畢業(yè)論文--嵌入式超聲波除垢器(含外文翻譯）

1、<p><b>　　嵌入式超聲波除垢器</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，功率超聲學的創(chuàng)新和開發(fā)應用已在工業(yè)處理的各個領域得到了越來越廣泛的應用。工業(yè)生產中，管道結垢普遍存在，它影響生產，浪費能源，己成為造成管道報廢的主要原因?；瘜W防除垢方法成本高，勞動強度大，污染

2、比較嚴重。近年來為了提高除垢的效率人們正在不斷探索新的除垢方法，超聲波除垢正是在這種背景下發(fā)展起來的。</p><p>　　超聲波除垢器是利用超聲波在傳播過程中的空化效應，剪切效應和抑制效應等物理特性，通過改變水的物理結構，達到防垢、除垢的效果。它具有節(jié)能、免拆卸、無污染、使用簡單方便等特點。目前的超聲波除垢己經得到了廣泛的認可，并己在石油、電力等工業(yè)領域得到應用，現正向人們息息相關的生活領域拓展，超聲波除垢已經

3、成為超聲的一項重要技術。</p><p>　　文中首先對超聲波除垢技術的基本原理和現階段的研究情況進行了簡單的介紹，分析了它的發(fā)展趨勢。針對傳統(tǒng)的除垢方法不能在線除垢的問題，提出了一種具有在線除垢特點的超聲波除垢器。本設計是以STC12C2052AD單片機為核心控制器，通過SG3525控制IGBT開關來驅動超聲波振蕩器以達到在線除垢；本文從控制超聲波振蕩系統(tǒng)的角度出發(fā)，對超聲波發(fā)生器工作原理，硬件電路部分及軟件部

4、分進行了解釋和分析。</p><p>　　關鍵詞 超聲波；單片機；除垢 </p><p>　　Embedded Ultrasonic Cleaning Device</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　Following the development of electronic

5、 technology and computer technology,the innovation and application of power ultrasonics already more and more remarkably reflect in each domain of industry processing.In the industrial production, The pipeline scaling ge

6、nerally exists.It seriously influences product process,wastes energy,and brings the pipeline discards.The cost of chemistry guarding against the scale is high,and it needs lots of labors,causes serious pollution.In recen

7、t years the people un</p><p>　　Ultrasonic eliminating scale apparatus uses physical property of ultrasonic wave in spreading process, changing water physical structure to eliminating scale. There are some vi

8、rtues in it, such as simple convenience, energy conservation, and no pollution. In present ultrasonic eliminating scale has been widely approval, and apply in some industry domains such as petroleum,electric power.Right

9、now,it is applying to the life domain which is closely linked to the people develops. Ultrasonic elimina</p><p>　　This paper mainly studies the control system of ultrasonic eliminating and the basic principl

10、es of technology, and analysis the trends in its development at this stage.Aiming at the problem that traditional scale removal methods can’t perform online scale removal, a method used ultrasonic online scale removal is

11、 proposed. This design takes STC12C2052AD microcomputer as core controller, achieving online scale removal by controlling ultrasonic; at the same time, ultrasonic scale removal mechanism </p><p>　　Keywords

12、Ulrtasonic;Singlechip;Eiminating Scale </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要……I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></

13、p><p>　　1.1 論文的選題背景1</p><p>　　1.1.1 課題的提出1</p><p>　　1.2 課題研究的意義1</p><p>　　1.3 國內外研究現狀2</p><p>　　1.3.1 國內研究現狀3</p><p>　　1.3.2 國外研究現狀3</p&

14、gt;<p>　　1.3.3 超聲波發(fā)展歷史和趨勢4</p><p>　　1.4 超聲波除垢的優(yōu)勢5</p><p>　　1.5 論文的主要工作7</p><p>　　第2章 超聲波除垢器的研究與分析8</p><p>　　2.1 超聲波及超聲波除垢簡介8</p><p>　　2.1.1 超聲波

15、簡介8</p><p>　　2.1.2 超聲波除垢的原理8</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的結構設計9</p><p>　　2.2.1 超聲振動系統(tǒng)構成簡介9</p><p>　　2.2.2 超聲波電源設計方案10</p><p>　　2.3 超聲波電源的主要參數選擇10</p><p

16、>　　2.4 本章小結10</p><p>　　第3章 硬件設計12</p><p>　　3.1 主電路設計12</p><p>　　3.1.1 電源部分12</p><p>　　3.1.2 IGBT控制部分15</p><p>　　3.2 驅動電路的設計18</p><p>

17、　　3.2.1 驅動電路的設計原則19</p><p>　　3.2.2 光電耦合器19</p><p>　　3.3 控制電路20</p><p>　　3.3.1 STC12C2052AD單片機簡介21</p><p>　　3.3.2 PWM調制技術的控制芯片24</p><p>　　3.3.3 MAX232的

18、在系統(tǒng)可編程28</p><p>　　3.4 本章小結30</p><p>　　第4章 軟件設計31</p><p>　　4.1 控制系統(tǒng)的總體思路31</p><p>　　4.2 主程序的設計31</p><p>　　4.3 初始化程序32</p><p>　　4.3.1 A/D轉

19、換32</p><p>　　4.3.2 中斷程序控制33</p><p>　　4.4 本章小結35</p><p><b>　　結論36</b></p><p><b>　　致謝37</b></p><p><b>　　參考文獻38</b>&

20、lt;/p><p><b>　　附錄A40</b></p><p><b>　　附錄B43</b></p><p><b>　　附錄C46</b></p><p>　　千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把

21、上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　論文的選題背景</b></p><p><b>　　課題的提出</b></p><p>　　熱交換裝置管壁上堅硬沉積物(水垢)會大大降低交換器的參數，因而不得不進行清

22、洗。傳統(tǒng)的清洗方法有機械清洗法和化學清洗法。不管使用機械法或者化學法，都必須使換熱裝置停止運行，部分拆開，并使用相當有害的化學藥劑如鹽酸進行清洗。熱交換裝置的數量很多，其中許多體積巨大，又缺乏足夠的優(yōu)質的化學處理過的水(尤其是在那些遠離工業(yè)中心的地區(qū))，因而清洗熱交換器以及把使用過的清洗藥劑無害化處理的費用極其巨大。除此之外，用傳統(tǒng)方法清洗熱交換器水垢的工作既骯臟，又有害于工人的健康。</p><p>　　與水垢

