[發(fā)明專利]數(shù)字化全智能超聲波發(fā)生器及其自動(dòng)對(duì)頻方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210439564.6
• 申請(qǐng)日: 2012-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102969977A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳彪;歐陽(yáng)春柏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吳彪
• 主分類號(hào): H03B28/00
• 分類號(hào): H03B28/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 任海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能超聲波發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前市面上的傳統(tǒng)超聲波電源具有如下缺點(diǎn)，如圖?1所示：（1）其啟動(dòng)采用晶體管模擬放大器OTL/OCL線路，通過(guò)自激振蕩產(chǎn)生超聲波。這種諧振頻率的啟動(dòng)依靠振蕩線路的自激時(shí)，受零件誤差和外圍條件的影響有時(shí)自激不可靠，振動(dòng)不起來(lái)，需要反復(fù)開(kāi)關(guān)機(jī)。（2）超聲波電源一般通過(guò)額外產(chǎn)生的鋸齒波來(lái)平衡設(shè)備頻率的漂移，設(shè)備諧振起來(lái)后，工作頻率在一定范圍內(nèi)來(lái)回變大變小，由于頻率變化范圍是由線路事先決定好的，這樣一來(lái)，工作頻率在大多數(shù)時(shí)間段內(nèi)都是偏離真正的諧振點(diǎn)，不在諧振點(diǎn)工作時(shí)，往往造成功耗浪費(fèi)，效率降低。另外，工作頻率忽大忽小，機(jī)械振動(dòng)也就會(huì)忽大忽小，導(dǎo)致工作效果不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品質(zhì)量。（3）?自激振蕩產(chǎn)生的超聲波屬于模擬線路控制，受零件本身誤差影響較大，不利于批量穩(wěn)定生產(chǎn)。（4）?受模擬量采樣和控制的限制，不利于實(shí)現(xiàn)整機(jī)的智能化自動(dòng)控制?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠自動(dòng)掃描設(shè)備最佳諧振頻率工作點(diǎn)并全范圍跟蹤諧振頻率點(diǎn)變化進(jìn)行自適應(yīng)、自調(diào)整的數(shù)字化全智能超聲波發(fā)生器。

????本發(fā)明的技術(shù)方案如下：數(shù)字化全智能超聲波發(fā)生器，包括依次連接的電源整流濾波模塊、超聲波輸出模塊及換能器，還包括控制模塊和超聲波源頻率產(chǎn)生模塊、超聲波功率器件控制模塊；?所述控制模塊控制超聲波源頻率產(chǎn)生模塊產(chǎn)生超聲波原頻率信號(hào)，該原頻率信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)死區(qū)時(shí)間發(fā)生模塊處理后輸出給超聲波功率器件控制模塊，再由超聲波功率器件控制模塊輸出給超聲波輸出模塊。

優(yōu)選的，所述控制模塊包括微處理器及與微處理器連接的聯(lián)機(jī)通信電路和PLC外設(shè)信號(hào)接口電路；所述控制模塊還包括與微處理器連接的顯示電路和鍵盤(pán)電路。

具體的，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)死區(qū)時(shí)間發(fā)生模塊包括專用雙端脈沖調(diào)制器件,其內(nèi)部集成誤差放大器、脈寬比較器、基準(zhǔn)電壓源及輸出電路，專用雙端脈沖調(diào)制器件CT端和FB端接超聲波源頻率產(chǎn)生模塊，死區(qū)時(shí)間控制輸入端CONT接上固定電壓即在輸出脈沖上產(chǎn)生附加死區(qū)時(shí)間的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)E1、E2輸出給超聲波功率器件控制模塊。

優(yōu)選的，所述的數(shù)字化全智能超聲波發(fā)生器，進(jìn)一步包括功率器件保護(hù)模塊，所述功率器件保護(hù)模塊包括過(guò)流保護(hù)直流偏置電路、過(guò)壓保護(hù)電路、過(guò)溫保護(hù)電路、漏電/短路保護(hù)電路；所述功率器件保護(hù)模塊與超聲波輸出模塊連接，同時(shí)與控制模塊連接將故障保護(hù)信息傳輸給控制模塊。

