[實(shí)用新型]一種凹面超聲陣列的無(wú)容器懸浮控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821601049.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208654605U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王英偉;李新波;賈云龍;王宇坤;劉國(guó)君;吳越;于曉輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 長(zhǎng)春市吉利專(zhuān)利事務(wù)所 22206
• 代理人: 李曉莉

1.一種凹面超聲陣列的無(wú)容器懸浮控制裝置，其特征在于，包括：電源模塊、控制模塊、陣元驅(qū)動(dòng)模塊及超聲波相控陣列模塊，

所述電源模塊的電源輸出端與控制模塊及陣元驅(qū)動(dòng)模塊的電源輸入端連接，電源模塊用于向控制模塊及陣元驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)電壓，以便驅(qū)動(dòng)控制模塊及陣元驅(qū)動(dòng)模塊；

所述控制模塊的信號(hào)輸出端與陣元驅(qū)動(dòng)模塊的信號(hào)輸入端相連，控制模塊用于生成脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，該脈沖寬度調(diào)制信號(hào)作為超聲振動(dòng)單元的原始激勵(lì)信號(hào)；

所述陣元驅(qū)動(dòng)模塊用于接收控制模塊發(fā)出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，并將其放大后發(fā)送給超聲波相控陣列模塊，以便超聲波相控陣列模塊中的超聲振動(dòng)單元滿足啟動(dòng)電壓，從而產(chǎn)生駐波聲場(chǎng)；

