一种小功率高频超声波电源实现方法

摘要

一种小功率高频超声波电源装置及其实现方法，该装置通过软硬件结合的实验方式，硬件部分主要由电源操作面板、超声波电源电路、超声振子及其匹配电感构成。操作面板结构配有电源开关按键及其指示灯、复位按键及其指示灯、频率选择按键及其指示灯、模式选择按键及其指示灯和功率选择按键及其指示灯；电源电路主要由电源开关电路、复位电路、晶振电路、按键电路、各状态显示指示灯电路、椭圆滤波电路、模式和功率斩波开关电路、功率放大电路及匹配网络电路构成。该装置的频率发生模块、模式设定模块、功率选择模块、匹配电感切换控制模块和指示灯的控制模块均是由软件编程实现。

主权项

一种小功率高频超声波电源实现方法，其特征是：该系统采用软件和硬件相结合的设计方法，超声波电源的三种工作方式的实现及其对应指示灯的亮灭主要是由软件编程来完成；通过对单片机进行编程产生三种频率不同且占空比相同的方波脉冲信号，方波脉冲信号通过椭圆滤波器滤波后变成和方波基波同频的正弦波信号，再通过对频率选择单按建的编程，控制不同频率的正弦波信号的输出和对应频率的匹配电感的切换，同时控制对应的指示灯亮灭，来实现工作频率的工作状态的显示；工作模式主要是通过编程由单片机设计定时器，来控制其I/O端口输出，通过对模式选择单按建进行编程来控制输出I/O端口的高低电平的连续工作时间，同时控制对应指示灯的亮灭，来实现工作模式工作状态的显示；功率控制是通过编程使单片机输出不同占空比的方波信号，通过对功率选择单按建编程控制输出方波的占空比实现不同功率输出，同时控制对应的指示灯的亮灭，实现工作功率工作状态的显示；模式输出控制信号、功率输出控制信号和供电电源信号通过硬件斩波电路和开关电路形成组合控制信号，模式和功率组合控制信号再和频率控制形成的正弦波控制信号经过耦合电路、功率推挽放大电路作用于匹配网络，匹配网络由换能器将电能转化为机械能应用于作用对象；该电源装置三种工作方式具体实现过程为控制频率给定的单按键按下第一次，频率一的控制脉冲信号发生，对应该频率的频率工作状态指示灯亮，同时单8通道数字控制模拟开关的一个通道导通，控制对应该频率的大谐振电感切换入槽；控制频率给定的单按键按下第二次，频率二的控制脉冲信号发生，对应该频率的频率工作状态指示灯亮同时对应频率一的工作状态指示灯灭，单8通道数字控制模拟开关的一个通道导通，控制对应该频率的中谐振电感切换入槽；控制频率给定的单按键按下第三次，频率三的控制脉冲信号发生，对应该频率的频率工作状态指示灯亮同时对应频率二的工作状态指示灯灭，单8通道数字控制模拟开关的一个通道导通，控制对应该频率的小谐振电感切换入槽；控制频率给定的单按键再有按下要依次重复按下第一次、第二次和第三次按下时的操作过程；控制模式给定的单按键按下第一次，模式一的控制脉冲信号发生，对应该模式的模式工作状态指示灯亮；控制模式给定的单按键按下第二次，模式二的控制脉冲信号发生，对应该模式的模式工作状态指示灯亮同时模式一的模式工种状态指示灯灭；控制模式给定的单按键按下第三次，模式三的控制脉冲信号发生，对应该模式的模式工作状态指示灯亮同时模式二的模式工种状态指示灯灭；控制模式给定的单按键再有按下要依次重复按下第一次、第二次和第三次的操作过程；控制功率给定的单按键按下第一次，弱功率对应的小占空比的控制脉冲信号发生，对应该功率的功率工作状态指示灯亮；控制功率给定的单按键按下第二次，中功率对应的中占空比的控制脉冲信号发生，对应该功率的功率工作状态指示灯亮同时小功率的功率工作状态指示灯灭；控制功率给定的单按键按下第三次，强功率对应的大占空比的控制脉冲信号发生，对应该功率的功率工作状态指示灯亮同时中功率的功率工种状态指示灯灭；控制功率给定的单按键再有按下要依次重复按下第一次、第二次和第三次的操作过程；以上频率给定、模式给定和功率给定这三种工作方式之间互不干扰，相互独立进行；在电源正面操作面板上，左上角是复位开关，在复位开关右侧配有复位开关状态指示灯；左下角是电源开关，在电源开关的右侧配有开关状态指示灯；在开关按键的右边位置配有频率给定按键，在频率给定按键上面配有三种频率工作状态指示灯；在频率给定按键的右面配有模式给定按键，在模式给定按键上面配有三种模式工作状态指示灯；在模式给定按键的右面配有功率给定按键，在功率给定按键上面配有三种功率工作状态指示灯；小功率高频超声波电源电路主要由电源开关操作电路、复位电路、晶振电路、按键电路、各状态显示指示灯电路、椭圆滤波电路、模式和功率斩波开关电路、功率放大电路和匹配网络电路构成；电源开关电路和复位电路分别通过电源开关按键和复位按键与单片机相连接；按键电路一端与单片机的开关控制引脚相连另一端接地；指示灯电路中发光二级管的阴极分别与单片机对应不同的引脚相连接，阳极通过上拉电阻与电源的正端相连接；椭圆滤波电路的输入端与单片机对应的频率脉冲控制信号的输出端相连，椭圆滤波电路的输出端经耦合电容与功率放大电路相连；模式、功率斩波开关电路的与门输入端分别与单片机的模式脉冲控制信号输出端和功率脉冲控制信号的输出端相连，模式、功率斩波开关电路输出端经稳压滤 波后与功率放大电路相连；功率放大电路中的组合控制信号经匹配网络中的换能器将电能转换为机械能作用于应用对象。