CN205199870U - 一种用于超声清洗装置的超声波发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于清洗装置的超声波发生器，属于超声波技术领域。本实用新型解决了现有技术中超声波发生器输出功率不恒定的问题。本用于清洗装置的超声波发生器包括用于设定超声波发生器的功率和频率工作范围的输入单元、用于根据输入单元输入的指令调整PWM信号输出频率的控制单元、用于将所述控制单元输出的PWM信号进行功率放大和逆变的功率发生单元和用于接收功率发生单元输出的电信号并将该电信号转换为超声波的匹配单元，输入单元、控制单元、功率发生单元和匹配单元依次电性连接，此外还包括一采样单元，采样单元的输入端与匹配单元电芯连接，采样单元的输出端与控制单元电性连接。本超声波发生器输出功率恒定，控制精准，频率调整平缓。

Description

一种用于超声清洗装置的超声波发生器

技术领域

本实用新型属于超声波技术领域，涉及一种用于超声清洗装置的超声波发生器。

背景技术

超声波技术的应用大致可以分为两类：其中需要较大功率或相当大功率的超声波，利用超声波反射、折射、聚束及定向等特性实现物体或物体变化的功率应用称为功率超声，另一类利用超声波采集信息，获得信息应用，称为检测超声。

特别是功率超声，其应用十分广泛。如超声清洗，超声焊接到超声加工，超声医疗等，取得良好的社会效益和经济效益。超声清洗装置通常有超声波发生器和清洗槽组成。

但是，目前用于超声波清洗行业的发生器大多工作在开环工作模式下，即超声波发生器的输出参数不能跟随清洗环境的改变而改变。尤其针对清洗水槽中清洗液温度、液位、以及本身清洗溶剂的变化，使整体的负载发生了变化。都将导致超声波发生器的输出功率发生很大的差异，从而导致清洗效果不稳定。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种用于超声清洗装置的超声波发生器，该超声波发生器所要解决的技术问题是：如何提高超声波发生器的功率输出稳定性。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于清洗装置的超声波发生器，所述超声波发生器包括用于设定超声波发生器的功率和频率工作范围的输入单元、用于根据输入单元输入的指令调整PWM信号输出频率的控制单元、用于将所述控制单元输出的PWM信号进行功率放大和逆变的功率发生单元和用于接收功率发生单元输出的电信号并将该电信号转换为超声波的匹配单元，所述输入单元、控制单元、功率发生单元和匹配单元依次电性连接，其特征在于，所述超声波发生器还包括一采样单元，所述采样单元的输入端与匹配单元电线连接，所述采样单元的输出端与控制单元电性连接。

在上述的一种用于清洗装置的超声波发生器中，所述采样单元包括电流互感器、电压互感器和乘法器电路，所述电流互感器采集匹配单元的电流信号并输入乘法器电路，所述电压互感器采集匹配单元的电压信号并输入乘法器电路，所述乘法器根据电流信号和电压信号得出相应的功率值反馈给控制单元。乘法器根据输入的电压和电流信号计算发生器输出的有功功率，控制单元通过AD端口采集反馈的功率值并和输入单元输入的功率对比，如果两个值不对等，控制单元通过调整PWM频率、输入功率和实际功率的对比再调整，逐渐逼近输入功率。

在上述的一种用于清洗装置的超声波发生器中，输入单元包括功能按键和显示器，所述功能按键与控制单元的I/O口连接，所述显示器通过SPI总线和控制单元通信。功能按键和显示器能够输入超声波功率、频率等的设定值，可以实现预置输出功率和实现恒定功率输出。

在上述的一种用于清洗装置的超声波发生器中，所述功率发生单元包括由MOS管和MOSFET组成的半桥逆变电路。

在上述的一种用于清洗装置的超声波发生器中，所述匹配单元包括由电感和换能器组成的谐振回路。

在上述的一种用于清洗装置的超声波发生器中，所述控制单元为单片机。作为优选，单片机可以选择DSPIC系列单片机。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

1.发生器恒定功率输出，可根据负载变化自动调整频率从而达到恒定的功率输出；

2.采用DSPIC系列单片机结合乘法器的一种数字化功率控制回路，电路简单、处理速度快，控制更加精准；

3.采用功率逐步逼近的控制方法，使在频率调整的过程中有平缓的过度过程。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本用于清洗装置的超声波发生器，超声波发生器包括用于设定超声波发生器的功率和频率工作范围的输入单元、用于根据输入单元输入的指令调整PWM信号输出频率的控制单元、用于将控制单元输出的PWM信号进行功率放大和逆变的功率发生单元和用于接收功率发生单元输出的电信号并将该电信号转换为超声波的匹配单元，输入单元、控制单元、功率发生单元和匹配单元依次电性连接，其特征在于，超声波发生器还包括一采样单元，采样单元的输入端与匹配单元电线连接，采样单元的输出端与控制单元电性连接。