23、作斗爭的另一方法，是防止水垢形成。傳統(tǒng)的防水垢方法是對水進行化學處理，即用鈉陽離子交換法把水中的硬質鹽分離出去。為了保證交換床的工作，必須定期更換用于水處理的樹脂，并對排出物進行無害化處理。但是，即便花費了大量資金建起水處理設備，并使其運行，也不能產生百分之百的除垢效果，因為在水中通常還含有其他非離子交換床所能濾掉的物質，如鐵的化合物等。現急需研制出一種無需停機而且效率要高的除垢手段[1]。</p><p>&l

24、t;b>　　課題研究的意義</b></p><p>　　工業(yè)過程中，由于金屬腐蝕、無機鹽結晶、有機物聚合、固體顆粒沉積等原因造成的設備管路內部結垢在所難免。污垢的產生和積累，可能導致管路堵塞、設備腐蝕加劇、換熱效率降低等許多問題。阻垢、除垢已成為一些企業(yè)保證安全、穩(wěn)定生產亟待解決的難題。傳統(tǒng)的阻垢(如投加阻垢劑)與除垢(如機械清洗、化學清洗)方法，因其對生產過程和時間的影響及相對較大的工作勞動強

25、度，使它們的應用受到一定限制。</p><p>　　在石油開采中，隨著溫度、壓力的下降，地層水中的各種成垢鹽將在井底的設備和管線內發(fā)生沉積。油井的結垢會影響油井的產量．嚴重的甚至堵塞管線，使井底泵不能輸出油。而且由于目前油田開采多采用注水法，因此，在注水管道中結有大量的垢(如碳酸鈣，硫酸鈣，硫酸鋇等)，造成注水系統(tǒng)的流量減小，極大的影響了生產效率，浪費了能源；同時石油在管道輸送的過程中也非常容易沉積結垢，并且由于

26、結垢，大量的生產設備不得不提前報廢，也使油田蒙受了財產損失。傳統(tǒng)的防垢除垢方法(主要是化學方法)成本高，效率低，有污染，已經不能滿足實際生產的要求。隨著綠色環(huán)保理念越來越深入人心，開始大量采用新型無污染的防垢除垢技術。超聲波防垢除垢技術近年來得到了廣泛的應用。所謂超聲波是指頻率高于20KHZ的機械波，它具有傳播方向性好、穿透力強、在固體和液體中傳播衰減小等優(yōu)點；同時伴隨著電子技術的迅速發(fā)展，在解決了設備體積過大，不穩(wěn)定、壽命短等問題后，

27、超聲波防垢除垢技術已經廣泛應用于化學、化工、機械、醫(yī)療、環(huán)保、計量檢測等諸多行業(yè)。超聲波阻垢與除垢技術實現了阻垢與除垢的連續(xù)在線操作，自動化程度高，工作性能可靠，不需要化學藥劑，對環(huán)境無污染，因此</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展,相關技術領域相互滲透,使超聲波技術廣泛應用于工業(yè)、化工、醫(yī)學、石油化工等許多領域。超聲波作為一種特殊的能量輸入方式,所具有的高效能在材料化學中起到光、電、熱方法所無法達到的作用。

28、而超聲波除垢，可謂是一種操作簡單，效率又高的一種除垢方法。當然超聲防垢研究包括了超聲學、物理化學、流體力學、傳熱學等多個學科的問題，是各學科綜合應用的結果。所以我們只有很好的把各學科結合起來，尋找更有利于除垢的途徑，相信不久的將來超聲除垢技術將會給現代工業(yè)和社會帶來巨大的變革。雖然，超聲波防垢除垢技術在油田有著很好的應用前景，但是，目前針對油田特殊工作環(huán)境和要求設計的超聲波防垢除垢設備卻很少。若能開發(fā)出專門適用于油田的新型超聲波防垢除垢

29、設備，將能在油田生產中發(fā)揮巨大的經濟效益。</p><p><b>　　國內外研究現狀</b></p><p>　　傳統(tǒng)除垢方法主要有機械除垢、堿煮、酸洗和有機除垢劑除垢。不同行業(yè)采取了不同的清垢方式,其方式主要有在線連續(xù)清垢和離線停工清垢兩類。在線連續(xù)清垢的傳統(tǒng)方法有注入阻垢劑法、涂料法、永磁法、電磁法及高頻法。其中阻垢劑需要連續(xù)注入,每次用量難以把握,清垢效果時好

30、時壞；涂料法對涂料工藝要求高且價格昂貴,若達不到工藝要求,會造成涂料脫落,起不到防垢作用;而后三種方法因成本高或實施困難,因此不能有效地解決實際問題。離線停工清垢常常是在計劃外停工、裝置局部停工或各設備切換條件下進行,而傳統(tǒng)采用的各種手段,如高壓水噴射(機械清垢法)和化學清洗劑(化學清垢法)等,也只是治標不治本,不但給生產造成了影響,同時會增加計劃外費用、磨損腐蝕設備、污染區(qū)域環(huán)境、損害工人健康等。在線除垢將是今后主要發(fā)展方向[3]。&

31、lt;/p><p>　　超聲技術是一門以物理、電子、機械以及材料為基礎的通用技術之一。目前,超聲技術的應用已經深入到社會生活的各個領域。超聲技術是通過聲波的產生、傳播及接收的物理過程而完成的,它的應用研究正是結合超聲波之獨有特性而展開的。由于超聲波防垢除垢主要是依賴于空化效應的物理作用而非化學反應，以純水或水進行在線防垢除垢成為了可能，這不僅能有效降低成本，而且在環(huán)保領域也有非常重要的意義。上述種種優(yōu)點使超聲波在管道

32、防垢除垢領域有著非常廣闊的應用前景和發(fā)展?jié)摿?。盡管如此，在實際應用中仍有一些問題未得到有效的解決：</p><p><b>　　1. 噪聲污染</b></p><p>　　超聲波防垢除垢設備工作時往往產生較大的噪聲，雖然可以通過提高頻率來降低噪聲，但是也降低了空化強度，影響了防垢除垢效率。</p><p><b>　　2. 空化腐蝕&

33、lt;/b></p><p>　　超聲波換能器往往自身在工作時也要受到空化效應的腐蝕，結果縮短了換能器的壽命。對此可采用耐腐蝕的高性能材料；另一方面，改變換能器的結構及其在工作環(huán)境(管道)中的分布也是一種有效的解決辦法。</p><p><b>　　3. 降低功率損耗</b></p><p>　　利用先進的變換技術，如軟開關技術，改善功率

