[發明專利]一種超聲波發生器控制板卡

在審

• 申請號: 201810096411.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108287507A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 周宏建;鄧衛平;石新華;段忠福
• 申請（專利權）人: 上海驕成機電設備有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明公開了一種超聲波發生器控制板卡，包括控制電路板，控制電路板上設有控制芯片、AD轉換模塊、信號調理模塊、電源模塊、PWM控制模塊、輸入輸出信號接口模塊和輸入輸出緩沖模塊，信號調理模塊通過AD轉換模塊連接控制芯片，控制芯片分別連接PWM控制模塊和輸入輸出信號接口模塊，電源模塊分別連接AD轉換模塊和輸入輸出信號接口模塊，PWM控制模塊和輸入輸出信號接口模塊連接輸入輸出緩沖模塊，本發明結構原理簡單，只采用一顆單片機控制芯片加上簡單的外圍電路，即可實現超聲波發生器的所有的核心采樣、計算和控制功能，既降低了電路成本和復雜度，也降低了編程和調試的難度。

技術領域

本發明涉及超聲波控制技術領域，具體為一種超聲波發生器控制板卡。

背景技術

超聲波發生器控制板卡是超聲波發生器的核心板卡，主要功能是采集超聲波換能器的驅動電壓、電流模擬信號，并快速計算電壓電流的相位差，然后在15～70kHz的范圍內實現小于1Hz分辨率的脈寬調制(PWM)頻率調節和占空比調節，以控制其后端的橋式逆變電路。受限于模數轉換(ADC)的通道數量、采樣速度，以及PWM的頻率調節分辨率和占空比調節分辨率，目前市場上的超聲波發生器控制板卡主要采用單片機、FPGA芯片混合使用的設計方案,該方案使用了單片機的內置ADC或外圍ADC采樣電路實現采樣和計算，使用FPGA芯片實現PWM頻率和占空比調節。單片機、FPGA芯片混合使用的設計方案在設計過程中存在芯片成本高、電路設計復雜、單片機和FPGA芯片單獨編程、調試難度較高的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超聲波發生器控制板卡，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種超聲波發生器控制板卡，包括控制電路板，所述控制電路板上設有控制芯片、AD轉換模塊、信號調理模塊、電源模塊、PWM控制模塊、輸入輸出信號接口模塊和輸入輸出緩沖模塊，所述信號調理模塊通過AD轉換模塊連接控制芯片，所述控制芯片分別連接PWM控制模塊和輸入輸出信號接口模塊，所述電源模塊分別連接AD轉換模塊和輸入輸出信號接口模塊，所述PWM控制模塊和輸入輸出信號接口模塊連接輸入輸出緩沖模塊，所述電源模塊還連接3.3V供電電源，所述3.3V供電電源連接輸入輸出緩沖模塊，還包括15V和5V供電電源，所述15V和5V供電電源分別連接信號調理模塊和輸入輸出緩沖模塊。

優選的，所述信號調理模塊包括運算放大器A和運算放大器B，所述運算放大器A正極輸入端分別連接電阻B一端和電容B一端，電容B另一端接地；所述電阻B另一端連接電阻A一端，電阻A另一端連接信號輸入端，所述運算放大器A負極輸入端分別連接電容A一端和輸出端，所述電容A另一端連接電阻A和電阻B之間的節點；所述運算放大器A輸出端連接電阻C一端，所述電阻C另一端分別連接電阻D一端和運算放大器B正極輸入端，所述電阻D另一端接地，所述運算放大器B負極輸入端分別連接電阻E一端和電阻F一端，電阻E另一端接地，電阻F另一端連接運算放大器B輸出端和信號輸出端。

優選的，所述輸入輸出信號接口模塊包括RS232接口電路、CAN總線接口電路、RS485電路。

優選的，所述控制芯片信號采用型號為TMS320F28069的單片機芯片。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明結構原理簡單，只采用一顆單片機控制芯片加上簡單的外圍電路，即可實現超聲波發生器的所有的核心采樣、計算和控制功能，既降低了電路成本和復雜度，也降低了編程和調試的難度。

(2)本發明采用的信號調理模塊抗干擾能力強，實現對模擬信號的優化；能夠縮短信號傳輸距離，降低故障率，提高了信號傳輸效率。

附圖說明

圖1為本發明整體結構示意圖；

圖2為本發明信號調理模塊原理圖。

具體實施方式