CN103933710B - 一种超声波震动破冰锤 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声波震动破冰锤，包括破冰锤头、锤柄、超声波换能器、控制电路和启动触发器，破冰锤头内置紧密固定超声波换能，锤柄内置控制电路，锤柄上固定启动触发器，启动触发器接控制电路，控制电路的输出接超声波换能器，控制电路在启动触发器的控制下输出控制信号使超声波换能器发出超声波，采用超声波震动方式来增加锤打效果，能减轻人工锤打次数而且重量较轻，并且能很好的达到破冰效果。

Description

一种超声波震动破冰锤
技术领域
本发明涉及一种破冰锤，具体地说是一种利用超声波震动的破冰锤。
背景技术
现有的在冰面和登山方面使用的破冰锤都是采用人工方式用机械力作用于锤体的尖部或者使用锤体的头部来作用于冰面，由于冰面比较坚硬经常需要进行多次锤打，且不能保证每次锤打的部位完全一致，致使多次锤打的效果也不理想，特别是在寒冷的高山缺氧的环境，每次锤打需要消耗的体力是十分巨大的。另外，为了保证对坚硬冰面的锤打效果，一般需要尽可能的将锤体的重量增大，从而增加每次锤打时的作用力，但是过重的锤体对于在高山上使用的人来说增加的负重是一件非常痛苦的事情，虽然近几年由于技术的进步，市面上也出现了一些设计比较精巧更符合人体工程学的一些破冰锤，但是都还是脱离不了人工机械用力和重量较大的弊病。
发明内容
本发明的目的意在克服上述现有技术的不足，提出一种能减轻人工锤打次数而且重量较轻，并且能很好的达到破冰效果的破冰锤，采用超声波震动方式来增加锤打效果的工具，即一种超声波震动破冰锤。
实现上述目的的技术方案是：一种超声波震动破冰锤，包括锤头、锤柄、超声波换能器、控制电路和启动触发器，锤头内置并紧密固定超声波换能器，锤柄内置控制电路，锤柄上固定启动触发器，启动触发器接控制电路，控制电路的输出接超声波换能器，控制电路在启动触发器的控制下输出控制信号使超声波换能器发出超声波，超声波换能器的振荡频率为30KHz—100KHz。超声波换能器采用一种磁致伸缩换能器，该磁致伸缩换能器的磁芯由薄片叠成，该薄片经高温处理生成墨绿色的氧化层。超声波换能器与锤头设计为一体结构，超声波换能器采用一种压电换能器，该压电换能器的压电材料选用锆钛铅酸(PZT)压电陶瓷，并且可在冲头与磁致伸缩换能器之间设置缓冲器。为了保证野外使用的防潮防水性，锤柄分为锤柄上壳和锤柄下壳，锤柄上壳的边缘具防水的凸条或凹槽结构，与之对应的锤柄下壳的边缘具防水的凹槽或凸条结构，锤柄上壳和锤柄下壳之间通过凸条与凹槽紧密卡合后再用超声波焊接密封。锤柄还包括电池门底座，电池门底座上设置有环形防水槽，锤柄上壳和锤柄下壳卡合后的后端具插口，电池门底座压入插口内并通过环形防水槽与锤柄后端内侧面密封防水，电池门底座上设置弹性卡勾，锤柄内侧面设置对应卡槽和限位块，电池门底座压入到限位块后位后弹性卡勾与对应卡槽卡接固定。锤柄上壳和锤柄下壳内设置有成对的定位凸柱和柱形插孔，使锤柄上壳和锤柄下壳之间通过成对的定位凸柱与柱形插孔之间插接定位。控制电路由微处理器和三极管放大电路组成，电池为超声波换能器、微处理器和三极管放大电路提供工作电源，在启动触发器的控制下，微处理器输出内置程序所预先设定的控制规律信号经三极管放大电路放大后输出给超声波换能器。
控制电路由第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第一开关管(Q1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)组成，第一电容(C1)、第一电感(L1)、第一电阻(R1)的一端接电池正极，第一电感(L1)的另一端并接超声波换能器(T)的一端和第一开关管(Q1)的集电极，第一电容(C1)、第二电感(L2)和第二电容(C2)依次串联，超声波换能器(T)的另一端并接第一电容(C1)与第二电感(L2)的交点，第二电容(C2)的另一端接第一开关管(Q1)的发射极，第一电阻(R1)另一端接第一开关管(Q1)的基极，在第一开关管(Q1)的基极并接第三电容(C3)和第二电阻(R2)的一端，第三电容(C3)和第二电阻(R2)的另一端并接第一开关管(Q1)的发射极和三极管放大电路的集电极输出端。
采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于：采用超声波震动方式来增加锤打效果，能减轻人工锤打次数而且重量较轻，并且能很好的达到破冰效果的破冰锤，且锤柄上壳和锤柄下壳之间通过凸条与凹槽紧密卡合后再用超声波焊接密封的结构，锤打时锤柄上壳和锤柄下壳内不会进水，有效防止了短路现象的发生，保证了防水性能.
