专利名称：超声波焊接电源系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于超声波焊接电源技术领域，特别是一种能精确搜索和检测换能器 与模具共振频率的超声波焊接电源系统。
背景技术：
近年来，随着压电材料、电力电子技术的飞速发展，超声在工业、农业、生物、医药 卫生、环境保护等国民经济的各个部门以及国防工业中已得到广泛的应用。超声技术的两 大核心要素包括换能器和超声电源。目前，超声技术向高频率、高稳定性发展，因此对超声 电源的性能提出了更高的要求。在超声系统工作过程中，与换能器适配的模具由于磨损、 开裂、形状等因素的变化，造成换能器与模具的共振频率发生变化甚至引起故障，要求超声 波焊接电源系统具有精确的模具频率可搜索和检测功能，以满足换能器正常稳定的超声输 出。但目前市面上还暂未发现具有能够高精度搜索和检测到换能器与模具的共振频率功 能的超声波焊接电源系统，以及判断超声波焊接设备的换能器或模具异常并予以保护的设 备。
发明内容本实用新型目的是就是为了克服上述现有技术之不足，而提供一种直接、高效、 方便、可靠的超声波焊接电源系统，能够精确搜索和检测换能器与模具的共振频率，以及对 模具和换能器的异常予以检测识别，当检测出可能发生异常(如模具突然开裂)时自动关 闭输出。本实用新型的技术方案是一种超声波焊接电源系统，其特征在于包括作为控 制器的单片机，与单片机相连并作为频率发生源的DDS芯片，与DDS芯片相连的IGBT功放， 与IGBT功放相连的换能器驱动电路模块，与换能器驱动电路�？橄嗔幕荒芷鳎牖荒芷� 相连的相位专用检测芯片，所述相位专用检测芯片与单片机相连。本实用新型中所述IGBT功放包括与DDS芯片相连的IGBT驱动信号发生芯片，与 IGBT驱动信号发生芯片相连的IGBT驱动板，所述IGBT驱动板经输出变压器同换能器驱动 电路�？橄嗔⑶宜鯥GBT驱动板采用三段式完善保护的大功率集成IGBT管。本实用新型还包括与单片机相连的显示电路模块，键盘输入电路�？�。本实用新型还包括与单片机相连的PC远程通信和控制电路�？�。本实用新型提供的这种超声波焊接电源系统，其工作原理如下以高速单片机作 为本系统的主控CPU，DDS芯片作为频率发生源，结合先进的DDS高精度正弦波(方波)发生 技术，产生高频的正弦波(方波)频率信号，该信号通过IGBT驱动信号发生芯片产生IGBT 驱动信号，此驱动信号经由IGBT驱动板上的大功率IGBT管放大，再经输出变压器送至换能 器驱动电路�？椋荒芷骷澳＞吖ぷ�。在换能器及模具工作过程中，所述相位专用检测 芯片不断检测和比较换能器的反馈电流信号和反馈电压信号，最后输出反馈电压信号至单 片机。单片机藉由其自带的高精度AD转换芯片不断检测和处理相位专用检测芯片的反馈电压信号，获取换能器工作过程中电流和电压的波形相位作为搜索和检测共振频率时增加 或减小输出频率的依据，通过电压与电流的相位关系来判断换能器与模具的共振是否处于 谐振状态，以此来精确搜索和检测换能器与模具的最佳共振频率，满足换能器稳定的超声 输出。本实用新型采用了相位专用检测芯片输出电压值的方法精确搜索和检测共振频 率，确保搜索和检测到换能器和模具的最佳共振频率。当单片机检测到异常情况之后，关闭 DDS芯片的输出频率信号，从而切断IGBT驱动板的输入信号，使得换能器和模具停止工作。本实用新型中采用单片机和DDS芯片组成数控频率发生源，实现各种频率信号的 输出；通过反馈的波形相位差在设定的阀值内，实现15-40KHZ范围内精确搜索和检测到换 能器与模具的共振频率。模具在制造和使用过程中造成的裂纹或损伤极大地影响超声波焊接设备的使用， 本实用新型在15-40KHZ范围内精确搜索和检测换能器与模具的共振频率，如果搜索和检 测不到，说明换能器和模具的工作频率不在该范围内，从而判定换能器或模具不合格，同时 将该信息通过显示电路�？榍壕Ы缑嫦允境隼矗栌没б蕴崾�。同时，当检测出可能 发生异常(如模具在使用过程中突然开裂)时，本实用新型还将自动关闭输出，从而保护超 声波焊接设备。本实用新型以键盘和液晶显示作为友好的用户人机接口，键盘输入电路�？槭迪� 功能选择、参数设置等功能，显示电路�？橹饕糜谇壕Ы缑嫦允静说�、功能设置和设 备状态，使用起来直观方便。本实用新型搜索和检测到换能器与模具的共振频率之后，通过 显示电路�？