1 概述
超声波电源的原理是首先由信号发生器来产生一个特定频率的信号,这个信号可以是正弦信号,也可以是脉冲信号,这个特定频率就是换能器的频率,一般应用在超声波设备中的超声波频率为20KHz、25KHz、28KHz、33KHz、40KHz、60KHz;100KHz或以上尚未大量使用。但随着以后精密清洗的不断发展。相信使用面会逐步扩大。
比较完善的超声波电源还应有反馈环节,主要提供二个方面的反馈信号:第一个是提供输出功率信号,我们知道当发生器的供电电源(电压)发生变化时。发生器的输出功率也会发生变化,这时反映在换能器上就是机械振动忽大忽小,导致清洗效果不稳定。因此需要稳定输出功率,通过功率反馈信号相应调整功率放大器,使得功率放大稳定。
第二个是提供频率跟踪信号。当换能器工作在谐振频率点时其效率最高,工作最稳定,而换能器的谐振频率点会由于装配原因和工作老化后改变,当然这种改变的频率只是漂移,变化不是很大,频率跟踪信号可以控制信号发生器,使信号发生器的频率在一定范围内跟踪换能器的谐振频率点。让发生器工作在最佳状态。当然随着现代的电子超声技术,特别是微处理器(uP)及信号处理器(DSP)的发展,发生器的功能越来越强大,但不管如何变化,其核心功能应该是如上所述的内容,只是每部分在实现时超声波技术不同而已.
2 工作原理
超声波电源又叫超声波发生器,是一种用于产生并向超声换能器提供超声能量的装置。其目的是把我们的市电(220V或380V,50Hz或60Hz)转换成可以与超声波换能器相匹配的高频交流电信号,这个信号可以是正弦信号,也可以是脉冲信号。
3 分类
超声波电源按设计分自激方式电源和他激方式电源。
自激电路没有信号源,是把振荡、功放、输出变压器及换能器集为一体,形成一闭环回路,回路在满足幅度、相位反馈条件,组成一个有功率放大的振荡器。并谐振于换能器的机械共振频率上。一般应用于超声波换能器数量少的小型设备;但是对于超声波换能器数量多的情况下,无法调试达到共振效果。所以工业用超声波洗净设备的超声波电源大都采用他激方式。
他激式电源结构上主要包括两部分,前级是振荡器,后
级是放大器。一般通过输出变压器耦合,把超声能量加到换能器上。他激方式的电路由两部分组成,既信号源部分和信号放大部分。
超声波发生器(4张)
信号源部分采用CPU为核心的信号发生和控制部分,一般都采用12-15V电压驱动,产生方波信号供给信号放大电路;超声波电源的定时控制、调节等外加功能都可以通过控制信号源的信号输出方式完成,采用低电压控制,安全可靠性会肯定高。
信号放大部分是将信号源产生的信号放大后输出给超声波换能器。不同电路的超声波电源,其输出电路、电压的不同是导致传播效率高低的重要原因。输出电压低,发生器消耗电能自然就大,同时振子还容易发热,产生的感应电场强。适当的调整电路,增大输出给超声波换能器的电压可能会取得很好的效果。
此外,如果按末级功放管所采用的器件类型分,又可分四种:电子管式超声波电源;可控硅逆变式超声波电源;晶体管式超声波电源及功率模块超声波电源。电子管式与可控硅逆变式基本已淘汰,当前广泛使用的是晶体管式电源。
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在数字化电子设备中,波形产生电路一直是一种很重要的电路。在各种波形中,虽然正弦波不是最常用的波形,但要产生一个精确而且稳定的正弦波,也并不容易。传统的正弦波产生电路一般采用模拟电路来实现,既不精确也不稳定,且体积庞大。随着电路系统的数字化发展,直接将数字频率合成应用。
利用DSP芯片及D/A转换器,采用直接数字频率合成技术,设计实现了一个频率、相位可控的 正弦信号发生器。由数字化系统对其频率设定、追踪补偿、幅度设定、放大匹配输出、信号检测分析来控制其输出功率、振幅、能量。而且在超声波电脑控制焊接系统中设有时间、能量、距离尺寸、深度尺寸等多种运用模式来实现不同的焊接需求。该系统具有精度高、显示直观、智能化程度高、控制灵活、性能较好、可靠性和稳定性更好、使用方便和性能价格比高等特点。
传统模拟电路采用它激式或自激式分立元器件组成,经放大匹配输出至换能器,形成一闭环回路。经过简单的时间控制以实现超声波焊接。而无法预设定其频率、幅度、能量控制,只能实现简单的时间焊接,现有些国内厂家使用电脑触摸屏来控制,表面上看提高了设备档次,实际上就算时间再精确也无法满足一些更高要求的产品焊接。
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