34、開關的工作狀態(tài)，降低功率開關元件的損耗和在開關過程中產生的干擾。另外，如何進一步提高換能器的穩(wěn)定性和電聲轉換效率也是迫切需要解決的問題。</p><p><b>　　國內研究現狀</b></p><p>　　在國內，陳先慶將UPP超聲波介質處理器用于四川石油局川西南礦43號站污水回注管線的阻垢。該站回注水礦化度約為200mg/L，通常0.5a可將φl05mm的管線全部

35、堵塞。采用超聲波處理后，泵壓從原來的3.0～4.0MPa降至1.1MPa左右．被保護管線出口處污水礦化度高于入口處。這說明管內污水在輸送過程中，不僅沒有沉積出垢塊，而且管內原有垢物也逐漸剝落．阻垢與除垢效果十分明顯。張錫波等對孤島油田墾利聯合站長距離輸液管線進行了超聲波處理。由于油水混合液中水的礦化度極高．達到6000mg/L以上．處理前更換管線時發(fā)現垢厚已達2cm。經超聲波處理一個月以后．壓力穩(wěn)定在2.36MPa，加熱爐、多孔濾板、輸

36、液泵均無明顯的結垢現象。但目前國內對該項技術的研究還處于剛剛起步階段，只有中科院、南京大學，華中科技大學，中國科學院等?？傮w來說超聲波除垢還處于研究狀態(tài)，產品還不是特別成熟，有的還處于研發(fā)狀態(tài)。造成該局面的問題除了我國在該研究方向起步比較晚以外，還有二個重要的客觀原因：一是隨著人們對可用能源緊張局面的從新認識，促進了新型可靠的大功率開關管技術的發(fā)展，僅十幾年推出了性能較好的開關管IGBT（Ins</p><p>

37、<b>　　國外研究現狀</b></p><p>　　美國和前蘇聯，均有采用超聲波對油井進行阻垢處理的先例，效果良好。美國曾在德克薩斯州9個獨立的產油區(qū)，對240km2范圍內的2l口油井進行了超聲波處理，顯著提高了這些油井產量，投資效益比達到l.0:7.75。前蘇聯在曼格什拉克、西西伯利亞、格魯吉亞等油田采用頻率12-80KHZ、聲強為1-2W/cm2的超聲波對18口油井進行了處理，每日可凈

38、增產原油202t，平均增油率為73％。前蘇聯蘇阿姆斯庫地區(qū)油田水的硬度為595mg/L，地面鹽垢的沉積速度達到lmm/d，這使得φl02mm的管線在開工2-3個月內就被完全堵死了[28-29]。在管道內安裝了連續(xù)工作的磁性伸縮式超聲波發(fā)生裝置后，管道運行通暢?？偟膩碚f俄羅斯等一些國家在此方面的研究已經比較深人，生產出的一些除垢器，在實際應用中也已顯示出了超聲除垢的優(yōu)越性，這些都是我們應該學習和借鑒的地方。</p><

39、p>　　超聲波發(fā)展歷史和趨勢</p><p>　　超聲技術是通過超聲波產生、傳播及接收的物理過程而完成的。超聲波具有聚束、定向及反射、透射等特性。超聲波作為一種能量形式，通過它或它引起的超聲空化，與傳聲媒介相互作用而產生的種種效應，己經在物理、化學、生物以及醫(yī)藥等基礎研究和應用技術開發(fā)中展示出十分廣闊的前景。利用超聲的高頻率、大功率以及高強度去改變作為媒介的物質的特性，采用合適的聲參數和聲波形會產生其他手段

40、所達不到的效果。超聲對媒介具有機械作用、熱作用、生物醫(yī)學作用以及化學作用等。用超聲波使物體或物性變化的功率應用稱功率超聲。功率超聲是超聲學中，研究超聲能量對物質進行處理的一個學科分支。超聲技術是一門以物理、電子、機械及材料學為基礎的通用技術之一，目前，超聲技術的研究和應用的范圍，己經從船舶、冶金、機械等領域擴大到二十多個工業(yè)部門，并取得了很好的社會效益和經濟效益[4]。</p><p>　　超聲技術出現在二十世紀

41、初期，近一個世紀的發(fā)展表明，超聲技術是聲學發(fā)展中最為活躍的一個部分，如今它已經滲透到國防建設、國民經濟、人民生活和科學技術等各個領域。1995年9月在德國召開的首屆世界超聲學大會，集中體現了超聲學發(fā)展的這一強勁勢頭?？茖W家們發(fā)現:一定頻率范圍內的超聲波，作用于液體介質里，可以達到清洗的作用。經過一段時間的研究和試驗，不僅得到了滿意的效果，而且發(fā)現其清洗效率極高，由此超聲波清洗機被逐漸運用于各行各業(yè)中去。在應用初期，由于電子工業(yè)的限制，超

42、聲波清洗設備電源的體積比較龐大，穩(wěn)定性及使用壽命不太理想，價格昂貴，一般的工礦企業(yè)難以承受，但其出色的清洗效率及效果，仍然讓部分實力雄厚的國有企業(yè)一見傾心。隨著電廣產業(yè)的飛速發(fā)展，新一代的電子元器件層出不窮，應用新的電子線路以及新的電子元器件，超聲波電源的穩(wěn)定性及使用壽命進一步的提高，體積減小，價格逐漸降低。二十世紀八十年代末，第三代超聲波電源問世，即逆變電源，應用最新IGBT元件，新的超聲波電源具有體積小，可靠性高，壽命長等特點，清洗

43、效率得以進一步提高，而價格也降到了大部分企業(yè)可以接受的程度。在國民經濟中，超聲波清洗對于提高產品質</p><p>　　超聲阻垢技術作為現代的一種環(huán)保、高效的先進技術，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。但是由于目前超聲除垢的機理及影響因素研究的還不是很深人，除垢器的設計也沒能達到完善的程度，當前的應用領域也比較窄，因此有許多問題正等待著專家和學者去研究[6]。比如不同的管流及換熱器件有其特定的結構，結垢物質，結垢速度，結垢程度

