專利名稱：超聲波發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬一種超聲波發(fā)生器。
超聲波發(fā)生器可用于清洗、洗浴、液體霧化等多種場合，現(xiàn)有的超聲波發(fā)生器通常是采用LC自激振蕩電路，在這種結(jié)構(gòu)的電路里，超聲波換能器與自激振蕩電路存在正反饋電連接關(guān)系，所以超聲波換能器既是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波信號(hào)的換能部件，又是直接影響自激振蕩電路振蕩頻率的的容性負(fù)載，作為負(fù)載的一部分，如果并聯(lián)的換能器過多，換能器并聯(lián)后的總電容則增大，影響振蕩電路的頻率，從而限制了換能器的并聯(lián)數(shù)量，影響了一個(gè)振蕩電路的輸出功率，如果為了提高輸出功率將多個(gè)振蕩電路并聯(lián)在一起，又必須用同步信號(hào)同步，使電路變得復(fù)雜，成本提高，易出故障，而且自激振蕩電路的諧振頻率不能任意調(diào)節(jié)，否則會(huì)失諧或使輸出功率大大下降。
本實(shí)用新型旨在提供一種效率高，輸出功率大，結(jié)構(gòu)簡單的超聲波發(fā)生器。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括直流電壓電路、振蕩電路，振蕩功率放大電路，與振蕩功率放大電路相聯(lián)的超聲波換能電路，超聲波換能電路里接有超聲波換能器，其特征在于所述的振蕩電路是與超聲波換能電路沒有正反饋關(guān)系的他激振蕩電路，所述的超聲波換能電路里串聯(lián)有能使超聲波換能電路實(shí)現(xiàn)串聯(lián)諧振或接近串聯(lián)諧振的電感線圈。
本超聲波發(fā)生器采用的是與超聲波換能電路無反饋關(guān)系的他激式振蕩電路，故并聯(lián)多少個(gè)超聲波換能器對(duì)他激振蕩電路的頻率沒有影響，從而可降低對(duì)換能器功率變化范圍的限制，而超聲波換能器電路里串聯(lián)的電感線圈使換能器容性負(fù)載回路實(shí)現(xiàn)諧振或接近諧振狀態(tài)時(shí)，總阻抗大為降低，呈純電阻或接近純電阻狀態(tài)，電流提高，又可提高超聲波換能器的利用效率和輸出功率，同時(shí)當(dāng)把該電感線圈與超聲波換能器安裝在一起時(shí)，還可降低與其連接的傳輸導(dǎo)線的電壓，提高了使用的安全性，本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。


圖1、本實(shí)用新型實(shí)施例電路圖A-可調(diào)直流電壓電路 B-方波信號(hào)發(fā)生器 C-方波功率放大電路
D-超聲波換能電路圖2、本實(shí)用新型方框原理圖圖3、本實(shí)用新型實(shí)施例超聲波換能電路輸入端P、Q兩點(diǎn)電壓波形圖圖4、本實(shí)用新型實(shí)施例超聲波換能器R、S兩點(diǎn)電流波形圖實(shí)施例說明本例的他激振蕩電路是由方波信號(hào)發(fā)生器B，方波功率放大電路C組成，方波信號(hào)發(fā)生器輸入端2接有可調(diào)整方波占空比的可調(diào)電阻器VR3，方波信號(hào)發(fā)生器B由集成塊SG1525組成，方波信號(hào)功率放大電路由三極管Q4～Q11及場效應(yīng)管Q12、Q13組成的半橋式開關(guān)電路構(gòu)成。
