CN116963370B - 一种应用于离子风棒带自平衡的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于离子风棒带自平衡的电路，包括主控电路、具有限流、隔离和开关调节作用的PWM调节电路、用于对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和以及消除静电的高压包驱动电路、采集电路和可自平衡调节处理的信号处理电路；使主控电路发出两路PWM信号，两路PWM信号通过PWM调节电路去调节高压包驱动电路的正负离子产生量的比例，离子风棒中产生的正负离子数目一致，以达到平衡的目的，通过高压包驱动电路电离周边的空气，通过气体吹出，对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和，以达到静电消除的目的，提高了一定的离子平衡效果，从而增加了用户使用效果。
Description
技术领域
本发明属于离子风棒静电消除技术领域，具体涉及一种应用于离子风棒带自平衡的电路。
背景技术
离子风棒是一种固定式静电消除专用设备。具有安装简易、工作安全稳定、消除静电速度快的特点。主要用于电子、塑胶、丝印、印前系统、图像处理等行业。风棒长度可根据不同的要求定制，应用于不同的设备，离子风棒可产生大量带有正负电荷离子的气体，它对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和，达到消除静电的目的。
经检索，中国专利文件申请号为202021450759.7，公开了离子风棒，通过设置防护壳、气源套件及放电套件，在实际的应用过程中，当离子风棒工作，外部气源的气体依次通过输气管和储气件输送至各放电针上，而后铜棒通过高压，在绝缘环层的作用下，各截铝管均会产生感应电压，感应电压再对应传输至各放电针，各放电针就产生具有正负电荷的气团，完成静电消除工作，由于各截铝管的长度相对现有技术中长筒状的铝管，其长度大大降低，即各截铝管自身的内阻较小，不会让感应电压衰减的过于厉害，使得传输至放电针的感应电压能够让放电针能够正常工作，稳定性和可靠性都大大提高。
但是，上述的离子风棒还存在一下的技术缺陷：
该离子风棒无自平衡功能，在静电消除时，使离子风棒中产生的正负离子数目不一致，从而使离子平衡效果差，降低了用户使用效果，因此我们需要提出一种应用于离子风棒带自平衡的电路来解决上述存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于离子风棒带自平衡的电路，通过主控电路、PWM调节电路、高压包驱动电路、采集电路和信号处理电路的配合，使主控电路发出两路PWM信号，两路PWM信号通过PWM调节电路去调节高压包驱动电路的正负离子产生量的比例，离子风棒中产生的正负离子数目一致，以达到平衡的目的，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种应用于离子风棒带自平衡的电路，包括主控电路、具有限流、隔离和开关调节作用的PWM调节电路、用于对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和以及消除静电的高压包驱动电路、采集电路和可自平衡调节处理的信号处理电路，所述主控电路与PWM调节电路电性连接，所述PWM调节电路与高压包驱动电路电性连接，所述高压包驱动电路与采集电路电性连接，所述采集电路与信号处理电路电性连接，所述信号处理电路与主控电路电性连接；
所述主控电路包括可生成两路PWM信号的主控芯片，所述主控芯片的两路PWM信号通过PWM调节电路去调节高压包驱动电路的正负离子产生量的比例；
所述PWM调节电路包括光电耦合器U21和光电耦合器U24，所述光电耦合器U21的一脚连接有电阻R83，所述光电耦合器U21的三脚连接有电阻R87，所述光电耦合器U24的一脚连接有电阻R99，所述光电耦合器的三脚连接有电阻R100，所述电阻R83和电阻R99的一端分别与主控芯片连接，所述电阻R87和电阻R100的一端分别与高压包驱动电路连接；
所述采集电路包括采集片J2、可将离子量积分在电容上的积分电路、芯片保护电路和可还原高压输出波形的IV转换电路，所述采集片J2与积分电路电性连接，所述积分电路与芯片保护电路电性连接，所述芯片保护电路与IV转换电路电性连接。
优选的，所述主控芯片设置为STM32芯片，所述主控芯片包括Po_pKvOut引脚、Po_nKvOut引脚和ESD_ADC2引脚，所述Po_pKvOut引脚和Po_nKvOut引脚分别与电阻R83和电阻R99的一端连接，所述ESD_ADC2引脚用于接收检测离子平衡度的数据，经过算法判断，调整PWM的占空比。
优选的，所述电阻R83和电阻R87组成一路限流电路，所述电阻R99和电阻R100组成另一路限流电路，所述光电耦合器U21和光电耦合器U24的四脚均接5V电源，所述光电耦合器U21和光电耦合器U24的二脚均接地。