44、也大不相同，另外不同的設備有不同的結垢形態(tài)，而且有的換熱工作表面聲波不能波及，因此超聲設備的最佳參數，設施部位和安裝方法等都十分重要，這些就必須在理論研究的指導下，通過實驗和實踐來選擇、調整。因此發(fā)展總的趨勢是向著輕量化、高效率、模塊化、智能化發(fā)展，并以提高可靠性為前提，融入數字化控制和優(yōu)化控制，來增強產品的競爭力。</p><p><b>　　超聲波除垢的優(yōu)勢</b></p>

45、<p>　　相比其他多種的除垢方式，超聲波除垢顯示出了巨大的優(yōu)越性，尤其在專業(yè)化、集團化的生產企業(yè)中，己逐漸用超聲波除垢器取代了傳統(tǒng)的浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動清洗和蒸汽清洗等工藝方法，超聲波除垢器的高效率和高清潔度，得益于其聲波在介質中傳播時產生的穿透性和空化沖擊波，所以很容易將帶有復雜外形，內腔和細孔的零部件清洗干凈，對一般的除油、防銹、磷化等工藝過程，在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍，甚至

46、幾十倍，清潔度也能達到高標準，這在許多對產品表面質量和生產率要求較高的場合，更突出地顯示了用其它處理方法難以達到或不可取代的結果。超聲波清洗具有清洗潔凈度高、清洗速度快等特點。特別是對盲孔和各種幾何狀物體，獨有其他除垢手段所無法達到的洗凈效果。表1-1為各種除垢方式的比較[11]。</p><p>　　表1-1 超聲波清洗與其他清洗的比較</p><p><b>　　續(xù)表1<

47、;/b></p><p><b>　　論文的主要工作</b></p><p>　　綜上所述，超聲波除垢是一項新興的除垢技術，現階段國內對此技術還處于研究階段。因此本課題在了解超聲波技術發(fā)展現狀、應用以及超聲波除垢機理的基礎上，研制開發(fā)了一套新型超聲波防垢除垢器，并提出了合理的控制策略，當然超聲波除垢的發(fā)展還有很大的發(fā)展空間和挑戰(zhàn)。針對傳統(tǒng)的除垢方法不能在線除垢的

48、問題，提出了一種具有在線除垢特點的超聲波除垢器，本論文主要完成以下幾項工作：</p><p>　　1. 通過對超聲波防垢除垢機理的研究，了解超聲波空化作用產生的條件和空化氣泡的運動過程，以及磁致伸縮超聲波換能器的工作原理。</p><p>　　2. 以理論分析結果為依據，構建控制系統(tǒng)的架構，控制部分以單片機構成</p><p>　　系統(tǒng)為核心，電源部分即由整流濾波電

49、路、IGBT的驅動保護電路、及由單片機組成的控制系統(tǒng)硬件電路設計。</p><p>　　3. 數字PWM信號發(fā)生器研究與設計；</p><p>　　4. 系統(tǒng)的軟件設計。</p><p>　　超聲波除垢器的研究與分析</p><p>　　隨著電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，功率超聲學的創(chuàng)新和開發(fā)應用已越來越顯著地反映在工業(yè)處理的各個領域。超聲

50、波除垢是功率超聲的一種很重要的應用，它與超聲無損檢測不同，需要產生功率很大的超聲波，但超聲的頻率不高一般在18KHZ到25KHZ。為了更好的對超聲波除垢器系統(tǒng)的結構和所具有功能有一個全面的認識，現對系統(tǒng)的組成和原理進行簡要的介紹。</p><p>　　超聲波及超聲波除垢簡介</p><p><b>　　超聲波簡介</b></p><p>　　所

51、謂超聲波，是指人耳聽不見的聲波。正常人的聽覺可以聽到20-20KHZ的聲波，低于20HZ的聲波稱為次聲波或亞聲波，超過20KHZ的聲波稱為超聲波。超聲波是聲波大家族中的一員。聲波是物體機械振動狀態(tài)或能量的傳播形式。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動[4]。譬如，鼓面經敲擊后，它就上下振動，這種振動狀態(tài)通過空氣媒質向四面八方傳播，這便是聲波。超聲波是指振動頻率大于20KHZ以上的，其每秒的振動次數(頻率)甚高，超出了人耳

52、聽覺的上限(20KHZ)，人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。</p><p>　　超聲和可聞聲本質上是一致的，它們的共同點都是一種機械振動，通常以縱波的方式在彈性介質內會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲頻率高，波長短，在一定距離內沿直線傳播具有良好的束射性和方向性。</p><p>　　超聲波具有如下特性:</p><p>　　1. 超聲波可在氣體、液體、

53、固體、固熔體等介質中有效傳播。</p><p>　　2. 超聲波可傳遞很強的能量。</p><p>　　3. 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。</p><p>　　4. 超聲波在液體介質中傳播時，可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。</p><p><b>　　超聲波除垢的原理</b></p>&l

54、t;p>　　超聲波除垢器主要是利用超聲波強聲場處理流體，使流體中成垢物質在超聲場的作用下，其物理形態(tài)和性能發(fā)生一系列變化，使之分散、粉碎、松散、松脫而不易附著管壁形成積垢[20-21]。超聲波的除垢機理主要表現在:</p><p><b>　　1.“空化”效應</b></p><p>　　超聲波的輻射能對被處理液體介質直接產生大量的空穴和氣泡，也就是把液體拉裂而

55、形成無數極微小的局部空穴，當這些空穴和氣泡破裂或互相擠壓時，產生一定范圍的強大的壓力峰，這一強壓力峰能使成垢物質粉碎懸浮于液體介質中，并使已生成的垢層破碎使其易于脫落。</p><p><b>　　2．“活化”效應</b></p><p>　　超聲波在液體介質中通過空化作用，可以使水分子裂解為H·自由基和HO·自由基，甚至H+和OH-等。而OH-與

56、成垢物質離子可形成諸如CaOH，MgOH等的配合物，從而增加水的溶解能力，使其溶垢能力相對提高。也就是說，超聲波能提高流動液體和成垢物質的活性，增大被水分子包裹著的成垢物質微晶核的釋放，破壞垢類生成和在管壁沉積的條件，使成垢物質在液體中形成分散沉積而不在管壁上形成硬垢。</p><p><b>　　3.“剪切”效應</b></p><p>　　水分子裂解產生的活性H自

57、由基的壽命比較長，它進入管道后將產生還原作用，可以使生成的積垢剝落下來。而且因超聲波輻射在垢層和管壁上，加熱管上的吸收和傳播速度不同，產生速度差，形成垢層與管壁界面上的相對剪切力，從而導致垢層產生疲勞而松脫。</p><p><b>　　4.“抑制”效應</b></p><p>　　通過超聲波的作用，改變了液體主體的物理化學性質，縮短了成垢物質的成核誘導期，刺激了微小

