一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统技术方案

本发明专利技术公开了一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统，整个系统由4个部分组成，包括：由MCU处理器、ASIC芯片和外围电路组成的驱动部分；由超声波清洗振盒和超声波清洗槽组成的功率部分；由采样电路和报警电路组成的保护部分；由触摸屏组成的交互部分。驱动部分控制整个超声波清洗系统工作，功率部分将驱动部分的电源输出信号作用在超声波清洗振盒两端，保护部分当出现异常情况时进行保护，交互部分由触摸屏构成。本发明专利技术当发生过压、过流和过温情况时能够做出快速反应，系统的可靠性和安全性大大提高，并使得输出到超声波清洗振盒的正弦交流信号能实时改变，让清洗槽中的超声波场分布更加均匀，清洗效果更好。清洗效果更好。清洗效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统


[0001]本专利技术涉及超声波清洗
，尤其涉及一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统。

技术介绍

[0002]超声清洗技术的原理为利用超声波振动清洗剂，在清洗剂里产生密集细微的气泡，当气泡触碰到被清洗物发生破裂时，储存在气泡中的能量被释放，将物件表面的污渍带走。相比于传统的清洗方式，超声波清洗在各个方面都有较大优势。一方面，对形状和结构复杂的工件，传统清洗方式不能做到清洗到工件的所有地方，而使用超声波清洗，只要将工件放入清洗液中，就能够将工件的每一个角落清洗干净。另一方面，超声波清洗大大减少了人工清洗所需要的人员数量和清洗时间，提高了清洗效率。随着科学技术的发展，超声波清洗技术在各个行业都得到了广泛的应用。
[0003]目前，超声波清洗的振盒一般都是将多个同一批次的功率为几十瓦的超声换能器并联在一起，通过螺丝加粘连剂的方式固定。而由于螺丝紧固力不同、粘连剂用量不同、各个换能器出厂性能差异等原因，会导致每个换能器的谐振频率不是在一个相同的频率点上。同时，在实际工作过程中，清洗物件、清洗液种类等因素也都会影响换能器的谐振频率，从而使超声波清洗振盒的匹配频率在一个范围内变化。
[0004]现有的超声波清洗机电源很多选择使用单一频率的正弦波激励来驱动超声波清洗振盒。显然若以这种方式驱动很难和超声波清洗振盒进行高效及时的频率匹配，从而会导致超声波清洗机电源的工作效率低下、换能器振子和电路发热严重、清洗效果差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统，解决了上述现有技术中超声波清洗电源工作效率低导致清洗效果差的问题。
[0006]本专利技术能够输出实时变化频率的正弦交流信号到超声波清洗振盒，和一般的输出单一频率的超声波清洗机电源相比，能够使清洗更加均匀、清洗效果更好；该专利技术根据清洗器件的不同，由实际情况，可以手动调节超声电源的输出功率，较一般的超声清洗机取得了节省能耗的同时兼顾清洗效果的功效；本专利技术带有保护电路，能够实时监测自身电流、电压和温度情况，对于过流、过压和过温情况能够及时关断输出，起到保护电路的作用。
[0007]本专利技术提供的技术方案为：整个系统由4个部分组成，包括：1.由MCU处理器、ASIC芯片和外围电路组成的驱动部分；2.由超声波清洗振盒和超声波清洗槽组成的功率部分；3.由采样电路和报警电路组成的保护部分；4.由触摸屏组成的交互部分。
[0008]驱动部分控制整个超声波清洗系统工作，包括输出正弦波激励到超声波清洗振盒、调整功率输出、判断报警条件等。功率部分将驱动部分的电源输出信号作用在超声波清洗振盒两端，以超声波的形式传导至清洗槽中的清洗介质中，清洗介质产生空化作用，从而
除去清洗槽中的被清洗物件上的污渍。保护部分通过采样电路采集超声波清洗振盒两端的电压电流信号，通过温度传感器获得电路中易升温器件的温度，监测超声波清洗系统中易升温器件的过温、超声波清洗振盒的过流和过压情况，当出现异常情况时进行保护。保护部分会将采集到的数据发送到驱动部分的MCU处理器，MCU处理器再做出对应的保护动作，同时将保护类型显示在交互部分的触摸屏上。操作人员可以通过触摸屏来设定保护电路的阈值。
[0009]进一步说，驱动部分包括最小控制系统电路、整流滤波电路、移相全桥驱动电路、DDS信号发生电路、全桥逆变电路、匹配电路。其中最小控制系统电路由MCU处理器构成，用来接收各采样电路反馈信号并作出反应，同时控制DDS信号发生电路输出各种频率的信号；整流滤波电路将220V交流市电变为310V的直流电，为全桥逆变电路提供驱动电源；DDS电路为移相全桥驱动电路提供同步时钟信号；在DDS电路提供同步时钟信号后，移相全桥驱动电路会使用ASIC芯片产生四路PWM驱动信号；全桥逆变电路把来自移相全桥驱动电路的四路PWM信号经IGBT开关管全桥整合为占空比可调的交变PWM信号；匹配电路起到了调谐以及滤波的作用，把全桥逆变输出的交变PWM信号转化为正弦交流信号，驱动超声波清洗振盒工作。
[0010]进一步说，驱动部分的MCU处理器通过SPI的通信方式与DDS信号发生电路进行串行数据通信，MCU处理器间隔固定的时间发送相应的频率数据给DDS信号发生电路，DDS信号发生电路能够实时响应，输出对应频率的信号，而最终输出到超声波清洗振盒的正弦交流信号与该信号的频率相同。
