專利名稱：超聲焊接電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波焊接電源系統(tǒng)，具體說(shuō)是用于超聲波清洗、超聲波塑料焊接、超聲波金屬焊接、超聲加工等超聲的應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有超聲波焊接電源、超聲波清洗電源頻率發(fā)生主要采用外部壓控振蕩器產(chǎn)生頻率信號(hào)送到功率驅(qū)動(dòng)，功率調(diào)整采用間隙工作、可控硅調(diào)壓、改變PWM占空比等方式；脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制。頻率跟蹤一般采用電壓電流相位跟蹤、或者最大功率跟蹤或者最大電流方式跟蹤。單純采用模擬振蕩器輸出頻率信號(hào)存在信號(hào)處理困難，如對(duì)PWM信號(hào)的占空比改變等需要外加復(fù)雜電路來(lái)實(shí)現(xiàn)；功率調(diào)整采用可控硅調(diào)壓，容易引起電網(wǎng)諧波干擾；占空比調(diào)功當(dāng)輸出功率較小時(shí)難以實(shí)現(xiàn)功率精確控制?，F(xiàn)有采用電壓電流相位跟蹤的頻率跟蹤模式，對(duì)電壓電流信號(hào)畸變的情況下，不能正確的實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種新型的超聲焊接電源系統(tǒng)。超聲頻率信號(hào)由微處理器直接輸出，功率調(diào)節(jié)通過(guò)微處理器移相實(shí)現(xiàn)，頻率跟蹤采用一個(gè)周期內(nèi)電流有效值偏差來(lái)控制振蕩器實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型提供了一種超聲焊接電源系統(tǒng)，包括一高頻逆變電路、一高頻變壓器、 至少一超聲換能器、一微處理器、一壓控振蕩器、及一自動(dòng)頻率跟蹤電路，所述高頻逆變電路、高頻變壓器及超聲換能器依次連接，由微處理器產(chǎn)生頻率信號(hào)來(lái)控制超聲換能器的工作，功率調(diào)節(jié)通過(guò)微處理器移相實(shí)現(xiàn)，頻率跟蹤采用一個(gè)周期內(nèi)電流有效值偏差來(lái)控制壓控振蕩器實(shí)現(xiàn)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微處理器包括8位、16位、32位單片機(jī)或者 ARM (Advanced RISC Machines)嵌入式控制器。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述超聲焊接電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括一電網(wǎng)濾波器、一整流裝置及一濾波裝置，所述電網(wǎng)濾波器、整流裝置及濾波裝置將電網(wǎng)的電壓信號(hào)整流濾波后加到功率逆變器。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微處理器輸出兩路移相的PWM信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)分頻電路加到PWM驅(qū)動(dòng)器，推動(dòng)高頻逆變器工作，從而控制超聲換能器的工作。脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該超聲換能器輸出功率通過(guò)調(diào)整兩路PWM信號(hào)的相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述PWM驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)脈沖變壓器。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述自動(dòng)頻率跟蹤電路具體如下，采集輸出電流信號(hào)，通過(guò)帶通濾波，計(jì)算電壓一個(gè)周期內(nèi)電流有效值的偏差，控制壓控振蕩器。[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高頻逆變電路是一個(gè)IGBT模塊或MOSFET 組成的橋式驅(qū)動(dòng)電路。IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管。MOSFET 金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)效晶體管，簡(jiǎn)稱金氧半場(chǎng)效晶體管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場(chǎng)效晶體管(field-effect transistor).作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，其溫度保護(hù)是微處理器通過(guò)檢測(cè)IGBT模塊溫度或者M(jìn)OSFET功率管的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的；其過(guò)流保護(hù)是通過(guò)微處理器檢測(cè)電流互感器的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括與微處理器連接的超聲焊頭氣動(dòng)控制裝置，由微處理器控制啟動(dòng)時(shí)焊頭下降，焊接完畢上升。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，包括顯示焊接過(guò)程參數(shù)和輸入焊接參數(shù)的顯示屏，所述顯示屏為圖像液晶顯示屏或者彩色觸摸顯示屏，所述顯示屏與微處理器連接。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括與微處理器連接的按鍵，所述按鍵為鍵盤(pán)或者旋轉(zhuǎn)編碼器或者觸摸屏。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，輸出功率的檢測(cè)是通過(guò)計(jì)算輸出電壓與電流的乘積，由微處理器讀取。本實(shí)用新型的有益效果是超聲頻率直接由微處理器輸出，避免了現(xiàn)有由外部壓控振蕩器直接輸出而產(chǎn)生頻率漂移的現(xiàn)象，同時(shí)移相和功率調(diào)節(jié)直接由微處理器內(nèi)部完成，不必另外在加移相電路，簡(jiǎn)化了電路的結(jié)構(gòu)。采用移相方式進(jìn)行功率調(diào)節(jié)具有功率控制精確，電路工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。采用周期內(nèi)電流有效值偏差方式進(jìn)行的頻率跟蹤方式，可以避免電流電壓相位差頻率跟蹤方式下的電流畸變引起的無(wú)法跟蹤缺陷。采用液晶屏來(lái)顯示輸入設(shè)置參數(shù)，輸出過(guò)程參數(shù)，非常直觀。有微處理器檢測(cè)電壓、電流、功率及溫度，實(shí)現(xiàn)電路可靠與故障保護(hù)。系統(tǒng)由微處理器直接控制氣動(dòng)壓力系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了電路，節(jié)約了成本。