58、晶核的生成。新生成的這些微小晶核，由于體積小、質量輕、表面積大，懸浮于液體中，生成比壁面大得多的界面，有很強的爭奪水中離子的能力，能抑制離子在壁面處的成核和長大，讓既定結構的晶粒長大，因此減少了粘附于換熱面上成垢離子的數量，從而也就減小了積垢的沉積速率。實驗研究表明，當液體過飽和系數一定時，在同一超聲波參數下，超聲波作用時間越長，則成垢物質的成核誘導期越短。此外，超聲波輻射壓力、聲學毛細管現象、科努瓦諾夫效應和聲流對積垢生成也有直接的防

59、除效應。</p><p><b>　　系統(tǒng)的結構設計</b></p><p>　　隨著超聲技術的不斷發(fā)展，超聲波除垢以其具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，而受到了廣泛的關注。但由于功率超聲技術還處于發(fā)展階段，有許多方面還需要進一步的改進。為了提高超聲波除垢的效果，這里對其控制部分進行了改進，使其能夠隨著可調負載的變化來改變自身的頻率，讓超聲系統(tǒng)工作在的換能器的諧振頻率上，使超聲波設

60、備能夠高效、穩(wěn)定的長時間在線工作。下面對其原理和結構進行分析。</p><p>　　超聲波除垢器由兩部分組成，即超聲電源(超聲波發(fā)生器)和超聲振動系統(tǒng)。超聲電源將電網上50HZ交流電變成超聲頻率為20KHZ交流電，超聲振動系統(tǒng)將激勵它的交變電能轉換為同頻率的超聲振動，再一級級放大，最后傳遞給外界負載做功。</p><p>　　超聲振動系統(tǒng)構成簡介</p><p>　

61、　超聲振動系統(tǒng)一般包括換能器、變幅桿兩部分，這兩部分均是諧振單元，按統(tǒng)一諧振頻率分別設計，然后級聯起來。換能器是將超聲頻電能轉換成超聲振動的環(huán)節(jié)。從物理學的磁致伸縮效應我們知道，如果在換能器兩端加上交流電壓，鐵磁體的體積和長度就會發(fā)生變化，同時產生出同頻率的機械變形振動，當外加的交變電壓與換能器的固有頻率相等時，機械振動的幅值將急劇增加，這種現象稱為諧振。對于普通的換能器，受自身材料和力學性能的限制其輸出端的位移振幅很小，一般不超過10

62、微米，達不到工作要求。因此在換能器振子前表面加裝變幅桿，將輸出位移振幅放大，幅值可以達到幾十微米。</p><p><b>　　超聲波電源設計方案</b></p><p>　　超聲波電源的主要起到產生功率電信號的作用，主電路采用交-直-交結構，包括整流、三端穩(wěn)壓器，逆變器、變壓器及負載等組成部分。主要使用了單片機控制系統(tǒng)對整個系統(tǒng)進行控制，電源部分即由整流濾波電路、I

63、GBT的驅動保護電路、及由單片機組成的控制系統(tǒng)硬件電路設計，使用脈寬調制控制器進行脈寬調制的移相控制。</p><p>　　超聲波除垢器主要通過控制超聲波振蕩器來除垢。它是利用IGBT做為開關管，并通過處理器控制SG3525產生的PWM波以實現控制超聲波振蕩器。原理如圖2-1所示，單相工頻交流電，經過全橋整流濾波后，行成直流電壓，送到IGBT，然后控制器產生PWM通過控制驅動電路使得IGBT開關來控制超聲波振蕩器

64、。系統(tǒng)結構圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖 2-1 系統(tǒng)結構圖</p><p>　　超聲波電源的主要參數選擇</p><p>　　超聲波系統(tǒng)大體由超聲波電源、換能器兩部分組成，超聲波電源是超聲波除垢器的主要的組成部分，其輸出的信號穩(wěn)定與否直接影響到換能器的輸出和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。超聲波電源的輸入是由系統(tǒng)的輸入所決定的，而超聲波電源的輸出則由超聲波換能器的輸入所

65、決定[10]。</p><p>　　超聲波電源的主要工作參數如下:</p><p>　　供電電源: AC220V10% 50HZ</p><p>　　工作頻率: 25KHZ3KHZ</p><p>　　輸出功率: 100W</p><p>　　工作方式: 長期連接在線運

66、行</p><p>　　控制方式: 單片機自動控制</p><p>　　工作環(huán)境溫度: -30°C-+50°C</p><p><b>　　本章小結</b></p><p>　　本章全面的介紹了超聲波除垢的原理，對超聲波除垢器的設計進行了系統(tǒng)的分析，對電源的內部結構選擇了設計方案，確定

67、了電源的主要工作參數，系統(tǒng)的了解了該設計的結構步驟。</p><p><b>　　硬件設計</b></p><p>　　隨著功率超聲得到廣泛的關注，超聲波電源技術也得到了很大的發(fā)展。單片機和脈寬調制技術也己經在功率超聲中得到了引用。單片機的應用大大簡化了電路，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而脈寬調制技術的應用，則使超聲電源的輸出功率得到了很大的提高，拓寬了功率超聲的應用領域。在

68、設計電路時盡可能使系統(tǒng)簡潔，易實現，穩(wěn)定可靠和具有較好的通用性，當然在允許的情況下也要考慮經濟因素來降低成本。</p><p>　　超聲波除垢器的控制部分主要由主電路、驅動電路、控制電路三部分組成。</p><p><b>　　主電路設計</b></p><p>　　主電路主要由三端穩(wěn)壓器，變壓器，橋式整流電路，IGBT驅動模塊組成的，三端穩(wěn)壓

69、器提供所需要的驅動電壓，通過對探頭1，探頭2的震動來進行除垢。</p><p>　　主控板的主要功能是產生頻率信號，并對換能器的反饋信號進行處理和計算，然后根據處理結果對頻率信號和脈寬調制過程進行一定的調整，最終使系統(tǒng)達到一個最佳的工作狀態(tài)。該主控板使用C51中的STC12C2052AD單片機作為主要控制芯片。圖3-1為主電路設計圖。</p><p>　　圖 3-1 主電路設計圖</