优选的，所述高压包驱动电路的输入端设置有VCC供电脚、GND接地脚、pPwm正PWM调节脚和nPwm负PWM调节脚，所述pPwm正PWM调节脚与电阻R87的另一端连接，所述nPwm负PWM调节脚与电阻R100的另一端连接。
优选的，所述高压包驱动电路的输出端连接有带载放电针，所述高压包驱动电路产生±5KV的高压通过带载放电针，电离周边的空气，通过气体吹吹出，对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和，达到消除静电的目的。
优选的，所述积分电路由磁珠FB16、电容C79、电阻R50、电容C55、电阻R55和电容C56组成，所述电容C79、电容C55、电阻R55和电容C56依次并联，所述电阻R50连接在电容C79和电容C55之间，且所述磁珠FB16的一端与电容C79和电阻R50的连接端连接，所述磁珠FB16的另一端与采集片J2连接。
优选的，所述芯片保护电路由稳压二极管ZD3、稳压二极管ZD61和电容C65组成，所述稳压二极管ZD3和稳压二极管ZD61串联，所述电容C65并联在呈串联设置的稳压二极管ZD3和稳压二极管ZD61的一侧，且所述电容C65与稳压二极管ZD3的连接端与电容C56和电阻R55的连接端连接。
优选的，所述IV转换电路由磁珠FB15、电阻R51、电容C57、电容C51、电阻R48和放大器U15B组成，所述电容C51的两端分别与放大器U15B的六脚与七脚连接，所述放大器U15B的六脚分别与电容C57和电阻R51的一端连接，所述电阻R51的一端分别与磁珠FB15和电阻R48的一端连接，所述电阻R48的另一端与放大器U15B的七脚连接，所述磁珠FB15的一端与稳压二极管Z3和电容C65的连接端连接。
优选的，所述信号处理电路包括同相放大电路和加法器电路，所述同相放大电路与加法器电路电性连接，所述同相放大电路主要由电阻R49、电阻R52、电阻R58、电容C22、电阻R68和放大器U15A组成，所述电容C22的两端分别与放大器U15A的一脚和二脚连接，所述电阻R49与电阻R58的一端连接，所述电阻R58的一端连接有电容C58，所述电容C58的一端分别与放大器U15A的一脚和电阻R52连接，所述电阻R68的一端与电容C22的一端连接。
优选的，所述加法器电路包括芯片U17、电阻R53、二极管D2、电容C64和电阻R62，所述电阻R62和电容C64并联在芯片U17的一脚，且所述电阻R62和电容C64的连接端与二极管D2连接，所述二极管D2的一端通过电阻R53与放大器U15A的一脚连接。
本发明提出的一种应用于离子风棒带自平衡的电路，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过主控电路、PWM调节电路、高压包驱动电路、采集电路和信号处理电路的配合，使主控电路发出两路PWM信号，两路PWM信号通过PWM调节电路去调节高压包驱动电路的正负离子产生量的比例，离子风棒中产生的正负离子数目一致，以达到平衡的目的，通过高压包驱动电路电离周边的空气，通过气体吹出，对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和，以达到静电消除的目的，通过采集电路进行精准数据采集以及信号处理电路对信号的处理，提高了一定的离子平衡效果，从而增加了用户使用效果。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明主控电路的电路图；
图3为本发明PWM调节电路的电路图；
图4为本发明高压包驱动电路的电路图；
图5为本发明采集电路的电路图；
图6为本发明信号处理电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1所示的一种应用于离子风棒带自平衡的电路，包括主控电路、具有限流、隔离和开关调节作用的PWM调节电路、用于对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和以及消除静电的高压包驱动电路、采集电路和可自平衡调节处理的信号处理电路，主控电路与PWM调节电路电性连接，PWM调节电路与高压包驱动电路电性连接，高压包驱动电路与采集电路电性连接，采集电路与信号处理电路电性连接，信号处理电路与主控电路电性连接；
主控电路包括可生成两路PWM信号的主控芯片，两路PWM信号分别为Po_pKvOut和Po_nKvOut，主控芯片的两路PWM信号通过PWM调节电路去调节高压包驱动电路的正负离子产生量的比例；
如图2所示，主控芯片设置为STM32芯片，主控芯片包括Po_pKvOut引脚、Po_nKvOut引脚和ESD_ADC2引脚，Po_pKvOut引脚和Po_nKvOut引脚分别与电阻R83和电阻R99的一端连接，ESD_ADC2引脚用于接收检测离子平衡度的数据，经过算法判断，调整PWM的占空比，以达到平衡的目的。