本發(fā)明還提供一種數(shù)字化全智能超聲波發(fā)生器自動(dòng)對(duì)頻方法，包括寬頻快速頻率掃描的步驟及窄頻精準(zhǔn)頻率掃描的步驟。

所述寬頻快速頻率掃描方式如下：在可以預(yù)期的系統(tǒng)允許的工作最大工作頻率范圍內(nèi)，以特定的頻率掃描步長(zhǎng)進(jìn)行掃頻，并采樣諧振回路電流數(shù)據(jù)；對(duì)采樣到的電流數(shù)據(jù)利用數(shù)學(xué)分析方法去除異樣點(diǎn)，再采用移動(dòng)平均法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，最后利用一階導(dǎo)數(shù)為零的數(shù)學(xué)分析原理，得到數(shù)據(jù)曲線拐點(diǎn)；??通過(guò)比較拐點(diǎn)數(shù)據(jù)得到拐點(diǎn)數(shù)據(jù)絕對(duì)值的最大值點(diǎn)即為諧振點(diǎn)，微處理器記憶并儲(chǔ)存此諧振點(diǎn)參數(shù)。

所述窄頻精準(zhǔn)頻率掃描的方式如下：以寬頻快速頻率掃描得到的諧振點(diǎn)為基準(zhǔn)參數(shù)，在可以預(yù)期的系統(tǒng)工作時(shí)的最大頻率漂移范圍內(nèi)，以特定的頻率跟蹤步長(zhǎng)進(jìn)行掃頻，并采樣諧振回路電流數(shù)據(jù)；對(duì)采樣到的電流數(shù)據(jù)利用數(shù)學(xué)分析方法去除異樣點(diǎn)，再采用移動(dòng)平均法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，最后利用一階導(dǎo)數(shù)為零的數(shù)學(xué)分析原理，得到數(shù)據(jù)曲線拐點(diǎn)；通過(guò)比較拐點(diǎn)數(shù)據(jù)得到拐點(diǎn)數(shù)據(jù)絕對(duì)值的最大值點(diǎn)即為諧振點(diǎn)，微處理器記憶并儲(chǔ)存此諧振點(diǎn)參數(shù)，并在此諧振點(diǎn)駐點(diǎn)工作。

應(yīng)用時(shí)，所述寬頻快步頻率掃描用于超聲波設(shè)備第一次使用或超聲波配置有重大改變時(shí)使用；所述窄頻精準(zhǔn)頻率掃描在超聲波設(shè)備每次開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí)使用。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的數(shù)字化全智能超聲波發(fā)生器自動(dòng)對(duì)頻方法，還包括駐點(diǎn)工作時(shí)全范圍跟蹤諧振頻率的步驟，其實(shí)現(xiàn)方式為：

在同一諧振點(diǎn)工作時(shí)，每隔固定時(shí)間間隔對(duì)諧振回路的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行一輪采樣；每輪采樣中，均多次采樣諧振回路的電流數(shù)據(jù)，并對(duì)采樣到的電流數(shù)據(jù)利用數(shù)學(xué)分析方法去除異樣點(diǎn)，再采用四項(xiàng)移動(dòng)平均法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，作為該頻點(diǎn)的諧振回路電流采樣值儲(chǔ)存；然后將當(dāng)前諧振回路電流采樣值與前次諧振回路電流采樣值進(jìn)行比較，如果當(dāng)前諧振回路電流采樣值變大，則控制下一工作頻率點(diǎn)與上一次頻率變化方向一致；如果當(dāng)前諧振回路電流采樣值變小，則控制下一工作頻率點(diǎn)與上一次頻率變化方向相反；如果當(dāng)前諧振回路電流采樣值無(wú)變化，則按原諧振點(diǎn)頻率繼續(xù)駐點(diǎn)工作。