70、p><p><b>　　電源部分</b></p><p>　　電源部分主要用于維持控制芯片和IGBT的正常工作電壓。這部分的電源采用兩個交流變壓器：一路通過整流濾波后，形成直流電壓后，再降壓來供芯片正常工作，主要用作MCU和其他芯片的工作電壓；另一路經過交流變壓器后，產生驅動電路的工作電壓用來驅動IGBT。當然，采用兩路供電的目的就是為了避免兩路互相產生干擾，影響系統(tǒng)正常

71、工作。</p><p><b>　　橋式整流電路</b></p><p>　　整流電路是把交流電能轉換為直流電能的電路。它可以分為單相半波整流電路，單相全波整流電路，單相橋式整流電路。但是半波整說是以"犧牲"一半交流為代價而換取整流效果的，電流利用率很低，因此常用在高電壓、小電流的場合，而在一般無線電裝置中很少采用；然而全波整流電路，需要變壓器有一

72、個使兩端對稱的次級中心抽頭，這給制作上帶來很多的麻煩。另外，這種電路中，每只整流二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級電壓最大值的兩倍，因此需用能承受較高電壓的二極管。而橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結構，便具有全波整流電路的優(yōu)點，而同時在一定程度上克服了它的缺點[9]。</p><p>　　整流電路的作用是利用具有單向導電性能的整流元件，將

73、正負交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動電壓。但是，這種單向脈動電壓往往包含著很大的脈動成分，距離理想的直流電壓還差的很遠。</p><p>　　圖 3-2 橋式整流電路</p><p>　　整流電路按其組成器件可分為不控整流電路、半控整流電路和全控整流電路。后兩種電路按其控制方式又可分為相控整流電路和斬波整流電路。相控整流電路由于采用電網換相方式，不需要專門的換相電路，因而電路簡單、工

74、作可靠，得到廣泛應用。但相控整流電路在控制用α較大時，功率因數較低，網側電流諧波含量較大。因而在大功率調速傳動中，低速運行時，采用斬控整流電路可解決功率因數變壞的問題。整流電路是電力電子電路中最早出現的一種，它將交流電變?yōu)橹绷麟?，應用十分廣泛，電路形式各種各樣，如上圖3-2所示。</p><p>　　橋式整流電路工作原理如下：在U2的正半周內，二極管D1，D2導電，D3，D4截止，電路中構成了D1，R，D2通電回

75、路；在U2的負半周內，二極管D3，D4導電，D1，D2截止，電路中構成了D3，R，D4通電回路。正、負半周均有電流流過負載電阻R，而且無論在正半周還是負半周，流過R的電流方向都是一致的，因而使輸出電壓的直流成分得到提高，脈沖成分被降低。</p><p>　　輸出電壓是單相脈動電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效。</p><p><b>　　輸出平均電壓：</b>&l

76、t;/p><p>　　流過負載的平均電流：</p><p>　　流過二極管的平均電流：</p><p>　　二極管所承受的最大反向電壓：</p><p><b>　　固定三端穩(wěn)壓器</b></p><p>　　三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調的

77、，稱為可調輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。三端穩(wěn)壓器的通用產品有78系列(下電源)和79系列(負電源)，輸出電壓由具體型號中的后面兩個數字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。輸出電流以78（或79）后面加字母來區(qū)分L表示0.1；AM表示0.5A，無字母表示1.5

78、A，如78L05表示5V，0.1A[13]。</p><p><b>　　1. 電路結構 </b></p><p>　　三端集成穩(wěn)壓器大多采用串聯穩(wěn)壓方式。它由啟動電路、基準電路、誤差放大器、調整管、取樣電阻及保護電路等組成。它與分立元件的串聯調整穩(wěn)壓器電路工作原理完全相同。</p><p>　　以7805為例，該三端穩(wěn)壓器的固定輸出電壓是5V

79、，而輸入電壓至少大于7V，這樣輸入/輸出之間有2-3V及以上的壓差。使調整管保證工作在放大區(qū)。但壓差取得大時，又會增加集成塊的功耗，所以，兩者應兼顧，即既保證在最大負載電流時調整管不進入飽和，又不致于功耗偏大。另外一般在三端穩(wěn)壓器的輸入輸出端接一個二極管，用來防止輸入端短路時,輸出端存儲的電荷通過穩(wěn)壓器,而損壞器件。</p><p>　　2. 穩(wěn)壓器的主要參數</p><p>　　a. 輸

80、出電壓V0輸出電壓是指穩(wěn)壓器的各工作參數符合規(guī)定時的輸出電壓值。對于固定輸出穩(wěn)壓器，它是常數；對于可調式輸出穩(wěn)壓器，它是輸出電壓范圍。</p><p>　　b. 輸出電壓偏差對于固定輸出穩(wěn)壓器，實際輸出的電壓值和規(guī)定的輸出電壓V0之間往往有一定的偏差。這個偏差值一般用百分比表示，也可以用電壓值表示。</p><p>　　c. 最大輸出電流Icm最大輸出電流指穩(wěn)壓器能夠保持輸出電壓不變的最大

81、電流。 </p><p>　　d. 最小輸入電壓Vimin輸入電壓值在低于最小輸入電壓值時，穩(wěn)壓器將不能正常工作。 </p><p>　　e. 最大輸入電壓Vimax最大輸入電壓是指穩(wěn)壓器安全工作時允許外加的最大電壓值。</p><p>　　f. 最小輸入、輸出電壓差(Vi-V0)它是指穩(wěn)壓器能正常工作時的輸入電壓Vi與輸出電壓V0是最小電壓差值。</p>

82、;<p>　　g. 電壓調整率Sv電壓調整率是指當穩(wěn)壓器負載不變而輸入的直流電壓變化時，所引起的輸出電壓的相對變化量。</p><p><b>　　IGBT控制部分</b></p><p>　　這一部分主要實現控制IGBT，利用IGBT作為開關元件來控制超聲波振蕩器。這部分主要是把工頻220V交流電經過整流濾波后變?yōu)橹绷麟姡缓笏偷絀GBT，通過驅動控制

83、IGBT的開關來控制超聲波振蕩器。整流的作用主要是把交流電轉化為穩(wěn)定的直流電。交流220V經過整流后變成直流電壓，然后在通過電容濾波使得波形更加平滑，防止電壓變化劇烈，同時可抑制高頻干擾，使系統(tǒng)穩(wěn)定。</p><p>　　圖 3-3 IGBT控制電路</p><p>　　特別需要注意的是在電路中由于濾波采用的大容量電容在斷電時放電電流會對IGBT產生巨大沖擊，非常容易造成IGBT的損壞；

