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开平超声波清洗机各模块设计的工作原理

2019-11-19 08:52:31

  超声波清洗机各模块规划原理

  1 整流滤波与功率调理模块

  220 V50 Hz交流电经整流桥B1整流以及电解电容C12滤波后发生直流输出电压。其间双向可控硅TR1用于功率调理,C11为安规电容,R11和C11首要用于消除高频搅扰。而U1为光耦,类型可以选择MOC3021,1脚和3脚接调功模块。光耦U1起到阻隔强弱电的效果,增强了电路的可靠性和安全性。

  在超声波电源系统的工作过程中,整流滤波模块与逆变模块会发热,可以将两个模块安装在一个铝片散热器上,进行风冷散热。这样,系统可以更安全可靠工作。

  2 逆变与脉冲驱动模块

  因为半桥逆变电路所用到的功率器件少,成本低,而且操控相对简略,因而本文规划的超声波清洗机选用半桥逆变电路。

  在半桥逆变电路中,两个全控型开关器件为IGBT,即Q1与Q2和二极管D11和D12构成半桥逆变,在Q1和Q2上加以互补的信号,O1与Q2两IGBT是轮流触发的,即各替换进行导通。一起,在直流侧输入端接的电容C1和C2应足够大,而且C1=C2,容值可选2μF以上。同样,电阻R14、R15也应足够大,而且R14=R15,阻值可选100 kω以上。熔断器F11和F12用于维护开关管Q1和Q2,避免电流过大。

  变压器T1和电阻R16、R17、R18、R19组成脉冲驱动模块,为Q1和Q2提供互补的触发信号。因为IGBT的驱动电压应小于20 V,而T12,T14间的输入电压约12 V,因而变压器T1变比规划为1:1:1.R18、R19用于限流效果,可选20 ω左右的电阻。在本超声波清洗机中,上下两个IGBT器件留有必定的死区时刻,以避免两者一起导通。

  3 变压与线性稳压

  220 V50 Hz交流电经变压器T4降压为12 V,再经整流桥B4整流、C41滤波以及U1(L7812)线性稳压后,输出12 V直流电压,给PWM发作与操控模块供电。一起,直流12 V再经U2(L7805)二次稳压变为5 V,为处理器IAP15F2K61S2工作提供电源。LED1发光二极管,起电源指示效果。为了减少电压的脉动系数,加入了电容C43、C44多次滤波。开平超声波清洗机   4 PWM发作与操控模块以及驱动模块

  在本超声波清洗机中,以KA3525A作为PWM发作与操控芯片。如图5所示,KA3525A振动频率的设定规模为20~40 kHz,芯片的脚5和脚7间串联一个电阻Rd就可以在较大规模内调理死区时刻。KA3525A的振动频率可表示为:

  式中:CT、RT分别是与脚5、脚6相连的振动器的电容和电阻;Rd是与脚7相连的放电端电阻。此处:Rd、CT、RT分别为图中的R52、C5、(R51+Rp51)。其间,Rp51为精密可调电阻,即经过R1和R2可以调理PWM输出频率。管脚8接一个电容C51用来软启动,减少功率开关管的开机冲击。11和14脚输出两路互补的PWM波,经中功率的三极管Q1、Q2、Q3、Q4放大,再经脉冲驱动变压器T1驱动两个IGBT,操控逆变模块完成半桥逆变(如图3所示)。高频变压器T1起阻隔强电与弱电的效果,增强了驱动才能和电源的可靠性。

  5 功率调理模块

  功率调理的完成原理:经过IAP15F2K61S2单片机的一个AD口检测调功电阻上电压大小,再经过模数转化获得AD数值。再根据此值操控双向可控硅TR1过零延时触发,即经过操控触发脉冲的相位来操控输出功率。其间,图6为过零触发原理图,12 V交流电经二极管D31、D32整流以及R31、R32、R33限流限压,再经三极管Q3检测过零点。当电网电压过零时,P3.3发生负脉冲。别的,IAP15F2K61S2单片机的P3.3口是一个外部中断口,经过检测过零脉冲获得工频电压的过零点。

  超声波电源与换能器的匹配首要是调谐匹配和阻抗匹配。在调谐匹配中为减少静电抗发生的无功损耗,使压电换能器输出最大功率,需求经过匹配使换能器近似于纯电阻状况,提高超声波电源输出效率。别的,若完成了调谐匹配时,即负载为纯电阻状况时,为使电源输出最大功率,需求令实际负载和电源的最佳输出阻抗持平,而完成办法为:经过高频变压器使换能器的阻抗改换为超声波电源的最佳输出阻抗,从而使压电换能器输出最大功率。

  其间,Co是压电换能器的静态电容,首要是由夹持而发生的电容,它是一个实在的电学量;Ro是压电换能器的介电损耗电阻,一般认为Ro无穷大,一般忽略不计;Ld、Cd、Rd分别为压电换能器的动态电感、动态电容和动态电阻。当Ld、Cd处于谐振时,串联支路为纯阻。在串联电感调谐匹配效果下,超声波电源的整个负载呈现出纯电阻性。当电源的输出电压稳守时,阻性负载上得到的功率只和负载的阻值有关,因而,需求选用高频变压器来进行阻抗改换,从而使超声波电源可以以最大功率输出。

  文章源自:开平超声波清洗机     http://www.kpzfcsb.com/


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