附图说明
图1是本发明的一种超声震动破冰锤的结构示意图。
图2是本发明的一种超声震动破冰锤的控制电路部分原理图。
具体实施方式
一种超声波震动破冰锤，如图1和图2所示，包括锤头(1)、锤柄(2)、超声波换能器(5)、电路板(4)和启动触发器(11)，锤柄(2)由锤柄上壳和锤柄下壳卡合而成,并插入电池门底座(6)固定，超声波换能器(5)固定在破冰锤柄(2)上，在本实施例里该超声波换能器采用一种磁致伸缩换能器，该磁致伸缩换能器的磁芯由薄片叠成，且该磁芯经高温处理生成墨绿色的氧化层，使片与片之间保证良好的绝缘状态，在本实施例里将磁致伸缩换能器与锤头(1)设计为一体结构，采用镍片制作磁致伸缩材料，其片为0.05-0.2mm，直接冲压成型，叠片后将前端锤头(1)端进行淬火处理，锤柄(2)上壳的边缘具防水的凸条，与之对应的锤柄下壳的边缘具防水的凹槽，锤柄上壳和锤柄下壳之间通过凸条与凹槽紧密卡合后再用超声波焊接密封，超声波换能器(5)振荡超声波功率源的频率在30KHz-100KHz之间稳定可调，超声波换能器(5)固定在破冰锤锤柄(2)的腔体上端。锤柄(2)的壳内设置有定位凸柱，锤柄下壳内设置有与之成对的柱形插孔，使锤柄上壳和锤柄下壳之间通过成对的定位凸柱与柱形插孔之间插接定位。锤柄(2)内置控制电路(4)，锤柄(2)还包括电池门底座(6)，电池门底座(6)上设置有环形防水槽(10)，锤柄上壳和锤柄下壳卡合后的后端具插口，电池门底座(6)压入插口内并通过环形防水槽(10)与锤柄后端内侧面密封防水，电池门底座(6)上设置弹簧(7)，弹簧(7)固定在电池门底座(6)上，电池(8)经电池片(9)为电路板(4)提供工作电源，锤柄(2)上固定启动触发器(11)，启动触发器(11)接电路板(4)，电路板(4)上输出的电信号接超声波换能器(5)，使超声波换能器(5)发出超声波。
如图2所示，控制电路4由微处理器(IC)、三极管放大电路和超声波振荡电路组成。电池(8)为超声波振荡电路、超声波换能器(5)、微处理器和三极管放大电路提供工作电源，微处理器(IC)内设置有预先设定的控制规律程序。三极管放大电路由第二开关管(Q2)和第三开关管(Q3)组成二级放大电路。超声波振荡电路由第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、超声波瓷片(T)、第一开关管(Q1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)组成，第一电容(C1)，第一电感(L1)、第一电阻(R1)的一端并接电池正极，第一电感(L1)的另一端并接超声波瓷片(T)的一端和第一开关管(Q1)的集电极，第一电容(C1)、第二电感(L2)和第二电容(C2)依次串联，超声波瓷片(T)的另一端并接第一电容(C1)与第二电感(L2)的交点，第二电容(C2)的另一端接第一开关管(Q1)的发射极，第一电阻(R1)的另一端接第一开关管(Q1)的基极，在第一开关管(Q1)的基极并接第三电容(C3)和第二电阻(R2)的一端，第三电容(C3)和第二电阻(R2)的另一端并接三极管放大电路的集极输出端，第一开关管(Q1)的发射极经第三电阻(R3)并接第三电容(C3)和第二电阻(R2)的另一端。