84、所以為了避免發(fā)生此類狀況，在電容上并聯一個大功率1K電阻，同時在電阻旁邊串聯一個交流繼電器K1的常閉觸點（起始端接一個交流220V的繼電器）。這樣在上電時，繼電器K1的常閉觸點打開，電容正常濾波，IGBT正常工作；斷電時繼電器的常閉觸點會閉合，電容會通過電阻進行放電，也就不會沖擊IGBT，造成它的損壞。</p><p>　　IGBT及其保護電路</p><p>　　在這里電路選擇使用了絕緣

85、柵型雙極晶體管(IGBT),IGBT是八十年代初出現的一種新型半導體功率器件，其電壓控制輸入特性伴隨低阻通態(tài)輸出特性，可以在眾多領域替代GTR和功率MOSFET等器件[22]。另外IGBT還具有MOSFET的高輸入阻抗，電壓驅動，無二次擊穿，安全工作區(qū)寬等優(yōu)點，成為功率器件中強有力的競爭者。目前IGBT在國際上從軍用如導彈、航天、衛(wèi)星等到民用如汽車、電機驅動、焊機、UPS電源和通訊電源、家用電器等領域的應用己經較為廣泛，它的制造和應用技

86、術也較為成熟。目前國際上一些半導體公司相繼開發(fā)了第四代、第五代的IGBT，其特征主要表現在低的通態(tài)電壓、短的關斷時間、低損耗、高頻率、無閉鎖等。</p><p>　　1. IGBT的基本結構</p><p>　　IGBT是從功率MOSFET發(fā)展而來的，是MOS管與雙極型晶體管的復合器件。IGBT的結構剖面圖示于圖3-4,IGBT是在功率MOSFET的基礎上增加了一個P+層發(fā)射極，形成PN結

87、J1，并由此引出集電極。門極和射極則完全與MOSFET的柵極和源極相似。為提高IGBT的性能，通常在N基區(qū)增加一個N+緩沖層，有N+緩沖層的IGBT稱為穿通型結構(PT)，其反向阻斷能力弱，但正向壓降低，關斷時間短，關斷尾部電流小。無N+緩沖層的IGBT稱為非穿通型結構(NPT)，它具有對稱的正反向阻斷能力，但其它特性如正向通態(tài)壓降，關斷時間，防閉鎖能力等，都不及穿通型IGBT[21]。</p><p>　　圖

88、3-4 IGBT等效電路圖</p><p>　　由圖3-4可以看出，IGBT相當于一個由MOSFET驅動的厚基區(qū)GTR，其簡化等效電路如圖3-4。圖中電阻Rd是厚基區(qū)BJT基區(qū)內的擴展電阻。IGBT是以BJT為主導元件、MOSFET為驅動元件的達林頓器件。圖示器件為N溝道IGBT,MOSFET為N溝道型，BJT為PNP型[30]。</p><p>　　2. IGBT的工作原理</p

89、><p>　　IGBT的開通與關斷是由柵極電壓來控制的。柵極施以正電壓時，MOSFET內形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，從而使IGBT導通。此時從P+區(qū)注入到N-區(qū)的空穴對N-區(qū)進行電導調制，減少N-區(qū)的電阻Rd，使高耐壓的IGBT也具有低的通態(tài)壓降。在柵極上施以負電壓時，MOSFET內的溝遭消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT即被切斷[23]。</p><p>　　3. IG

90、BT柵極驅動電壓幅值</p><p>　　IGBT為電壓控制器件,從其電氣特性圖3-5(b)可知,當UGE>UGE(th)(UGE(th),為閉值電壓)時，IGBT即可開通，一般情況下UGE(m)=5-6V。由圖3-5(a)可知，當UGE增加時，通態(tài)電壓UCE減小，通態(tài)損耗減小，IGBT承受短路電流能力減??；當UGE太大時，可能會引起柵極電壓振蕩，損壞柵極。所以，在實際應用中應折中考慮柵極電壓的選取，為獲得

91、通態(tài)壓降小，同時IGBT又具有較好的承受短路電流的能力，UGE應折中取12-15V為宜。在需要IGBT關斷期間，為提高IGBT的抗干擾能力及承受di/dt上升率能力(其中i為電流，t為時間)，保證其可靠地關斷，最好給柵射極間加5-l0V的負偏壓，過大的反向偏壓會造成IGBT柵射極反向擊穿。</p><p>　　圖 3-5 IGBT電氣特性圖</p><p>　　4. IGBT的保護電路&

92、lt;/p><p>　　IGBT的柵極－發(fā)射極驅動電壓VGE的保證值為±20V,如果在它的柵極與發(fā)射極之間加上超出保證值的電壓,則可能會損壞IGBT，因此，在IGBT的驅動電路中應當設置柵壓限幅電路。另外,若IGBT的柵極與發(fā)射極間開路,而在其集電極與發(fā)射極之間加上電壓,則隨著集電極電位的變化,由于柵極與集電極和發(fā)射極之間寄生電容的存在,使得柵極電位升高,集電極－發(fā)射極有電流流過。這時若集電極和發(fā)射極間處于

93、高壓狀態(tài)時,可能會使IGBT發(fā)熱甚至損壞。如果設備在運輸或振動過程中使得柵極回路斷開,在不被察覺的情況下給主電路加上電壓，則IGBT就可能會損壞。為防止此類情況發(fā)生，應在IGBT的柵極與發(fā)射極間并接一只幾十千歐的電阻,此電阻應盡量靠近柵極與發(fā)射極[24]。如下圖3-6。</p><p>　　圖 3-6 柵極保護電路</p><p><b>　　驅動電路的設計</b>&

94、lt;/p><p>　　IGBT驅動是整個系統(tǒng)比較關鍵的地方，驅動電路的性能，直接影響系統(tǒng)的復雜程序與易用性。目前常用兩種IGBT驅動電路，一種是EXB841，一種是M57962L。由于本系統(tǒng)使用的是三菱公司IGBT，而M57962L是三菱公司針對其IGBT產品推出的驅動電路，其兼容性方面要比EXB841來驅動要好。另外經過實際實驗，M57962L的可靠性相對比較好。</p><p>　　絕緣

