CN108246592A - 一种超声波发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波发生器，包括机箱和面板，设置于机箱内部的隔板、全控整流模块和功率板，隔板上设有采样板和控制板；全控整流模块通过功率板设定超声波换能器的驱动电压和输出功率；采样板实时对功率板的输出波形进行采样，控制板对采样板的采样信号进行隔离与处理，将超声波换能器的输出功率调整到全控整流模块设定的输出功率，保持输出功率恒定。本发明能够根据所要驱动的超声波换能器，向其提供恒定的驱动电压和功率，并且为了保证超声波换能器的工作稳定性，可以实时对超声波换能器进行采样，将超声波换能器的输出功率调整到恒定状态，实现功率恒定，从而使超声波换能器永久工作在最佳谐振状态。
Description
技术领域
本发明涉及超声电源技术领域，具体涉及一种超声波发生器。
背景技术
超声波发生器又称超声波驱动电源，是一种用以产生并向超声波换能器提供超声频电能的装置。目前，市面上的超声波发生器多数用于超声清洗，而清洗领域的超声波发生器基本都是小功率、定频和开环控制，所以其工作状态极其不稳定，且工作效率也会很低，更无法用于焊接领域，特别是加工领域就更无法使用了。像现在用户对手机信号的追求一样，为了提高信号强度，陶瓷外壳的手机终会取代现有的熟料或金属外壳，但陶瓷的加工是很难采用传统的加工技术实现的，只能采用超声加工技术，而想实现超声加工则超声波发生器是必不可少的，而且对超声波发生器的功率及稳定性等要求也非常高，但是目前市面上的超声波发生器很难满足这个要求。
有鉴于此，急需解决现有的超声波发生器的功率及稳定性达不到陶瓷的超声加工要求的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的超声波发生器的功率及稳定性达不到陶瓷的超声加工要求。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种超声波发生器，包括机箱和面板，还包括设置于机箱内部的隔板、全控整流模块和功率板，所述隔板上设有采样板和控制板；所述全控整流模块通过所述功率板设定所述超声波换能器的驱动电压和输出功率；所述采样板实时对所述功率板的输出波形进行采样，所述控制板对所述采样板的采样信号进行隔离与处理，将所述超声波换能器的输出功率调整到所述全控整流模块设定的输出功率，保持输出功率恒定。
优选地，所述隔板将所述超声波发生器的电路板分割为双层结构。
优选地，所述隔板上还设有滤波板，所述滤波板对所述功率板的输出波形进行变换，将逆变出来的方波变换成弦波。
优选地，所述面板的底部设有多个航插，所述航插分别用于：电源的输入；输出数据到所述超声波换能器；对所述超声波发生器与其他设备的通讯进行控制，将所述超声波发生器的工作状态在其他设备上进行显示。
优选地，所述面板的底部设有多个与所述航插相匹配的凹槽。
优选地，所述机箱的两侧设有螺纹孔，所述隔板和所述面板的两侧分别设有带所述螺纹孔的挂耳，用于与所述机箱螺接。
优选地，所述面板上设有触摸屏显示器，用于显示所述超声波发生器的各种工作状态，以及通过触摸对所述超声波发生器的各种参数进行设置实现人机交互功能。
优选地，所述面板上设有警示灯和保险丝，当所述超声波发生器发生故障时，所述保险丝通过熔断来保护所述超声波发生器的内部电路，同时，所述警示灯发出报警信号。
优选地，所述机箱、面板和隔板由塑料或者钣金件制成。
优选地，所述机箱外部设有挂孔。
本发明提出了一种超声波发生器，能够根据所要驱动的超声波换能器，向其提供恒定的驱动电压和功率，并且为了保证超声波换能器的工作稳定性，可以实时对超声波换能器进行采样，将超声波换能器的输出功率调整到恒定状态，实现功率恒定，从而使超声波换能器永久工作在最佳谐振状态。
附图说明
图1为本发明中的超声波发生器的结构示意图；
图2为本发明中的超声波发生器的主视图；
图3为本发明中的超声波发生器的分散示意图；
图4为本发明中的超声波发生器的结分散侧视图；
图5为本发明中的超声波发生器的内部示意图1；
图6为本发明中的超声波发生器的内部示意图2。
具体实施方式