本例在方波信號(hào)發(fā)生器輸入端6與地之間接有由定時(shí)電子開關(guān)SW3控制的能夠改變方波發(fā)生器頻率的可調(diào)電阻電路，該可調(diào)電阻電路是由R39、R3939組成的并聯(lián)電路，所述的定時(shí)電子開關(guān)SW3串聯(lián)在R3939支路里，當(dāng)電子開關(guān)關(guān)斷時(shí)，電阻R39接在方波信號(hào)發(fā)生器輸入端6與地之間，當(dāng)電子開關(guān)定時(shí)閉合時(shí)，由R39和R3939并聯(lián)的電阻接在輸入端與地之間，阻值不同，方波信號(hào)發(fā)生器信號(hào)的頻率就不同，這樣在電子定時(shí)開關(guān)的作用下，方波發(fā)生器可自動(dòng)周期性地產(chǎn)生兩種不同的頻率，當(dāng)本裝置用于人體洗浴時(shí)，兩種不同頻率可提高人體的舒適感，用于金屬清洗時(shí)，可提高清洗效率，自動(dòng)電子開關(guān)不僅能自動(dòng)轉(zhuǎn)換頻率，而且因?yàn)槭菬o觸點(diǎn)開關(guān)，所以使用壽命長。本例設(shè)有一雙聯(lián)開關(guān)SW2A和SW2B，其中之一的SW2A接在SG1525第12腳與地之間的電阻回路里，SG1512第8腳與地之間接有并聯(lián)的C27、R40，當(dāng)SW2A斷開時(shí)，可使輸出的方波寬度經(jīng)一定時(shí)間才能達(dá)到預(yù)定值，防止雙倍磁通效應(yīng)損壞后級(jí)功率放大電路的Q12及Q13管。
方波信號(hào)發(fā)生器輸出端11、14接變壓器TR9初級(jí)線圈，TR9次級(jí)線圈接方波功率放大電路輸入端，經(jīng)該電路放大的方波信號(hào)通過變壓器TR8輸入到超聲波換能電路D。
超聲波換能電路由壓電陶瓷換能器TRANSDUCER與電感線圈L3串聯(lián)組成，接在變壓器TR8次級(jí)。電感線圈L3的感抗為能使該超聲波換能器電路產(chǎn)生諧振或接近諧振的感抗值，根據(jù)串聯(lián)諧振時(shí)感抗等于容抗，本例選定L3約等于1/4π2F2CX，其中F為由他激所產(chǎn)生的方波頻率，CX為振頭靜電電容量，從而使超聲波換能電路為諧振或接近諧振狀態(tài)，使換能器能從電源吸取更大電流，提高換能器的利用率和輸出功率，使一個(gè)振蕩電路可并聯(lián)多個(gè)換能器振頭，同時(shí)可降低與換能器電路相連的傳輸導(dǎo)線的電壓。見圖3，超聲波換能電路輸入端P、Q兩端電壓波形為方波，在換能器電路處于接近諧振的狀態(tài)下，再通過調(diào)整VR3使方波信號(hào)有一個(gè)適當(dāng)?shù)恼伎毡龋涂墒沽鬟^超聲波換能器的電流接近圖4所示的正弦波。本例的他激振蕩電路采用方波信號(hào)發(fā)生器，是因?yàn)楫a(chǎn)生一個(gè)大功率方波要比產(chǎn)生一個(gè)大功率正弦波效率高得多。
本例的直流電壓電路中設(shè)有一具有直流調(diào)壓、穩(wěn)壓功能的獨(dú)立直流調(diào)壓電路，與方波功率放大電路輸出級(jí)相聯(lián)，用以調(diào)節(jié)方波功率放大電路的輸出功率。該直流調(diào)壓電路采用雙向可控硅交流調(diào)壓側(cè)調(diào)壓，在UA741集成塊輸入端設(shè)有YR1可調(diào)電阻器，調(diào)整該電阻可使UA741輸出0～60mv連續(xù)可調(diào)的基準(zhǔn)電壓，在UA741輸入端與輸出端之間接有積分電容C6，前述雙聯(lián)開關(guān)SW2中的SW2B閉合時(shí)，基準(zhǔn)電壓立即降到0，SW2B斷開時(shí)，UA741輸出端又慢慢升到預(yù)定的基準(zhǔn)電壓值，從而可保障直流電源末級(jí)的整流橋D7輸出的直流電壓經(jīng)L2向C19緩慢充電，以免形成過大的瞬間沖擊電流而損壞雙向可控硅TRAIC及整流橋D7。