工作过程：当启动触发器(11)接收到敲击震动时触发开关(SW1)，微处理器(IC)根据预先设定的控制规律程序输出控制信号，当微处理器(IC)输出高电平时，经第三开关管(Q3)放大和第二开关管(Q2)，第二开关管(Q2)导通，其集电极输出低电平，同时，电池经第一电阻(R1)、第三电容(C3)、第二电阻(R2)、第二开关管(Q2)形成回路，当第三电容(C3)充电达到第一开关管(Q1)导通电压后，第一开关管(Q1)导通，当第三电容(C3)放电低于第一开关管(Q1)导通电压后，第一开关管(Q1)截止。通过合理设计第二电阻(R2)，第三电容(C3)的参数值，从而改变第一开关管(Q1)的导通频率。另外调节第一电容(C1)，第二电容(C2)、第二电感(L2)、第二电感(L2)的参数，可使超声波瓷片(T)发出30KHz-100KHz的超声波。
必须指出，上述实施例只对本发明作出的一个非限定性举例说明。但本领域的技术人员会理解，在没有偏离本发明的宗旨和范围下，可以对本发明作出各种修改，替换和变更，这些修改、替换和变更仍属本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超声波震动破冰锤，包括锤头、锤柄、超声波换能器、控制电路和启动触发器，锤头内置并紧密固定超声波换能器，锤柄内置控制电路，锤柄上固定启动触发器，启动触发器接控制电路，控制电路的输出接超声波换能器，控制电路在启动触发器的控制下输出控制信号使超声波换能器发出超声波，超声波换能器的振荡频率为30KHz-100KHz。
2.根据权利要求1所述的一种超声波震动破冰锤，其特征是所述超声波换能器采用一种磁致伸缩换能器，该磁致伸缩换能器的磁芯由薄片叠成，该薄片经高温处理生成墨绿色的氧化层。
3.根据权利要求1所述的一种超声波震动破冰锤，其特征是所述超声波换能器与锤头设计为一体结构。
4.根据权利要求1所述的一种超声波震动破冰锤，其特征是所述超声波换能器采用一种压电换能器，所述压电换能器的压电材料选用锆钛铅酸(PZT)压电陶瓷。
5.根据权利要求1所述的一种超声波震动破冰锤，其特征是所述控制电路由微处理器(IC)、三极管放大电路和超声波振荡电路组成，超声波振荡电路由第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第一开关管(Q1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)组成，第一电容(C1)、第一电感(L1)、第一电阻(R1)的一端接电池正极，第一电感(L1)的另一端并接超声波换能器(T)的一端和第一开关管(Q1)的集电极，第一电容(C1)、第二电感(L2)和第二电容(C2)依次串联，超声波换能器(T)的另一端并接第一电容(C1)与第二电感(L2)的交点，第二电容(C2)的另一端接第一开关管(Q1)的发射极，第一电阻(R1)另一端接第一开关管(Q1)的基极，在第一开关管(Q1)的基极并接第三电容(C3)和第二电阻(R2)的一端，第三电容(C3)和第二电阻(R2)的另一端并接第一开关管(Q1)的发射极和三极管放大电路的集电极输出端。
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