是所述射頻控制單元6包括單片機(jī)3，在射頻控制單元6內(nèi)的單片 機(jī)獨(dú)立控制一個(gè)或多個(gè)微波射頻輻射單元7和溫度檢測(cè)。所述單片機(jī)3的輸入輸出接口分 別與控制及過載保護(hù)模塊2端口、溫度檢測(cè)與傳感模塊輸出端、溫度校準(zhǔn)模塊13輸出端連 接。優(yōu)化方案是如圖1、2所示，可以同時(shí)具有射頻控制單元6的單片機(jī)控制，和具備連 接上位計(jì)算機(jī)的通訊接口，并可以隨時(shí)與上為計(jì)算機(jī)連接通訊。所述溫度檢測(cè)與傳感模塊包括依次串連連接的溫度傳感器11、直流放大器12、A/ D轉(zhuǎn)換器14，如圖1，其中溫度傳感器11安裝在微波輻射器20的前端；如圖3所示，每一個(gè) 射頻控制單元6通過高壓線19及多芯屏蔽線18與一個(gè)或多個(gè)微波射頻輻射單元7連接， 高壓線19的一端與微波射頻輻射單元7的磁控管8連接，另一端與射頻控制單元6的陰極 與陽極電壓產(chǎn)生電路5、4連接，多芯屏蔽線18連接安裝在微波射頻輻射單元7的溫度傳感 器11和射頻控制單元6的信號(hào)輸入接口。所述微波射頻輻射單元7帶有作用于微波發(fā)生器16內(nèi)微波源的冷卻系統(tǒng)17。磁控管又稱微波功率源，其作用是產(chǎn)生加熱所需微波功率，電源向磁控管提供必 需的直流高電壓和低電壓信號(hào)，其中陰極電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的低電壓加在磁控管陰極上 產(chǎn)生熱電子，陽極電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的高電壓加在陽極上使陰極產(chǎn)生的熱電子發(fā)射微波信 號(hào)，陽極電壓產(chǎn)生電路將控制及過載保護(hù)電路送來的控制信號(hào)產(chǎn)生可調(diào)的磁控管陽極高電壓以改變其輸出微波功率。為了延長(zhǎng)磁控管的使用壽命，通常給它加入水冷或風(fēng)冷系統(tǒng)。同 時(shí)為了減少磁控管對(duì)單片機(jī)的影響，二者之間還要采用光電隔離，需要引入線性隔離器件， 例如屏蔽體和濾波器等。微波信號(hào)能量經(jīng)過微波傳輸器件到達(dá)微波輻射器直接向外進(jìn)行輻射加熱，微波輻 射器的形狀、尺寸、材料取決于加熱區(qū)的部位、性質(zhì)以及與整機(jī)的匹配狀態(tài)。磁控管、傳輸器 件以及輻射器集成形成一個(gè)整體，這樣一方面使射頻電路遠(yuǎn)離控制電路，減少了微波對(duì)操 作人員輻射和控制電路的干擾，提高了安全性；另一方面，這種設(shè)計(jì)還減少了微波傳輸過程 中的種種轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，既減少了微波泄漏的可能性，也使微波磁控管的效率大幅度提升。溫度傳感電路的作用是對(duì)修復(fù)區(qū)的溫度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并送入單片機(jī)進(jìn)行處 理。溫度傳電路由溫度傳感器、直流放大器、A/D轉(zhuǎn)換器組成。溫度傳感器用于將膠接處的 溫度變化量轉(zhuǎn)換為電流變化量；直流放大器用于對(duì)由溫度電橋送來的電流信號(hào)進(jìn)行直流放 大；A/D轉(zhuǎn)換器則將直流放大器輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)處理。為 了達(dá)到最佳的溫度控制效果，根據(jù)實(shí)際測(cè)量的需要，系統(tǒng)可以采集多個(gè)被加熱部位的溫度， 供單片機(jī)處理。溫度校準(zhǔn)電路的作用是將環(huán)境溫度實(shí)時(shí)采集送入單片機(jī)，由單片機(jī)以實(shí)時(shí) 采集的環(huán)境溫度對(duì)修復(fù)區(qū)的溫度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和修正。單片機(jī)是整機(jī)的控制核心，用來完成對(duì)送入的溫度信號(hào)進(jìn)行處理。根據(jù)“溫度一時(shí) 間”曲線控制磁控管的陽極電壓及通斷時(shí)間，使修復(fù)區(qū)的溫度按不同的固化曲線自動(dòng)控制 溫度上升速率。還可以根據(jù)采集的磁控管陽極電壓、電源電壓對(duì)整機(jī)電壓實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)過 載情況實(shí)時(shí)發(fā)出斷電信號(hào)等。同時(shí)單片機(jī)還可以集成多個(gè)射頻前端，完成對(duì)目標(biāo)的多點(diǎn)或 多目標(biāo)的加熱控制。上位計(jì)算機(jī)用于進(jìn)行控制，計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)基于虛擬器件開發(fā)的平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)， 完成了串行通信模塊、功率調(diào)節(jié)模塊和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)，并實(shí)現(xiàn)了它們彼此之 間的相關(guān)聯(lián)編程。