其中，采样单元包括电流互感器、电压互感器和乘法器电路，电流互感器采集匹配单元的电流信号并输入乘法器电路，电压互感器采集匹配单元的电压信号并输入乘法器电路，乘法器根据电流信号和电压信号得出相应的功率值反馈给控制单元。乘法器根据输入的电压和电流信号计算发生器输出的有功功率，在本实施例中，乘法器采用Analog公司的AD633芯片,AD633芯片是一个功能完整的四象限模拟乘法器，包括高阻抗、差动X和Y输入和一个高阻抗求和输入。

输入单元包括功能按键和显示器，功能按键与控制单元的I/O口连接，显示器通过SPI总线和控制单元通信。功能按键和显示器能够输入超声波功率、频率等的设定值，可以实现预置输出功率和实现恒定功率输出。本实施例中，功能按键可以采用键盘，显示器为LCD显示器。此外，作为另一种优选方式，还可以采用触摸屏，这样能够集显示和功能按键于一体，结构简单，整体性好。

具体地，功率发生单元包括由MOS管和MOSFET组成的半桥逆变电路。

具体地，匹配单元包括由电感和换能器组成的谐振回路。需要指出的是，采集单元的电流互感器和电压互感器均连接在电感和换能器之间的节点上，这样能够准确的采集到匹配单元的电流、电压信号实际值，从而计算出实际功率值。

具体地，控制单元为单片机。在本实施例中，控制单元采用微芯公司的DSPIC系列单片机，DSPIC将高性能16位单片机的控制特点和DSP高速运算的优点相结合，为嵌入式系统设计提供了适合的，单芯片、单指令流的解决方案。同时DSPIC集成了I/O，PWM、SPI、AD、UART等多个外设接口，消除了目前类似设计中所需求的额外组成部分，从而减小了印制板空间，也降低了系统成本。

本实用新型的工作原理如下：

当本超声波发生器启动后，通过输入单元输入设定包含有本超声波发生器的输出功率、频率、发生器的启动和停止信息等预置值的指令，然后控制单元收到启动信号后根据输入单元输入的指令，先选择频率范围的中间频率并通过PWM信号传给功率发生单元，功率发生单元通过功率放大、逆变把信号送入匹配单元，匹配单元和清洗水槽组成一个谐振回路产生超声波进行清洗，同时通过采样单元采集匹配单元的电流、电压信号，并通过乘法器得出相应的功率值反馈给控制单元。控制单元通过AD端口采集反馈的功率值并和输入单元输入的功率对比。如果两个值不对等，控制单元通过调整输出的PWM频率。通过调整PWM频率、输入功率和实际功率的对比再调整，逐渐逼近输入功率，最终实现恒定功率输出。需要指出的是，PWM频率调整的最大范围为输入单元输入的频率范围。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种用于清洗装置的超声波发生器，所述超声波发生器包括用于设定超声波发生器的功率和频率工作范围的输入单元、用于根据输入单元输入的指令调整PWM信号输出频率的控制单元、用于将所述控制单元输出的PWM信号进行功率放大和逆变的功率发生单元和用于接收功率发生单元输出的电信号并将该电信号转换为超声波的匹配单元，所述输入单元、控制单元、功率发生单元和匹配单元依次电性连接，其特征在于，所述超声波发生器还包括一采样单元，所述采样单元的输入端与匹配单元电芯连接，所述采样单元的输出端与控制单元电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于清洗装置的超声波发生器，其特征在于，所述采样单元包括电流互感器、电压互感器和乘法器电路，所述电流互感器采集匹配单元的电流信号并输入乘法器电路，所述电压互感器采集匹配单元的电压信号并输入乘法器电路，所述乘法器根据电流信号和电压信号得出相应的功率值反馈给控制单元。

3.根据权利要求2所述的一种用于清洗装置的超声波发生器，其特征在于，输入单元包括功能按键和显示器，所述功能按键与控制单元的I/O口连接，所述显示器通过SPI总线和控制单元通信。

4.根据权利要求3所述的一种用于清洗装置的超声波发生器，其特征在于，所述功率发生单元包括由MOS管和MOSFET组成的半桥逆变电路。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种用于清洗装置的超声波发生器，其特征在于，所述匹配单元包括由电感和换能器组成的谐振回路。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种用于清洗装置的超声波发生器，其特征在于，所述控制单元为单片机。