調(diào)整VR1，設(shè)定不同的基準(zhǔn)電壓，可設(shè)定末級(jí)直流電壓的上限，此基準(zhǔn)電壓設(shè)定后再經(jīng)VR2輸入到CA3140與從直流電壓輸出電路R33取的負(fù)反饋電壓進(jìn)行比較，經(jīng)Q1反相放人可輸出0～6V連續(xù)可調(diào)的控制電壓，用該電壓控制NE556產(chǎn)生的50HZ同步脈沖信號(hào)的脈沖寬度，控制電壓連續(xù)可調(diào)，同步脈沖信號(hào)寬度即連續(xù)可調(diào)，NE556產(chǎn)生的同步脈沖信號(hào)通過U4光隔離集成塊耦合，經(jīng)三極管Q2、Q3放大，再經(jīng)脈沖變壓器TR4輸入到雙向可控硅TRA1C的控制極，調(diào)整該脈沖寬度，即可改變雙向可控硅的導(dǎo)通角，從而改變其交流平均輸入功率，再經(jīng)整流橋D7整流，L2,C19濾波，為方波功率放大電路輸出級(jí)提供一個(gè)穩(wěn)定、可調(diào)的直流電壓，該直流電壓高，超聲波換能器的輸出功率大，直流電壓低，輸出功率就小，從而滿足不同場合的需要。
本例沒有采用通常常用的調(diào)節(jié)方波占空比的形式調(diào)節(jié)換能器輸出功率，是因?yàn)檫@種方法調(diào)節(jié)范圍很小，當(dāng)占空比很小時(shí)，超聲波換能器電路的波形偏離正弦波波形，會(huì)使換能器噪聲增大，而且占空比很小時(shí)，功率放大電路輸出級(jí)的Q12、Q13兩場效應(yīng)開關(guān)管的峰值電流也很大，易損壞這兩個(gè)開關(guān)管。采用本例獨(dú)立直流調(diào)壓電源向方波功率放大電路輸出級(jí)供電的結(jié)構(gòu)則能克服上述不足。
權(quán)利要求1.超聲波發(fā)生器，包括直流電壓電路、振蕩電路，振蕩功率放大電路，與振蕩功率放大電路相聯(lián)的超聲波換能電路，超聲波換能電路中接有超聲波換能器，其特征在于所述的振蕩電路是他激振蕩電路，所述的超聲波換能電路里串聯(lián)有能使超聲波換能電路實(shí)現(xiàn)串聯(lián)諧振或接近串聯(lián)諧振的電感線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生器，其特征在于所述的他激振蕩電路是由方波信號(hào)發(fā)生器(B)，方波功率放大電路(C)組成，方波信號(hào)發(fā)生器輸入端接有由定時(shí)電子開關(guān)(SW3)控制的能夠改變方波發(fā)生器頻率的可調(diào)電阻電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波發(fā)生器，其特征在于所述的直流電壓電路中設(shè)有一具有直流調(diào)壓、穩(wěn)壓功能的獨(dú)立直流調(diào)壓電路，與方波功率放大電路輸出級(jí)相聯(lián)。
專利摘要超聲波發(fā)生器,現(xiàn)有的同類裝置通常多采用自激振蕩電路組成,存在輸出功率受到限制等不足,本實(shí)用新型由直流電源電路、他激振蕩電路、振蕩功率放大電路,超聲波換能電路組成,超聲波換能電路里串聯(lián)有能使該電路產(chǎn)生諧振或接近諧振的電感線圈,從而可提高超聲波換能器的利用效率和輸出功率,還可降低與超聲波換能器電路連接的傳輸導(dǎo)線的電壓,提高使用的安全性。
文檔編號(hào)B06B1/02GK2437418SQ00228438
公開日2001年7月4日 申請(qǐng)日期2000年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月9日
發(fā)明者左自強(qiáng) 申請(qǐng)人:左自強(qiáng)