計(jì)算機(jī)通過串行通信和功率調(diào)節(jié)模塊與下位單片機(jī)共同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁 控管的監(jiān)測(cè)和控制，控制調(diào)節(jié)其功率輸出穩(wěn)定，更主要的是計(jì)算機(jī)采用數(shù)據(jù)庫訪問工具訪 問并管理數(shù)據(jù)庫，可以對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)的處理，有利于實(shí)現(xiàn)信息化管理。微波加熱設(shè)備的輻射安全性是一個(gè)比較敏感的話題，本設(shè)備采取了以下措施來減 小微波漏輻射一是精心設(shè)計(jì)輻射器。如圖4所示，微波輻射器是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，根據(jù)快速加 熱固化的特點(diǎn)，可以將輻射器設(shè)計(jì)成喇叭形狀。因?yàn)橛衫忍炀€組成的加熱器，它可以把微 波能量輻射到被加熱的表面，然后再穿透到物質(zhì)的內(nèi)部。經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的輻射器可有效控 制輸出微波的傳輸距離，即使有泄漏，也使其能量在空氣中迅速衰減，在一定距離上不會(huì)對(duì) 人體構(gòu)成危害。二是選用成熟的小功率磁控管。由于對(duì)輻射器進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，其能量轉(zhuǎn) 換效率得以較大幅度提高，這就給選用成熟的小功率磁控管提供了可能。能量轉(zhuǎn)換效率的 提高，還使全系統(tǒng)的總功率大為降低，在節(jié)能環(huán)保、綠色低炭等方面做出了積極貢獻(xiàn)，同時(shí) 對(duì)于主機(jī)體積的縮小也具有較大的意義。尤其在減少輻射方面，其意義更為重大。三是增 大操作人員與微波源之間的距離。在空氣中，隨著間隔距離的增大，微波能量會(huì)迅速衰減。 利用這一特性，我們?cè)谠O(shè)計(jì)上盡可能的增大操作人員與微波源之間的距離。目前使用延長(zhǎng) 至5米的電纜，即可有效的保證在控制端位置處的操作人員所承受的輻射量不超出國家規(guī) 定的安全范圍。
權(quán)利要求1.一種微波加熱固化儀，其特征是包括分離的開放式的微波射頻輻射單元(7)和射 頻控制單元(6)，之間通過線纜連接，微波射頻輻射單元(7)包括集成一體的磁控管(8)、微 波傳輸模塊(9)和微波輻射器00)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱固化儀，其特征是所述射頻控制單元(6)包括電 源(1)、陰極電壓產(chǎn)生電路(5)、陽極電壓產(chǎn)生電路G)、控制及過載保護(hù)塊O)，其中陰極電 壓產(chǎn)生電路(5)與陽極電壓產(chǎn)生電路的輸入端與電源(1)的相應(yīng)輸出端連接，控制機(jī) 過載保護(hù)模塊O)的輸出端與電源(1)的相應(yīng)輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波加熱固化儀，其特征是所述射頻控制單元(6)包括與 上位計(jì)算機(jī)(1 的通訊接口，并由該接口與上位計(jì)算機(jī)(1 連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微波加熱固化儀，其特征是所述射頻控制單元(6)包 括單片機(jī)(3)，所述單片機(jī)(3)的輸入輸出接口分別與控制及過載保護(hù)模塊(2)端口、溫度 檢測(cè)與傳感模塊輸出端、溫度校準(zhǔn)模塊(1 輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波加熱固化儀，其特征是所述溫度檢測(cè)與傳感模塊包括 依次串連連接的溫度傳感器(11)、直流放大器(U)、A/D轉(zhuǎn)換器(14)，其中溫度傳感器(11) 安裝在微波輻射器OO)的前端；每一個(gè)射頻控制單元(6)通過高壓線(19)及多芯屏蔽線 (18)與一個(gè)或多個(gè)微波射頻輻射單元(7)連接，高壓線(19)的一端與微波射頻輻射單元 (7)的磁控管(8)連接，另一端與射頻控制單元(6)的陰極與陽極電壓產(chǎn)生電路(5、4)連 接，多芯屏蔽線(18)連接安裝在微波射頻輻射單元(7)的溫度傳感器(11)和射頻控制單 元(6)的信號(hào)輸入接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱固化儀，其特征是所述微波射頻輻射單元(7)帶 有作用于微波發(fā)生器(16)內(nèi)微波源的冷卻系統(tǒng)(17)。
專利摘要一種微波加熱固化儀，其特征是包括分離的開放式的微波射頻輻射單元(7)和射頻控制單元(6)，之間通過線纜連接，微波射頻輻射單元(7)包括集成一體的磁控管(8)、微波傳輸模塊(9)和微波輻射器(20)。本實(shí)用新型將微波射頻輻射單元與射頻控制單元從物理結(jié)構(gòu)上分離，使得微波射頻輻射單元有更大的靈活操作自由，并且由于在安全性能上做了充分考慮，使微波射頻輻射單元可以開放式或封閉式使用，從而大大擴(kuò)展了微波加熱固化儀的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)H05B6/66GK201846496SQ20102057589
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者孫政綱, 尹作誠, 邊延民, 高強(qiáng) 申請(qǐng)人:邊延民