變頻式功率超聲波發(fā)生器的研究及設計.pdf

1、在超聲波無紡布焊接、超聲波車削等負載頻繁劇烈變動的應用場合,我們希望換能器具有功率自動調(diào)節(jié)的功能。即在換能器空載時吸收的功率小,在有負載時吸收的功率大。并且負載越重,吸收的功率越多,傳輸給負載的功率也越多。隨著對換能器研究的深入,一對一的超聲波發(fā)生器與換能器匹配,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實需求,所以開發(fā)一對多的超聲波發(fā)生器具有很強的實用價值。
　　 在完成本論文的過程中,主要做了以下幾方面工作并取得一定的成果。
　　 本論文首先對

2、超聲波換能器的震動特性進行了詳盡的研究,主要討論有關超聲波發(fā)生器的數(shù)學模型的建立以及對該模型的全面分析,這部分關于超聲波換能器的研究主要是為超聲波發(fā)生器的反饋回路的研究打下堅實的理論基礎。
　　 然后分析了變頻式超聲波發(fā)生器的工作原理,根據(jù)電子電路設計的基本理念制定了分模塊設計的總體方案,經(jīng)過細致的分析,將論文分為五個模塊:第一是信號源模塊,由于本設計采用的是它激式的超聲波發(fā)生原理,所以需要一個穩(wěn)定的信號源,通過對DDS信號源發(fā)

3、生電路,555正弦波發(fā)生器,鎖相環(huán)正弦波合成電路進行比較,確定選用DDS信號發(fā)生電路。第二是控制電路模塊,控制電路是本設計的又一重點,這里我們在分析超聲波換能器模型的基礎上,設計出了以分離式的PI電流反饋為主,相位反饋為輔的控制方案;控制芯片方面,通過比較各種控制器的優(yōu)劣,包括MCU,ARM,DS P,FPGA,最終確定選用,既能滿足設計要求又能節(jié)約成本的AVR系列的MCU控制方案。第三是發(fā)生器的電源模塊,該模塊既要滿足給信號源提供電能

4、,還要給控制電路提供電能。第四是發(fā)生器的功率放大模塊,這里我們選用D類串聯(lián)電壓型功率放大電路。第五是人機界面模塊,鍵盤輸入和液晶顯示,是經(jīng)典的人機界面,也將出現(xiàn)在本設計中,滿足現(xiàn)場調(diào)試的需要。
　　 最后是完成的是調(diào)試和編程部分:調(diào)試部分包括模擬軟件的調(diào)試和實物電路板的調(diào)試;編程主要包括信號源的編程和控制器的編程以及人機界面的編程。
　　 本文設計的變頻式超聲波發(fā)生器可靠穩(wěn)定,效率高,性價比優(yōu),符合預先的設計要求,達到了