如图3所示，PWM调节电路包括光电耦合器U21和光电耦合器U24，光电耦合器U21的一脚连接有电阻R83，光电耦合器U21的三脚连接有电阻R87，光电耦合器U24的一脚连接有电阻R99，光电耦合器的三脚连接有电阻R100，电阻R83和电阻R99的一端分别与主控芯片连接，电阻R87和电阻R100的一端分别与高压包驱动电路连接；
电阻R83和电阻R87组成一路限流电路，电阻R99和电阻R100组成另一路限流电路，光电耦合器U21和光电耦合器U24的四脚均接5V电源，光电耦合器U21和光电耦合器U24的二脚均接地，电阻R83、电阻R87、电阻R99和电阻R100起到限流的作用，光电耦合器U21和光电耦合器U24一方面给是隔离作用，另一方面起到开关调节作用，通过主控芯片控制两路开关电路去调节高压包驱动电路的正负离子产生量的比例，以达到平衡的目的。
如图4所示，高压包驱动电路的输入端设置有VCC供电脚、GND接地脚、pPwm正PWM调节脚和nPwm负PWM调节脚，pPwm正PWM调节脚与电阻R87的另一端连接，nPwm负PWM调节脚与电阻R100的另一端连接，使高压包驱动电路输入端可以为VCC供电、GND地线、pPwm正PWM调节和nPwm负PWM调节。
高压包驱动电路的输出端连接有带载放电针，高压包驱动电路产生±5KV的高压通过带载放电针，电离周边的空气，通过气体吹吹出，对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和，达到消除静电的目的。
如图5所示，采集电路包括采集片J2、可将离子量积分在电容上的积分电路、芯片保护电路和可还原高压输出波形的IV转换电路，采集片J2与积分电路电性连接，积分电路与芯片保护电路电性连接，芯片保护电路与IV转换电路电性连接，采集片J2负责采集产生的离子量。
积分电路由磁珠FB16、电容C79、电阻R50、电容C55、电阻R55和电容C56组成，电容C79、电容C55、电阻R55和电容C56依次并联，电阻R50连接在电容C79和电容C55之间，且磁珠FB16的一端与电容C79和电阻R50的连接端连接，磁珠FB16的另一端与采集片J2连接，便于通过磁珠FB16、电容C79、电阻R50、电容C55、电阻R55和电容C56组成的积分电路将离子量积分在电容上。
芯片保护电路由稳压二极管ZD3、稳压二极管ZD61和电容C65组成，稳压二极管ZD3和稳压二极管ZD61串联，电容C65并联在呈串联设置的稳压二极管ZD3和稳压二极管ZD61的一侧，且电容C65与稳压二极管ZD3的连接端与电容C56和电阻R55的连接端连接，稳压二极管ZD3、稳压二极管ZD61和电容C65起到钳位作用保护芯片。
IV转换电路由磁珠FB15、电阻R51、电容C57、电容C51、电阻R48和放大器U15B组成，电容C51的两端分别与放大器U15B的六脚与七脚连接，放大器U15B的六脚分别与电容C57和电阻R51的一端连接，电阻R51的一端分别与磁珠FB15和电阻R48的一端连接，电阻R48的另一端与放大器U15B的七脚连接，磁珠FB15的一端与稳压二极管Z3和电容C65的连接端连接，便于通过磁珠FB15、电阻R51、电容C57、电容C51、电阻R48和放大器U15B组成IV转换电路还原高压输出的波形。
如图6所示，信号处理电路包括同相放大电路和加法器电路，同相放大电路与加法器电路电性连接，同相放大电路主要由电阻R49、电阻R52、电阻R58、电容C22、电阻R68和放大器U15A组成，电容C22的两端分别与放大器U15A的一脚和二脚连接，电阻R49与电阻R58的一端连接，电阻R58的一端连接有电容C58，电容C58的一端分别与放大器U15A的一脚和电阻R52连接，电阻R68的一端与电容C22的一端连接，同向放大电路起到一个同相放大的作用。
加法器电路包括芯片U17、电阻R53、二极管D2、电容C64和电阻R62，电阻R62和电容C64并联在芯片U17的一脚，且电阻R62和电容C64的连接端与二极管D2连接，二极管D2的一端通过电阻R53与放大器U15A的一脚连接，通过同相放大电路与加法器电路可拉高参考线，方便MUC准备读取ADC值，然后进行自平衡的调节处理。
综上，通过主控电路发出两路PWM信号，两路PWM信号通过PWM调节电路去调节高压包驱动电路的正负离子产生量的比例，离子风棒中产生的正负离子数目一致，以达到平衡的目的，通过高压包驱动电路电离周边的空气，通过气体吹出，对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和，以达到静电消除的目的，通过采集电路进行精准数据采集以及信号处理电路对信号的处理，提高了一定的离子平衡效果，从而增加了用户使用效果。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种应用于离子风棒带自平衡的电路，包括主控电路、具有限流、隔离和开关调节作用的PWM调节电路、用于对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和以及消除静电的高压包驱动电路、采集电路和可自平衡调节处理的信号处理电路，其特征在于：所述主控电路与PWM调节电路电性连接，所述PWM调节电路与高压包驱动电路电性连接，所述高压包驱动电路与采集电路电性连接，所述采集电路与信号处理电路电性连接，所述信号处理电路与主控电路电性连接；