为了解决现有的超声波发生器的功率及稳定性达不到陶瓷超声加工要求的问题，本发明提出了一种超声波发生器，能够根据所要驱动的超声波换能器自动识别其谐振频率，并且为了保证超声波换能器的工作稳定性，可以实现功率恒定，以及对谐振频率进行实时跟踪控制，从而使超声波换能器永久工作在最佳谐振状态。
同时，为了满足该超声波发生器的应用环境，采用合理的结构布局，尺寸较为合理，而且材料选择较为通用，因此可以很方便的适用于任何环境，例如机床控制柜内等。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细的说明。
本发明实施例提供了一种超声波发生器，如图1-6所示，包括机箱1和面板2，以及设置于机箱1内部的隔板9、风扇17、散热片18、功率板15、全控整流模块16、变压器14、电感13、电网滤波器20和同步变压器21，隔板9将超声波发生器的电路板分割为双层结构，优化了超声波发生器的内部空间，减小了超声波发生器整机体积。
隔板9上设置有采样板10、控制板11和滤波板12，全控整流模块16通过功率板15设定超声波换能器的驱动电压和输出功率；采样板10实时对功率板15的输出波形进行采样；滤波板12对功率板15的输出波形进行变换，将逆变出来的方波变换成弦波，以提高超声波换能器的稳定性；控制板11设置在采样板10上方，对采样板10的采样信号进行隔离与处理，将超声波换能器的输出功率调整到全控整流模块16设定的输出功率，保持输出功率恒定，通过对全控整流模块16的控制可以为超声波换能器设定不同的输出功率，而后在工作过程中功率守恒是恒定在所设定的输出功率值。其中，控制板11采用DSP(Digital SignalProcess，数字信号处理技术)芯片，对整个超声波发生器进行控制。
机箱1的两侧设有螺纹孔，隔板9和面板2的两侧分别设有带螺纹孔的挂耳，用于与机箱1螺接，固定在机箱1上，该方式可以减小机箱1的尺寸，便于将超声波发生器放置在空间较小的位置，例如机床的控制柜内。
面板2上设置有触摸屏显示器3，触摸屏显示器3的下方依次设有警示灯4、按钮5、保险丝6和电源总开关7，面板2的底部还设有多个(本实施例中为3个)航插8以及与各个航插8相匹配的凹槽，使得航插8不会向外突出，机箱1可以不限方向的放置；触摸屏显示器3用于显示超声波发生器的各种工作状态，以及通过触摸对超声波发生器的各种参数进行设置实现人机交互功能；当超声波发生器发生故障时，保险丝6通过熔断来保护超声波发生器的内部电路，同时，警示灯4发出报警信号；按钮5为复位按钮。
上述航插8分别用于：电源的输入；输出数据到超声波换能器；对超声波发生器与其他设备的通讯进行控制，将超声波发生器的工作状态在其他设备上进行显示，航插8不仅拆装方便而且也不易脱落。
上述功率板15、采样板10、控制板11和滤波板12上分别设置有铜柱19，用于固定和安装。
机箱1位于风扇17的位置设有通风口，且两侧也设有通风口，风扇17正对位置设有散热片18，散热片18的旁边设有电网滤波器20以及同步变压器21，散热板18的上方设有功率板15以及全控整流模块16，功率板15可以实现两部分工作，一部分是辅助电源，一部分是为超声波换能器提供超声频的交流电。
机箱1、面板2和隔板9的结构设计对材料较为通用，制作方法不受限，可以采用塑料或者钣金件制成，同时机箱1后面设有挂孔，可以悬挂在如机床控制柜内。
下面对本发明提供的一种超声波发生器的工作原理进行详细说明：
本发明提供的超声波发生器对于使用环境没有特别要求，只需要提供交流电就可以工作，当接入交流电后，打开面板上的电源总开关，该超声波发生器便会开始初始化，初始化完成后就可以对接入到该超声波发生器上的超声波换能器进行搜频找到其谐振频率，所搜到的频率即为该超声波换能器当前状态下的谐振频率，该谐振频率也是该超声波换能器当前状态工作的最佳频率，即为该超声波换能器的性能、效率最好的频率点。
超声波发生器为超声波换能器提供相应频率的驱动电压，然后通过对输入到超声波换能器的电压及电流的大小，频率及相位进行采样，并对采样信号进行处理以控制超声波换能器的输出频率，保证一直是当前超声波换能器的谐振点，同时也确保超声波发生器给入到超声波换能器的功率是恒定的，使超声波换能器一直工作在最佳的稳定状态。
