一种超声波输出波形可控的超声波清洗机
阅读说明：本技术 一种超声波输出波形可控的超声波清洗机 (Ultrasonic cleaner with controllable ultrasonic output waveform ) 是由 杨善 郑鹏 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超声波输出波形可控的超声波清洗机,超声波清洗机包括控制板；控制板上设置有相位检测电路和超声波发生电路；超声波输出波形可控包括以下步骤：S1,控制板控制相位检测电路检测输入交流电的相位；S2,确定超声波扫频的起止位置；S3,确定扫频的宽度和扫频的频点数；S4,确定超声波输出波形每一周期内各频点的位置分布；S5,控制板控制超声波发生器输出波形；通过将扫频的频点跟随交流电的相位变化而变,在超声波输出振幅不变的情况下改变超声波的功率；从而在交流电的每个周期内,将超声波的输出波形可控,到达稳定的输出,达到稳定的清洗效果；减少损坏换能器和清洗槽的风险。(The invention discloses an ultrasonic cleaner with controllable ultrasonic output waveform, which comprises a control panel; the control panel is provided with a phase detection circuit and an ultrasonic wave generation circuit; the controllable ultrasonic output waveform comprises the following steps: s1, the control board controls the phase detection circuit to detect the phase of the input alternating current; s2, determining the start-stop position of the ultrasonic sweep frequency; s3, determining the width of frequency sweep and the frequency point number of frequency sweep; s4, determining the position distribution of each frequency point in each cycle of the ultrasonic output waveform; s5, the control board controls the ultrasonic generator to output waveform; changing the frequency point of the sweep frequency along with the phase change of the alternating current, and changing the power of the ultrasonic wave under the condition that the output amplitude of the ultrasonic wave is not changed; therefore, in each period of alternating current, the output waveform of the ultrasonic wave is controllable, stable output is achieved, and a stable cleaning effect is achieved; reducing the risk of damaging the transducer and the cleaning tank.)
技术领域
本发明涉及超声波扫频技术领域，尤其涉及一种超声波输出波形可控的超声波清洗机。
背景技术
目前，市面上常见的有扫频功能的超声波清洗机的扫频方式较单一，随机，或者超声波输出波形不可控的。因为超声波的输出波形振幅的大小与谐振频点和输入电压有关，当输入电压越高同时又在谐振频点处时，此时的超声波输出电压峰值就越高，太高的峰值又可能会损坏换能器和清洗槽，所以这样的扫频方式必然会导致在交流电每个周期内超声波的输出波形不一致，影响清洗效果和超声波的稳定性，更容易损坏超声波换能器和清洗槽。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种超声波输出波形可控的超声波清洗机。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种超声波输出波形可控的超声波清洗机，所述超声波清洗机包括控制板；所述控制板上设置有相位检测电路和超声波发生电路；所述超声波输出波形可控包括以下步骤：
S1,所述控制板控制所述相位检测电路检测输入交流电的相位；
S2,确定所述超声波扫频的起止位置；
S3,确定所述扫频的宽度和扫频的频点数；
S4,确定所述超声波输出波形每一周期内各频点的位置分布；
S5，所述控制板控制所述超声波发生器输出波形。
优选的，所述相位检测电路包括第一整流桥、第一光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容；交流电通过所述第一整流桥输出100hz的交流电，再经过所述第一光耦、所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、第四电阻和第一电容传输至所述控制板。
