CN204086856U - 一种自动扫频的超声波电源设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动扫频的超声波电源设备，其采用数字控制技术将自动扫频技术应用在磁滞超声电源设备上，并提供一个外部软件接口让用户根据实际使用需要来设定自动扫描的三个参数，即通过改变外部直流电源的工作频率来寻找最合适的电源工作频率给磁滞超声材料加入直流能源，以此提高超声材料的工作频率和超声清洗效果。本实用新型的使用用户可以方便用户根据具体环境来设定不同参数的自动扫频，其中数字控制系统使用TI公司的TMS320F28335芯片，外扩FLASH芯片来存储需要的频率数据，能非常方便的实现各种定时和频率给定功能。

Description

一种自动扫频的超声波电源设备

技术领域

本实用新型属于磁滞超声波技术领域，尤其涉及一种自动扫频的超声波电源设备。

背景技术

目前，扫频技术已经成功应用于其他类型的超速设备电源上，但是磁滞超声用电源由于其特有的等效电感特性，需要外接电容来实现提供谐振回路，其谐振频率是基本固定。所以一般都间隔一段固定时间后，在谐振回路中加一个直流脉冲电源给谐振回路提供能量。问题是：现有技术都是固定频率提供能量的。但是由于器件参数会发生变化，因此固定频率的直流脉冲电源不能满足谐振回路的能量需求，导致超声清洗效果不佳。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种自动扫频的超声波电源设备，其将自动扫频技术应用在磁滞超声电源设备上，通过改变外部直流电源的工作频率来寻找最合适的电源工作频率给磁滞超声材料加入直流能源，以此提高超声材料的工作频率和超声清洗效果。

本实用新型的自动扫频的超声波电源设备包括：供电变压器、整流电源、可控硅、可控硅驱动电路、数字控制板、上位机，其中上位机包括PC机和人机界面HMI产品；

供电变压器、整流电源、可控硅依次相接，用于为磁滞超声振子输出可控电源；

数字控制板、可控硅驱动电路、可控硅依次相接，用于控制可控硅在给定的工作频率下工作；

上位机与数字控制板连接，通过上位机修改自动扫描参数，数字控制板根据该自动扫描参数改变所述可控电源的工作频率，为可控硅提供变动的工作频率；

进一步的，

该数字控制板上自带FLASH芯片，该FLASH芯片用于记录自动扫描的工作频率；

PC机或HMI与数字控制电路板连接，用于通过该PC机或HMI手动更新所述工作频率，并将更新后的工作频率保存于所述FLASH芯片上；

所述工作频率包括：每次跳动频率数值a、频率变化的时间间隔b、频率输出的上限值c和下限值d。

有益效果在于：

1.本实用新型采用数字控制技术，提供一个外部软件接口，让用户根据实际使用需要来设定这三个参数，然后使用FLASH来存贮这些参数，作为下次运行的工作参数。因此，用户可以方便用户根据具体环境，来设定不同参数的自动扫频，以达到最好的清洁效果。

2.本实用新型使用TI公司的TMS320F28335芯片，可以方便的存储需要的频率数据；使用30M时钟，可以非常方便的实现各种定时和频率给定功能。

附图说明

图1是本实用新型的自动扫频的超声波电源设备的工作原理图；

图2是本实用新型的自动扫频的超声波电源设备的数字控制板与FLASH连接示意图；

图3是本实用新型的自动扫频的超声波电源设备的数字控制板和PC机连接示意图；

图4是本实用新型的自动扫频的超声波电源设备的可控硅接口示意图；

图5是本实用新型的自动扫频的超声波电源设备的接口软件使用界面示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种带自动扫频技术的基于可控硅出发的磁滞超声波电源。其通过对系统工作情况进行评估，在电源中加入自动扫频技术，改变加在磁滞超声材料直流能源的电源工作频率，从而提高磁滞超声材料的工作性能。