当超声波换能器工作时，若某些外界因素影响到了该超声波换能器的谐振频率，则超声波发生器内部就可以通过对采样信号进行处理和分析以保证对超声波换能器的谐振频率进行跟踪并做出相应的调整，使超声波换能器可以一直处于最佳工作状态。同时，还可以对超声波发生器内部的全控整流模块进行控制，保证超声波换能器的功率处于恒定状态，从而提高加工或焊接的稳定性。
当超声波换能器出现故障时，超声波发生器通过警示灯发出报警信号，以提醒操作人员。
当超声波换能器出现严重故障时，为了保护超声波发生器不被烧毁，在面板上还设置有保险丝，在故障发生时通过熔断保险丝从而对整个超声波发生器的电路进行保护。
超声波发生器与所有外部设备进行通讯的线路都是通过航插来实现的，使用航插不仅拆装方便而且也不易脱落，避免了在使用过程中由于接触不良而突然断电，导致的加工或焊接出现异常，从而提高了超声波发生器的稳定性。
超声波发生器的显示屏采用触摸屏，不仅会显示当前超声波发生器的所有信息，也可以支持操作人员对该超声波发生器进行其他操作，实现了人机交互功能。另外，显示屏也可以采用普通屏，在显示屏附近设置一些机械按钮来进行交互工作；机箱可以为卧式放置或立式放置。
同时，本发明的超声波发生器结构布局合理，且采用了带有螺纹孔的耳用于衔接外壳、面板和隔板之间的连接，尺寸较为合理，适用于放置在一些特殊的位置，如机床控制柜内。
本发明具有以下有益效果：
(1)超声波发生器内部采用全控整流模块，可以实现对功率的控制；
(2)超声波发生器与其他设备的通讯采用航插，可以有效减少接触不良等现象；
(3)采用隔板将整个超声波发生器线路板划分为两层，优化了超声波发生器内部空间，减小了超声波发生器整机体积；
(4)超声波发生器的外壳结构采用塑料或钣金件制成，其通用性及使用范围更广；
(5)外壳与隔板之间采用带螺纹的耳相连接，可以有效减小体积，增大空间利用率。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超声波发生器，包括机箱和面板，其特征在于，还包括设置于机箱内部的隔板、全控整流模块和功率板，所述隔板上设有采样板和控制板；所述全控整流模块通过所述功率板设定所述超声波换能器的驱动电压和输出功率；所述采样板实时对所述功率板的输出波形进行采样，所述控制板对所述采样板的采样信号进行隔离与处理，将所述超声波换能器的输出功率调整到所述全控整流模块设定的输出功率，保持输出功率恒定。
2.如权利要求1所述的超声波发生器，其特征在于，所述隔板将所述超声波发生器的电路板分割为双层结构。
3.如权利要求1所述的超声波发生器，其特征在于，所述隔板上还设有滤波板，所述滤波板对所述功率板的输出波形进行变换，将逆变出来的方波变换成弦波。
4.如权利要求1所述的超声波发生器，其特征在于，所述面板的底部设有多个航插，所述航插分别用于：电源的输入；输出数据到所述超声波换能器；对所述超声波发生器与其他设备的通讯进行控制，将所述超声波发生器的工作状态在其他设备上进行显示。
5.如权利要求4所述的超声波发生器，其特征在于，所述面板的底部设有多个与所述航插相匹配的凹槽。
6.如权利要求1所述的超声波发生器，其特征在于，所述机箱的两侧设有螺纹孔，所述隔板和所述面板的两侧分别设有带所述螺纹孔的挂耳，用于与所述机箱螺接。
7.如权利要求1所述的超声波发生器，其特征在于，所述面板上设有触摸屏显示器，用于显示所述超声波发生器的各种工作状态，以及通过触摸对所述超声波发生器的各种参数进行设置实现人机交互功能。
8.如权利要求1所述的超声波发生器，其特征在于，所述面板上设有警示灯和保险丝，当所述超声波发生器发生故障时，所述保险丝通过熔断来保护所述超声波发生器的内部电路，同时，所述警示灯发出报警信号。
9.如权利要求1所述的超声波发生器，其特征在于，所述机箱、面板和隔板由塑料或者钣金件制成。
10.如权利要求1所述的超声波发生器，其特征在于，所述机箱外部设有挂孔。
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