所述超聲波相控陣列模塊包括上凹球面殼體、下凹球面殼體、支撐架及超聲振動(dòng)單元，上凹球面殼體及下凹球面殼體呈正對(duì)平行布置且通過(guò)支撐架固定連接，上凹球面殼體及下凹球面殼體的凹面上均設(shè)置有超聲振動(dòng)單元；所述超聲振動(dòng)單元由三圈超聲換能器構(gòu)成，位于上凹球面殼體的所有超聲換能器的輸入引腳串聯(lián)在一起形成第一路信號(hào)輸入端，輸出引腳串聯(lián)在一起形成第二路信號(hào)輸入端，位于下凹球面殼體的所有超聲換能器的輸入引腳串聯(lián)在一起形成第三路信號(hào)輸入端，輸出引腳串聯(lián)在一起形成第四路信號(hào)輸入端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凹面超聲陣列的無(wú)容器懸浮控制裝置，其特征在于，三圈超聲換能器中最內(nèi)圈布置有6個(gè)超聲換能器，中間圈布置有12個(gè)超聲換能器，最外圈布置有18個(gè)超聲換能器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種凹面超聲陣列的無(wú)容器懸浮控制裝置，其特征在于，所述超聲換能器的型號(hào)為MA40S4S。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種凹面超聲陣列的無(wú)容器懸浮控制裝置，其特征在于，所述電源模塊包括直流穩(wěn)壓電路和降壓穩(wěn)壓電路；直流穩(wěn)壓電路包括變壓器、四只整流二極管1N4007構(gòu)成的橋式整流電路、電解電容C1、電解電容C2及線性穩(wěn)壓器LM78H12，變壓器用于將幅值為220V的正弦波交流電降至幅值為14V的正弦波交流電，橋式整流電路的輸入端與變壓器的輸出端連接，橋式整流電路的輸出端與線性穩(wěn)壓器LM78H12連接；所述電解電容C1與橋式整流電路并聯(lián)，同時(shí)電解電容C1的正極與線性穩(wěn)壓器LM78H12的輸入端通過(guò)電線連接；所述電解電容C2的正極與線性穩(wěn)壓器LM78H12的輸出端通過(guò)電線連接，電解電容C2的負(fù)極與線性穩(wěn)壓器LM78H12的GND引腳通過(guò)電線連接；所述線性穩(wěn)壓器LM78H12用于輸出幅值為12V的直流電壓；降壓穩(wěn)壓電路包括正12V轉(zhuǎn)正5V轉(zhuǎn)換電路及濾波電路，正12V轉(zhuǎn)正5V轉(zhuǎn)換電路包括三端集成穩(wěn)壓芯片LM7805、陶瓷電容C3及保護(hù)二極管D2，陶瓷電容C3的一端與三端集成穩(wěn)壓芯片LM7805的電壓輸入端通過(guò)電線相連，陶瓷電容C3的另一端與三端集成穩(wěn)壓芯片LM7805的GND引腳通過(guò)電線相連；三端集成穩(wěn)壓芯片LM7805的電壓輸出端與保護(hù)二極管D2的正向輸入端通過(guò)電線相連；濾波電路包括陶瓷電容C4及電解電容C5，正12V轉(zhuǎn)正5V轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別與陶瓷電容C4的一端及電解電容C5的正極輸入端通過(guò)電線相連，三端集成穩(wěn)壓芯片LM7805的GND引腳與陶瓷電容C4的另一端通過(guò)電線相連，同時(shí)三端集成穩(wěn)壓芯片LM7805的GND引腳與電解電容C5的負(fù)極輸出端通過(guò)電線相連并連入GND接地端。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種凹面超聲陣列的無(wú)容器懸浮控制裝置，其特征在于，所述陣元驅(qū)動(dòng)模塊包括第一驅(qū)動(dòng)芯片MC34152、第二驅(qū)動(dòng)芯片MC34152、陶瓷電容C12、陶瓷電容C13、陶瓷電容C14及陶瓷電容C15，第一驅(qū)動(dòng)芯片MC34152及第二驅(qū)動(dòng)芯片MC34152的GND引腳通過(guò)電線相連，第一驅(qū)動(dòng)芯片MC34152及第二驅(qū)動(dòng)芯片MC34152的VCC引腳均接入電源模塊的12V直流電壓輸出端，陶瓷電容C12、陶瓷電容C13、陶瓷電容C14及陶瓷電容C15的一端通過(guò)電線與電源模塊的12V直流電壓輸出端相連，陶瓷電容C12、陶瓷電容C13、陶瓷電容C14及陶瓷電容C15的另一端均通過(guò)電線與GND接地端相連；第一驅(qū)動(dòng)芯片MC34152的輸出端與位于上凹球面殼體的超聲振動(dòng)單元的輸入端相連，第二驅(qū)動(dòng)芯片MC34152的輸出端與位于下凹球面殼體的超聲振動(dòng)單元的輸入端相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種凹面超聲陣列的無(wú)容器懸浮控制裝置，其特征在于，所述控制模塊包括ATmega328P芯片、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和電源電路，ATmega328P芯片的信號(hào)輸出端的ADCO/PCINT8及ADC1/PCINT9引腳與第一驅(qū)動(dòng)芯片MC34152的邏輯信號(hào)輸入端通過(guò)電線相連，ATmega328P芯片的信號(hào)輸出端的ADC2/PCINT10及ADC3/PCINT11引腳與第二驅(qū)動(dòng)芯片MC34152的邏輯信號(hào)輸入端通過(guò)電線相連，ATmega328P芯片的振蕩電路輸入引腳PB6與陶瓷電容C10通過(guò)電線相連，ATmega328P芯片的振蕩電路輸出引腳PB7與陶瓷電容C11通過(guò)電線相連，同時(shí)ATmega328P芯片的振蕩電路輸入引腳PB6和振蕩電路輸出引腳PB7之間連接有一個(gè)16Mhz的晶體振蕩器構(gòu)成時(shí)鐘電路；降壓穩(wěn)壓電路輸出5V直流電壓的引腳與極性電容C6、極性電容C7及極性電容C8通過(guò)電線相連構(gòu)成濾波電路；降壓穩(wěn)壓電路輸出5V直流電壓的引腳與阻值為1K歐姆電阻R1A的一端相連，電阻R1A的另一端與ATmega328P芯片的重置引腳PC6和SW按鍵相連接入GND引腳形成復(fù)位電路；參考電壓輸入引腳AREF與電容C9的一端通過(guò)電線相連，電容C9的另一端接入GND引腳；從機(jī)選擇引腳PB2和從機(jī)輸入引腳PB3通過(guò)電線相連，時(shí)鐘引腳PB5接入阻值為680歐姆的電阻R2A的一端，電阻R2A的另一端接入LED發(fā)光二極管的正極輸入端，LED的負(fù)極輸出端與GND引腳通過(guò)電線相連。