本实用新型的自动扫频的超声波电源设备，其包括：供电变压器、整流电源、可控硅、可控硅驱动电路、数字控制板、上位机，其中上位机包括PC机和人机界面HMI产品；

供电变压器、整流电源、可控硅依次相接，用于为磁滞超声振子输出可控电源；

数字控制板、可控硅驱动电路、可控硅依次相接，用于控制可控硅在给定的工作频率下工作；

上位机与数字控制板连接，通过上位机修改自动扫描参数，数字控制板根据该自动扫描参数改变所述可控电源的工作频率，为可控硅提供变动的工作频率；

进一步的，

该数字控制板上自带FLASH芯片，该FLASH芯片用于记录自动扫描的工作频率；

上位机与数字控制电路板通过SCI接口或CAN接口连接，用于通过该PC机或HMI手动更新所述工作频率，并将更新后的工作频率保存于所述FLASH芯片上；

所述工作频率包括：每次跳动频率数值a、频率变化的时间间隔b、频率输出的上限值c和下限值d；

其工作步骤如下：

通过上位机设置工作频率；

可控硅从频率输出的上限值c开始工作，工作一个b时间后，工作频率由c变为c+1*a，经过n个b时间后，工作频率由c变为c+n*a，直到工作频率变为下限值d，工作一个b时间后，工作频率由d变为d-1*a，经过n个b时间后，工作频率由c变为d-n*a，直到工作频率变为上限值b，如此往复工作。

本实用新型的自动扫频的超声波电源设备，其自动扫频技术需要三个参数：每次跳动频率数值；频率变化的时间间隔；频率输出的上限和下限值。扫频频率和定时器精度设定：采用TI公司的数字控制板(DSP)TMS320F28335，外部时钟30M，分频后内部时钟为150M，用来作为外部脉冲工作设定频率的时钟为37.5M，在输出电源频率范围为10-20KHz内，其精度可以达到0.01Hz。也就是可以非常精确的对外部磁滞超声材料特性进行扫频测试。

本实用新型采用数字控制技术，提供一个外部软件接口，从PC机或者其他HMI设备上来修改和设定工作频率。让用户根据实际使用需要来设定这三个参数，方便用户使用，通信接口使用SCI和CAN。如图5所示。由于使用了数字控制系统，相比模拟系统而言，其频率精度不受温度或者器件老化的影响，控制非常精确。同时DSP的内部定时器可以设置的重复周期值从1us到10s，其计时精度可以达到1us。

然后使用数字控制技术实现上述功能参数的设定和存储。提供上位机接口软件，可以方便用户输入上述接口参数。下位机则使用FLASH来存储参数，DSP每次运行时都从FLASH中读取上述参数来运行，然后自动在给定的频率范围内，按照规定的频率间隔改变输出的电源频率。用户可以方便用户根据具体环境，来设定不同参数的自动扫频，以达到最好的清洁效果。DSP外接FLASH芯片，可以存储上述参数。当系统正常运行时，则可以从FLASH中将参数读出到RAM中，下次运行时就按照读出的参数来控制程序的运行流程。如图2所示。

DSP通过MAX232接口转换芯片与PC机相接，在PC机上开发专用的软件，方便用户根据需要来修改运行参数，修改后的参数通过PC机的串行口发送到下位的DSP芯片，存储在FLASH芯片中。如图3所示。

设计可控硅驱动电路驱动可控硅，效果较佳的设计高频脉冲变压器接口电路来驱动可控硅。DSP的PWM脉冲输出连接高频脉冲变压的前端，其后端则驱动可控硅。如图4所示。

具体使用方式如下，用户可以在软件界面上输入参数：

扫频频率上限(UpperFreq)：6kHz；

扫频频率下限(CutoffFreq)：20kHz；

扫频的跳动频率值(HopFreq):500Hz；

调频时间(FreqHopTime):100ms；

也就是超声波会在6kHz的频率点上工作100ms,然后下一次工作频率为6k+500Hz,工作100ms，如此下去直到工作频率20k Hz,工作100ms秒后，工作频率则自动减小为20k-500Hz,一直减小到6kHz。如此往复工作。

这样超声波的工作频率就在一个很宽的范围内变动，达到可以清洗各种不同污垢的目的。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种自动扫频的超声波电源设备，其特征在于，包括：供电变压器、整流电源、可控硅、可控硅驱动电路、数字控制板、上位机，其中上位机包括PC机和人机界面HMI产品；

供电变压器、整流电源、可控硅依次相接，用于为磁滞超声振子输出可控电源；

数字控制板、可控硅驱动电路、可控硅依次相接，用于控制可控硅在给定的工作频率下工作；

上位机与数字控制板连接，通过上位机修改自动扫描参数，数字控制板根据该自动扫描参数改变所述可控电源的工作频率，为可控硅提供变动的工作频率；

进一步的，

该数字控制板上自带FLASH芯片，该FLASH芯片用于记录自动扫描的工作频率；

PC机或HMI与数字控制电路板连接，用于通过该PC机或HMI手动更新所述工作频率，并将更新后的工作频率保存于所述FLASH芯片上；

所述工作频率包括：每次跳动频率数值a、频率变化的时间间隔b、频率输出的上限值c和下限值d。