圖1是本實(shí)用新型超聲焊接電源系統(tǒng)的系統(tǒng)電路原理框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說(shuō)明及具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。 如圖1所示，一種超聲焊接電源系統(tǒng)，包括電網(wǎng)電源整流濾波電路、高頻逆變電路、高頻變壓器、微處理控制器器、壓控振蕩器、自動(dòng)頻率跟蹤電路，由微處理器產(chǎn)生頻率信號(hào)來(lái)控制超聲換能器的工作。由微處理器輸出兩路移相的PWM信號(hào)、該信號(hào)通過(guò)分頻加到 PWM驅(qū)動(dòng)器，推動(dòng)高頻逆變器工作，從而控制換能器的工作；該超聲換能器輸出功率通過(guò)調(diào)整兩路PWM信號(hào)的相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述的驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)脈沖變壓器。頻率的調(diào)整是通過(guò)微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)頻率跟蹤電路的特點(diǎn)如下，采集輸出電流信號(hào)，通過(guò)帶通濾波，通過(guò)計(jì)算電壓一個(gè)周期內(nèi)電流有效值的偏差，從而控制壓控振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所述的微處理器包括各種8位、16位、32位單片機(jī)或者ARM嵌入式控制器。輸出功率的檢測(cè)是通過(guò)計(jì)算輸出電壓與電流的乘積，有微處理器讀取的。[0025]高頻逆變器是一個(gè)IGBT模塊或MOSFET組成的橋式驅(qū)動(dòng)電路；超聲焊接電源系統(tǒng)的溫度保護(hù)是微處理器通過(guò)檢測(cè)IGBT模塊溫度或者M(jìn)OSFET功率管的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的；其過(guò)流保護(hù)是通過(guò)微處理器檢測(cè)電流互感器的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。超聲焊頭氣動(dòng)控制由微處理器控制啟動(dòng)時(shí)焊頭下降，焊接完畢上升。所述超聲焊接電源系統(tǒng)的顯示特征在于由圖像液晶或者彩色觸摸屏來(lái)顯示焊接過(guò)程參數(shù)和輸入焊接參數(shù)。所述超聲焊接電源系統(tǒng)的輸入特征在于由鍵盤(pán)輸入或者旋轉(zhuǎn)編碼器輸入或者觸摸屏輸入。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于包括一高頻逆變電路、一高頻變壓器、至少一超聲換能器、一微處理器、一壓控振蕩器、及一自動(dòng)頻率跟蹤電路，所述高頻逆變電路、高頻變壓器及超聲換能器依次連接，由微處理器產(chǎn)生頻率信號(hào)來(lái)控制超聲換能器的工作，功率調(diào)節(jié)通過(guò)微處理器移相實(shí)現(xiàn)，頻率跟蹤采用一個(gè)周期內(nèi)電流有效值偏差來(lái)控制壓控振蕩器實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器包括8位、16 位、32位單片機(jī)或者ARM嵌入式控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于所述超聲焊接電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括一電網(wǎng)濾波器、一整流裝置及一濾波裝置，所述電網(wǎng)濾波器、整流裝置及濾波裝置將電網(wǎng)的電壓信號(hào)整流濾波后加到功率逆變器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器輸出兩路移相的PWM信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)分頻電路加到PWM驅(qū)動(dòng)器，推動(dòng)高頻逆變器工作，從而控制超聲換能器的工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于該超聲換能器輸出功率通過(guò)調(diào)整兩路PWM信號(hào)的相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于所述PWM驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)脈沖變壓器，高頻逆變電路是一個(gè)IGBT模塊或MOSFET組成的橋式驅(qū)動(dòng)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于所述自動(dòng)頻率跟蹤電路具體如下，采集輸出電流信號(hào)，通過(guò)帶通濾波，計(jì)算電壓一個(gè)周期內(nèi)電流有效值的偏差，控制壓控振蕩器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于其溫度保護(hù)是微處理器通過(guò)檢測(cè)IGBT模塊溫度或者M(jìn)OSFET功率管的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的；其過(guò)流保護(hù)是通過(guò)微處理器檢測(cè)電流互感器的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，輸出功率的檢測(cè)是通過(guò)計(jì)算輸出電壓與電流的乘積，由微處理器讀取。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于還包括與微處理器連接的超聲焊頭氣動(dòng)控制裝置，由微處理器控制啟動(dòng)時(shí)焊頭下降，焊接完畢上升。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲焊接電源系統(tǒng)，其特征在于還包括顯示焊接過(guò)程參數(shù)和輸入焊接參數(shù)的顯示屏，所述顯示屏為圖像液晶顯示屏或者彩色觸摸顯示屏，所述顯示屏與微處理器連接，包括與微處理器連接的按鍵，所述按鍵為鍵盤(pán)或者旋轉(zhuǎn)編碼器或者觸摸屏。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種超聲波焊接電源系統(tǒng)。具體說(shuō)是應(yīng)用于超聲波焊接、超聲波清洗、超聲波加工等功率超聲應(yīng)用領(lǐng)域。包括交流整流濾波、功率逆變、高頻變壓器及匹配電路、微處理器、頻率跟蹤電路、壓控振蕩電路、液晶顯示。微處理器輸出超聲頻率信號(hào)，加到分頻器分頻后輸出到功率驅(qū)動(dòng)電路，輸出電流、電壓信號(hào)通過(guò)乘法器送到微處理器。電流信號(hào)通過(guò)有效值檢測(cè)電路加到壓控振蕩器，壓控振蕩器連接到微處理器。電壓、電流和溫度信號(hào)連接到微處理器。本實(shí)用新型專利采用微處理器直接輸出移相控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)逆變器工作，采用周期內(nèi)電流有效值偏差方式進(jìn)行的頻率跟蹤方式，從而達(dá)到控制超聲換能器始終在諧振狀態(tài)下穩(wěn)定可靠的工作。
文檔編號(hào)G05B19/042GK202275295SQ20112039138
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者周光平, 李正中, 梁召峰 申請(qǐng)人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院