[0011]进一步说，功率部分的超声波清洗振盒里包含由m个超声波换能器组成的超声波换能器阵列。超声波清洗振盒位于超声波清洗槽内，当超声波清洗振盒收到驱动信号时，会在清洗槽内形成超声波场，产生大量密集的小气泡，即超声波的空化作用。
[0012]进一步说，保护部分中，采样电路分为逆变电路温度采集电路和换能器电压电流采样电路，分别采集全桥逆变电路中IGBT开关管的温度和超声波清洗振盒两端的电压电流信号。采样电路采集的信号被发送至驱动部分的MCU处理器，当各信号超出一定阈值时，MCU处理器做出保护反应；报警电路由蜂鸣器和LED组成，在过流、过压和过温任一情况发生时发出声光报警。
[0013]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：较之于一般的纯硬件超声波清洗设备，本专利技术提出的一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统采用数字化设计，并通过各种信号监测电路，当发生过压、过流和过温情况时能够做出快速反应，系统的可靠性和安全性大大提高。
[0014]较之于一般的输出单一频率的超声波清洗设备，本专利技术通过MCU处理器实时改变DDS信号发生电路输出的信号频率，从而使最终输出到超声波清洗振盒的正弦交流信号也能实时改变，能够让清洗槽中的超声波场分布更加均匀，清洗效果更好。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的系统框图；图2为本专利技术的超声波清洗振盒示意图；图3为本专利技术保护和报警工作流程图。
具体实施方式
[0016]为进一步阐述本专利技术的内容，结合实施例对本专利技术作详细描述。
[0017]本专利技术涉及的一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统的整体工作示意图如图1和图2所示，包括以下内容：一种能够实时变化频率的超声波清洗系统由4个部分组成：1.由MCU处理器、ASIC芯片和外围电路组成的驱动部分；2.由超声波清洗振盒和超声波清洗槽组成的功率部分；3.由采样电路和报警电路组成的保护部分；4.由触摸屏组成的交互部分。系统框图如图1所示。
[0018]1.驱动控制部分驱动部分的MCU处理器、ASIC芯片经外围电路获取电源，输出频率实时变化的正弦波信号；接收各采样电路反馈信号，判断报警条件；根据各种不同的清洗物体，手动调节功率输出。
[0019]驱动部分包括MCU处理器、整流滤波电路、移相全桥驱动电路、DDS信号发生电路、全桥逆变电路、匹配电路。MCU处理器构成最小控制系统电路，用来控制DDS信号发生电路的频率以及对各类反馈信号做出反应；整流滤波电路由整流桥和大电容组成，能够将220V交流市电变为310本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统，其特征在于，所述系统由四个部分组成，包括：由MCU处理器、ASIC芯片和外围电路组成的驱动部分；由超声波清洗振盒和超声波清洗槽组成的功率部分；由采样电路和报警电路组成的保护部分；由触摸屏组成的交互部分；所述驱动部分控制整个超声波清洗系统工作；所述功率部分将驱动部分的电源输出信号作用在超声波清洗振盒两端，以超声波的形式传导至清洗槽中的清洗介质中，使得清洗介质产生空化作用；所述保护部分通过采样电路采集超声波清洗振盒两端的电压电流信号，通过温度传感器获得电路中易升温器件的温度；所述交互部分在触摸屏上显示相关信息，并通过触摸屏设定保护电路的阈值。2.根据权利要求1所述的一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统，其特征在于，所述驱动部分的MCU处理器、ASIC芯片经外围电路获取电源，输出频率实时变化的正弦波信号；接收各采样电路反馈信号，判断报警条件；根据各种不同的清洗物体，手动调节功率输出。3.根据权利要求2所述的一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统，其特征在于，所述驱动部分包括最小控制系统电路、整流滤波电路、移相全桥驱动电路、DDS信号发生电路、全桥逆变电路、匹配电路。4.根据权利要求3所述的一种能够实时变化频率的智能超声波清洗系统，其特征在于，所述最小控制系统电路由MCU处理器构成，用于接收各采样电路反馈信号并作出反应，同时控制DDS信号发生电路输出各种频率的信号；所述整流滤波电路将220V交流市电变为310V的直流电，为全桥逆变电路提供驱动电源；所述DDS电路为移相全桥驱动电路提供同步时钟信号；所述移相全桥驱动电路在DDS电路提供同步时钟信号后，使用ASIC芯片产生四路PWM驱动信号；所述全桥逆变电路把来自移相全桥驱动电路的四路PWM信号，经IGBT开关管全桥整合为占空比可调的交变PWM信号；所述匹配电路把全桥逆变输出的交变PWM...

【专利技术属性】
技术研发人员：董林玺，崔凯特，黄一马，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：