优选的，所述超声波发生电路包括第一超声波发生电路和第二超声波发生电路，所述第一超声波发生电路和所述第二超声波发生电路均设置有超声波驱动电路和功率放大电路；所述超声波经过所述所述超声波驱动电路驱动发生，再经过所述功率放大电路将所述超声波功率放大。
优选的，所述S1中交流电为220V交流电。
优选的，所述超声波清洗机还包括主体和换能器；所述主体内设置有清洗槽，所述换能器置于所述主体上；所述超声波发生器与所述换能器连接。
优选的，所述换能器将所述超声波发生器发出的超声波转换成机械振动。
优选的，所述机械振动带动所述清洗槽内液体的微气泡振动，破坏污物与清洗件表面的吸附。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明设计一种超声波输出波形可控的超声波清洗机，通过将扫频的频点跟随交流电的相位变化而变，在超声波输出振幅不变的情况下改变超声波的功率；从而在交流电的每个周期内，将超声波的输出波形可控，到达稳定的输出，达到稳定的清洗效果；减少损坏换能器和清洗槽的风险；通过换能器将超声波发生器的功率超声频源的声能转换成机械振动，通过清洗槽壁将超声波辐射到槽子中的清洗液；由于受到超声波的辐射，使清洗槽内液体中的微气泡能够在声波的作用下从而保持振动；破坏污物与清洗件表面的吸附，引起污物层的疲劳破坏而被驳离，气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗。
附图说明
图1为本发明提出的超声波输出波形可控的步骤示意图；
图2为本发明提出的控制板的电路结构示意图；
图3为本发明提出的相位检测电路的结构示意图；
图4为本发明提出的经过第一整流桥整流过后的输入电压波形示意图；
图5为本发明提出的相位零点检测示意图；
图6为本发明提出的超声波清洗机的结构示意图；
图7为本发明提出的第一超声波发生电路的结构示意图；
图8为本发明提出的第二超声波发生电路的结构示意图。
图例说明：
1、主体， 2、换能器，
3、超声波发生器， 4、清洗槽，
U3、控制板， DB2、第一整流桥，
U6、第一光耦， R33、第一电阻，
R13、第二电阻， R20、第三电阻，
R42、第四电阻， C11、第一电容。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1至图8，一种超声波输出波形可控的超声波清洗机，超声波清洗机包括控制板U3；控制板U3上设置有相位检测电路和超声波发生电路；超声波输出波形可控包括以下步骤：S1,控制板U3控制相位检测电路检测输入交流电的相位；S2,确定超声波扫频的起止位置；S3,确定扫频的宽度和扫频的频点数；S4,确定超声波输出波形每一周期内各频点的位置分布；S5，控制板U3控制超声波发生器输出波形。
其中，相位检测电路包括第一整流桥DB2、第一光耦U6、第一电阻R33、第二电阻R13、第三电阻R20、第四电阻R42和第一电容C11；交流电通过第一整流桥DB2输出100hz的交流电，再经过第一光耦U6、第一电阻R33、第二电阻R13、第三电阻R20、第四电阻R42和第一电容C11传输至控制板U3；S1中交流电为220V交流电，经过第一整流桥DB2后输出100hz的正半周的正弦波如图4所示，每个周期为10ms；100hz的交流电经过第一光耦U6和第一电阻R33，第二电阻R13，第三电阻R20的作用后在第四电阻R42和第一电容C11的节点处得到图5所示信号，该信号经过控制板 U3的外部中断上升沿IO口检测，实际上真正的过零点在D波形的一个脉冲宽度的中间，在控制板的程序当中做相应的延时判断，即可判断出交流信号的相位零点，这些点即可作为扫频的起止位置。
超声波发生电路包括第一超声波发生电路和第二超声波发生电路，第一超声波发生电路和第二超声波发生电路均设置有超声波驱动电路和功率放大电路；超声波经过超声波驱动电路驱动发生，再经过功率放大电路将超声波功率放大；通过控制板U3产生的两对互补的同周期的扫频信号PWMA,PWMB，经过U1和U2驱动放大控制后级功率放大电路。通过控制板U3设定PWMA,PWMB扫频的宽度和扫频的频点数来决定在交流电的半周期10ms内各频点的位置分布，例如设定扫频宽度2KHZ，扫频点数20个，那么扫频的步进就是100HZ，每个频点的时长就500us；那么只要确定了扫频的初始频率，就可以决定交流电10ms周期内各频点的位置分布，通过图4可以知道交流电的峰值电压是在5ms位置最大，通过合适的频点分布就可使得输出的振幅波形可控，避免出现过高的振幅，对换能器和机内槽产生损害，也保证了每个周期内的输出稳定性，保证了清洗的效果。
也可以通过减少扫频频点的个数，如使10ms周期内只有9ms有超声波输出，这样就可以做到在没有改变输出振幅的情况下减小功率。比如后半部分的输出电压幅值比前半部分的幅值要大，表明将谐振点放在10Ms周期靠后半部的位置了。
超声波清洗机还包括主体1、换能器2和超声波发生器3；主体1内设置有清洗槽4，换能器2置于主体1上；超声波发生器3与换能器2连接，通过换能器2，将超声波发生器3的功率超声频源的声能转换成机械振动，通过清洗槽壁将超声波辐射到槽子中的清洗液；由于受到超声波的辐射，使清洗槽4内液体中的微气泡能够在声波的作用下从而保持振动；破坏污物与清洗件表面的吸附，引起污物层的疲劳破坏而被驳离，气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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