所述主控电路包括可生成两路PWM信号的主控芯片，所述主控芯片的两路PWM信号通过PWM调节电路去调节高压包驱动电路的正负离子产生量的比例；
所述PWM调节电路包括光电耦合器U21和光电耦合器U24，所述光电耦合器U21的一脚连接有电阻R83，所述光电耦合器U21的三脚连接有电阻R87，所述光电耦合器U24的一脚连接有电阻R99，所述光电耦合器的三脚连接有电阻R100，所述电阻R83和电阻R99的一端分别与主控芯片连接，所述电阻R87和电阻R100的一端分别与高压包驱动电路连接；
所述采集电路包括采集片J2、可将离子量积分在电容上的积分电路、芯片保护电路和可还原高压输出波形的IV转换电路，所述采集片J2与积分电路电性连接，所述积分电路与芯片保护电路电性连接，所述芯片保护电路与IV转换电路电性连接；
所述高压包驱动电路的输出端连接有带载放电针，所述高压包驱动电路产生±5KV的高压通过带载放电针，电离周边的空气，通过气体吹吹出，对离子辐射区内所带有物体表面上的静电进行中和，达到消除静电的目的；
所述积分电路由磁珠FB16、电容C79、电阻R50、电容C55、电阻R55和电容C56组成，所述电容C79、电容C55、电阻R55和电容C56依次并联，所述电阻R50连接在电容C79和电容C55之间，且所述磁珠FB16的一端与电容C79和电阻R50的连接端连接，所述磁珠FB16的另一端与采集片J2连接；
所述芯片保护电路由稳压二极管ZD3、稳压二极管ZD61和电容C65组成，所述稳压二极管ZD3和稳压二极管ZD61串联，所述电容C65并联在呈串联设置的稳压二极管ZD3和稳压二极管ZD61的一侧，且所述电容C65与稳压二极管ZD3的连接端与电容C56和电阻R55的连接端连接；
所述IV转换电路由磁珠FB15、电阻R51、电容C57、电容C51、电阻R48和放大器U15B组成，所述电容C51的两端分别与放大器U15B的六脚与七脚连接，所述放大器U15B的六脚分别与电容C57和电阻R51的一端连接，所述电阻R51的一端分别与磁珠FB15和电阻R48的一端连接，所述电阻R48的另一端与放大器U15B的七脚连接，所述磁珠FB15的一端与稳压二极管Z3和电容C65的连接端连接；
所述信号处理电路包括同相放大电路和加法器电路，所述同相放大电路与加法器电路电性连接，所述同相放大电路主要由电阻R49、电阻R52、电阻R58、电容C22、电阻R68和放大器U15A组成，所述电容C22的两端分别与放大器U15A的一脚和二脚连接，所述电阻R49与电阻R58的一端连接，所述电阻R58的一端连接有电容C58，所述电容C58的一端分别与放大器U15A的一脚和电阻R52连接，所述电阻R68的一端与电容C22的一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用于离子风棒带自平衡的电路，其特征在于：所述主控芯片设置为STM32芯片，所述主控芯片包括Po_pKvOut引脚、Po_nKvOut引脚和ESD_ADC2引脚，所述Po_pKvOut引脚和Po_nKvOut引脚分别与电阻R83和电阻R99的一端连接，所述ESD_ADC2引脚用于接收检测离子平衡度的数据，经过算法判断，调整PWM的占空比。
3.根据权利要求1所述的一种应用于离子风棒带自平衡的电路，其特征在于：所述电阻R83和电阻R87组成一路限流电路，所述电阻R99和电阻R100组成另一路限流电路，所述光电耦合器U21和光电耦合器U24的四脚均接5V电源，所述光电耦合器U21和光电耦合器U24的二脚均接地。
4.根据权利要求1所述的一种应用于离子风棒带自平衡的电路，其特征在于：所述高压包驱动电路的输入端设置有VCC供电脚、GND接地脚、pPwm正PWM调节脚和nPwm负PWM调节脚，所述pPwm正PWM调节脚与电阻R87的另一端连接，所述nPwm负PWM调节脚与电阻R100的另一端连接。
5.根据权利要求1所述的一种应用于离子风棒带自平衡的电路，其特征在于：所述加法器电路包括芯片U17、电阻R53、二极管D2、电容C64和电阻R62，所述电阻R62和电容C64并联在芯片U17的一脚，且所述电阻R62和电容C64的连接端与二极管D2连接，所述二极管D2的一端通过电阻R53与放大器U15A的一脚连接。
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