95、柵雙極晶體管IGBT是第三代電力電子器件，安全工作，它集功率晶體管GTR和功率場效應管MOSFET的優(yōu)點于一身，具有易于驅動、峰值電流容量大、自關斷、開關頻率高(10-40KHZ)的特點，是目前發(fā)展最為迅速的新一代電力電子器件。廣泛應用于小體積、高效率的變頻電源、電機調速、UPS及逆變焊機當中。</p><p>　　為了保證IGBT能可靠快速關斷，提高驅動功率是必要的，這樣也可提高系統(tǒng)的快速性、安全性。圖3-7是

96、自行設計的一個簡單的功率放大電路，可以起到良好的放大效果，能滿足系統(tǒng)的要求。該電路的主要工作原理是當高速光耦U1導通時，三極管Q1關斷，而三極管Q2導通，所以致使Q5和Q6關斷，同時引發(fā)Q3和Q4導通，使得IGBT導通；反之，當光耦關斷時，三極管Q1導通，而Q2關斷，使得Q3、Q4關斷，同時Q5和Q6導通，則使IGBT關斷。</p><p>　　圖 3-7 驅動電路</p><p><

97、;b>　　驅動電路的設計原則</b></p><p>　　IGBT的驅動電路的設計對電力電子設備的效率、可靠性、壽命都有重要的影響，因此對驅動電路的設計也要遵從一定的設計規(guī)則才可以滿足各項要求。驅動電路的結構設計框圖如下圖3-8所示：</p><p>　　IGBT驅動電路有以下要求：</p><p>　　1. 由于是容性輸出輸出阻抗；因此IGBT對

98、門極電荷集聚很敏感，驅動電路必須可靠，要保證有一條低阻抗的放電回路。</p><p>　　2. 用低內阻的驅動源對門極電容充放電，以保證門及控制電壓UGS有足夠陡峭的前、后沿，使IGBT的開關損耗盡量小。另外，IGBT開通后，門極驅動源應提供足夠的功率，使IGBT不至退出飽和而損壞。</p><p>　　3. 門極電路中的正偏壓應為+12～+15V；負偏壓應為-2V～-10V。</p

99、><p>　　4. IGBT驅動電路中的電阻RG對工作性能有較大的影響，RG較大，有利于抑制IGBT的電流上升率及電壓上升率，但會增加IGBT的開關時間和開關損耗；RG較小，會引起電流上升率增大，使IGBT誤導通或損壞。RG的具體數據與驅動電路的結構及IGBT的容量有關，一般在幾歐～幾十歐，小容量的IGBT其RG值較大。</p><p>　　5. 驅動電路應具有較強的抗干擾能力及對IGBT的自

100、保護功能。IGBT的控制、驅動及保護電路等應與其高速開關特性相匹配，另外，在未采取適當的防靜電措施情況下,IGBT的G～E極之間不能為開路[24]。</p><p>　　圖 3-8 驅動電路設計框圖</p><p><b>　　光電耦合器</b></p><p>　　這里的驅動電壓采用光電耦合器提供200ms甚至更高快的開關時間，最大低電平輸出

101、電壓為0.5V。絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的柵極必須以穩(wěn)定的開關驅動電壓推動，并需要相對較高的電流水平，以便在導通和斷開之間快速切換，這個高電流主要用來進行柵源級以及柵漏極之間電容的快速的充放電。</p><p>　　圖 3-9 光電耦合器</p><p><b>　　控制電路</b></p><p>　　圖 3-10 控制電路</p&

102、gt;<p>　　控制電路主要由STC12C2052AD和SG3525組成。STC12C2052AD是完全兼容8051的一種芯片，并且自帶八通道八位A/D轉換，同時具有高抗干擾性的特點；同時該芯片具有在線系統(tǒng)可編程ISP特點，它的好處就是省去了編程器，可以在線下載/燒錄程序，節(jié)省了開發(fā)時間并且更經濟。控制電路結構圖如下圖3-11所示。</p><p>　　圖 3-11 控制電路框圖</p>

103、;<p>　　控制電路主要通過STC12C2052AD控制SG3525來實現輸出PWM。如圖3-10所示，當SG3525的10腳接低電平時，SG3525正常輸出；當10腳接高電平時，SG3525的輸出端禁止。通過控制SG3525的10腳來控制輸出PWM，這樣就能控制IGBT關斷以達到控制超聲波振蕩器除垢目地。由于SG3525本身可以輸出一定頻率的PWM波，通過調整電位器ADJ3就可以調整輸出PWM的頻率，以適應不同環(huán)境下不

104、同的頻率；同時如果想調整輸出波形的占空比，就可以調整電位器ADJ1，使之達到控制所需要求。另外，為了使超聲波震蕩器震動也需要一個通斷頻率輸出，采取通過CPU控制SG3525開通或閉鎖，來達到一個通斷頻率（通過控制電位器ADJ2就可以調節(jié)通斷頻率大小，這樣方便用戶調節(jié)，避免在軟件上頻繁修改帶來的麻煩）。這樣其實就把SG3525的固有輸出頻率和通斷頻率疊加起來了，可以滿足了超聲波振蕩器震蕩需要，從而達到控制的目地。</p>&

105、lt;p>　　STC12C2052AD單片機簡介</p><p>　　STC12C2052AD單片機是宏晶科技推出的STC12系列增強型8051單片機中的一種，STC12系列單片機有1個時鐘/機器周期的增強型8051內核；而普通8051單片機為12個時鐘/機器周期。因此STC12系列單片機速度是普通8051單片機的8-12倍。STC12C2052AD單片機有2KB片內Flash和256Byte片內RAM，集

106、成有高速(可達100kSps)8通道8位A/D轉換器，引腳與AT89C2051兼容，價格僅略高于AT89C2051。STC12C2052AD單片機的管腳圖如圖1所示。由于STC12C2052AD單片機內部集成有高速A/D轉換器，用于智能傳感器設計時，可使用內部A/D轉換器直接輸入模擬信號，從而簡化了電路設計。雖然STC12C2052AD單片機內部A/D轉換器精度稍低(8位)，但對于精度要求不高的場合是很適宜的，如果需要更高精度，可以改用

107、STC12系列單片機中的STC12C5410AD，該單片機內部集成有高速8通道10位A/D轉換器[7]。圖3-12為芯片的引腳圖。</p><p><b>　　具有以下特點：</b></p><p>　　1. 增強型8051CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容8051</p><p>　　2. 工作電壓：5.5V-3.5V（5V單片