基于电流控制或相位监测的超声波发生器

技术领域

本发明涉及超声波发生器领域，尤其是基于电流控制或相位监测的超声波发生器。

背景技术

超声波发生器广泛应用于清洁、雾化、焊接等领域。传统的调谐方法通常依赖于复杂的反馈系统或手动试探，存在调谐效率低、稳定性差的问题。且超声振子在连续工作中，容易自身温度升高导致频率下降，如果超声发生器不能及时调整频率维持谐振，发热现象会进一步加剧，从而影响工作状态和工作寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决背景技术中描述的技术问题，本发明提供了一种基于电流控制或相位监测的超声波发生器。该发生器能自动判断并调整至谐振频率，无需复杂的反馈系统或手动试探。实时电流检测和试探性步进，调谐效率高且调谐过程稳定可靠。在待机状态下动态找到最佳频率，提高系统的一致性和稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于电流控制或相位监测的超声波发生器，包括微控制单元、电流采样放大模块、开关管驱动及控制模块、直流转交流模块、电压和电流相位采集模块，所述电流采样放大模块、开关管驱动及控制模块、电压和电流相位采集模块均电连接在微控制单元上，电流采样放大模块与开关管驱动及控制模块电连接，开关管驱动及控制模块与直流转交流模块电连接，直流转交流模块与电压和电流相位采集模块电连接。

具体地，所述微控制单元与工艺参数存储模块电连接。

具体地，所述电流采样放大模块包括电流信号采集模块和电流信号放大采集模块。

具体地，所述开关管驱动及控制模块包括待机和工作模式切换模块、集成电路U1、工作模式触发模块、报警电平输出模块、使能开启模块。

具体地，所述直流转交流模块与尖峰吸收模块电连接。

具体地，所述电压和电流相位采集模块包括采集并放大电流信号模块、采集并放大电压信号模块、相位分析输出模块。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于电流控制或相位监测的超声波发生器。该发生器能自动判断并调整至谐振频率，无需复杂的反馈系统或手动试探。实时电流检测和试探性步进，调谐效率高且调谐过程稳定可靠。在待机状态下动态找到最佳频率，提高系统的一致性和稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的微控制单元与工艺参数存储模块的电路图；

图3是本发明的电流采样放大模块的电路图；

图4是本发明的开关管驱动及控制模块的电路图；

图5是本发明的直流转交流模块与尖峰吸收模块的电路图；

图6是本发明的采集并放大电流信号模块的电路图；

图7是本发明的采集并放大电压信号模块的电路图；

图8是本发明的相位分析输出模块的电路图；

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

图1是本发明的结构框图；图2是本发明的微控制单元与工艺参数存储模块的电路图；图3是本发明的电流采样放大模块的电路图；图4是本发明的开关管驱动及控制模块的电路图；图5是本发明的直流转交流模块与尖峰吸收模块的电路图；图6是本发明的采集并放大电流信号模块的电路图；图7是本发明的采集并放大电压信号模块的电路图；图8是本发明的相位分析输出模块的电路图。

如附图1所示，一种基于电流控制或相位监测的超声波发生器，包括微控制单元、电流采样放大模块、开关管驱动及控制模块、直流转交流模块、电压和电流相位采集模块，所述电流采样放大模块、开关管驱动及控制模块、电压和电流相位采集模块均电连接在微控制单元上，电流采样放大模块与开关管驱动及控制模块电连接，开关管驱动及控制模块与直流转交流模块电连接，直流转交流模块与电压和电流相位采集模块电连接。

如附图2所示，微控制单元与工艺参数存储模块电连接。

如附图3所示，电流采样放大模块包括电流信号采集模块和电流信号放大采集模块。

如附图4所示，开关管驱动及控制模块包括待机和工作模式切换模块、集成电路U1、工作模式触发模块、报警电平输出模块、使能开启模块。

如附图5所示，直流转交流模块与尖峰吸收模块电连接。

结合附图6、附图7、附图8所示，电压和电流相位采集模块包括采集并放大电流信号模块、采集并放大电压信号模块、相位分析输出模块。

微控制单元产生的脉冲信号去开关管驱动及控制模块，开关管驱动及控制模块以微控制单元的同步频率驱动直流转交流模块，从而输出能驱动换能器的交流电。在开关管之前有直流电流采样放大模块监测流经开关管的电流大小，并将电流大小以电压的方式反馈给微控制单元及工艺参数存储模块，供微控制单元分析。同时电压和电流相位采集模块分析流经换能器的电压和电流的相位，将相位差以电压的方式反馈给微控制单元进行分析，微控制单元根据采样到的信号进行分析进而改变或保持输出给开关管驱动及控制模块的脉冲频率。

启动阶段：开始时，将超声波设备启动并进行一次大范围且快速的频率扫描(200HZ)，通过电流值大小或相位差异找出谐振点频率。

进入待机状态后，系统自动将输出功率设置为比正常工作时低得多的水平，以防止超声作用发生。

动态搜寻谐振频率位置：在低功率下，通过系统反馈机制动态搜寻谐振频率位置。这可以通过小范围的频率扫描(10Hz内)，并监测换能器的电流或相位响应来实现。使用传感器或反馈回路来检测谐振频率的变化，确保换能器处于最佳工作频率。

正常工作阶段：系统接收到工作启动信号后，立即增强功率达到正常水平，短时间内谐振频率不会发生较大改变，超声波可以执行所需的任务，如清洗、焊接、雾化。通过这种方式，以确保系统在正常工作时达到最佳效率和稳定性。这对于需要频繁间歇性开关控制和高效能量利用的应用非常有用。

该发生器通过电流控制自动判断系统是否进入谐振频率，并通过试探性的步进长度进行调整，同时引入自适应待机功能，使系统在等待工作的时候以较低功率运行，仍能动态地找到最佳频率。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。