榍壕Ы缑嫦允靖霉舱衿德手担任�0. OIKHz，然后再按照该频率驱动换 能器与模具。值得一提的是，本实用新型除了应用于超声波焊接设备以外，也可以用于超声波 清洗设备、超声波乳化设备、超声波植物提取设备以及超声波污水处理设备。本实用新型的优点是1.本实用新型提供的这种超声波焊接电源系统能够精确搜索和检测换能器与模 具的共振频率，对换能器和模具的异常予以检测识别，当检测出可能发生异常(如模具突 然开裂)时自动关闭输出，达成保护超声波焊接设备的目的。总之，本实用新型提供的这种 超声波焊接电源系统直接、高效、方便、可靠。2.本实用新型提供的这种超声波焊接电源系统，以键盘和液晶显示作为友好的用 户人机接口，键盘输入电路�？槭迪止δ苎≡�、参数设置等功能，显示电路�？橹饕糜谙� 示菜单、功能设置和设备状态，使用起来直观方便。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述
图1为本实用新型的结构框图。其中1、单片机；2、DDS芯片；3、IGBT功放；301、IGBT驱动信号发生芯片；302、 IGBT驱动板；303、输出变压器；4、换能器驱动电路�？椋�5、换能器；6、相位专用检测芯片； 7、显示电路�？椋�8、键盘输入电路模块；9、PC远程通信和控制电路�？�。
具体实施方式
实施例结合图1所示，本实施例提供的这种超声波焊接电源系统，其由作为控制 器的单片机1，与单片机1相连并作为频率发生源的DDS芯片2，与DDS芯片2相连的IGBT 功放3，与IGBT功放3相连的换能器驱动电路�？�4，与换能器驱动电路�？�4相连的换能 器5，与换能器5相连的相位专用检测芯片6，以及与单片机1相连的显示电路�？�7，键盘 输入电路�？�8和PC远程通信和控制电路模块9共同组成；所述相位专用检测芯片6与 单片机1相连。并且其中所述IGBT功放3由与DDS芯片2相连的IGBT驱动信号发生芯片 301、与IGBT驱动信号发生芯片301相连的IGBT驱动板302及与所述IGBT驱动板302相 连的输出变压器303共同组成，所述输出变压器303同换能器驱动电路�？�4相连，并且本 实施例中所述IGBT驱动板302采用三段式完善保护的大功率集成IGBT管。本实施例提供的这种超声波焊接电源系统，其工作原理如下以高速单片机1作 为本系统的主控CPU，DDS芯片2作为频率发生源，结合先进的DDS高精度正弦波(方波) 发生技术，产生高频的正弦波(方波)频率信号，误差在0.01HZ。该信号通过IGBT驱动信 号发生芯片301产生IGBT驱动信号，此驱动信号经由IGBT驱动板302上的大功率IGBT管 放大，再经输出变压器303送至换能器驱动电路�？�4，驱动换能器5及模具工作。在换能 器5及模具工作过程中，所述相位专用检测芯片6不断检测和比较换能器5的反馈电流信 号和反馈电压信号，最后输出反馈电压信号至单片机1。单片机1藉由其自带的高精度AD 转换芯片不断检测和处理相位专用检测芯片6的反馈电压信号，获取换能器5工作过程中 电流和电压的波形相位作为搜索和检测共振频率时增加或减小输出频率的依据，通过电压 与电流的相位关系来判断换能器5与模具的共振是否处于谐振状态，以此来精确搜索和检 测换能器5与模具的最佳共振频率，满足换能器稳定的超声输出。本实施例采用了相位专用检测芯片6输出电压值的方法精确搜索和检测共振频 率，确保搜索和检测到换能器5和模具的最佳共振频率。当单片机1检测到可能发生异常 情况(如模具突然开裂)时，关闭DDS芯片2的输出频率信号，从而切断IGBT驱动板302 的输入信号，使得换能器5和模具停止工作。本实施例中采用单片机1和DDS芯片2组成数控频率发生源，实现各种频率信号 的输出；通过反馈的波形相位差在设定的阀值内，实现15-40KHZ范围内精确搜索和检测到 换能器与模具的共振频率。模具在制造和使用过程中造成的裂纹或损伤极大地影响超声波焊接设备的使用， 本实施例在15-40KHZ范围内精确搜索和检测换能器5与模具的共振频率，如果搜索和检测 不到，说明换能器5和模具的工作频率不在该范围内，从而判定换能器或模具不合格，同时 将该信息通过显示电路�？�7驱动液晶界面显示出来，给予用户以提示，为了防止模具在 接下来的使用过程中突然开裂，本实施例还将自动关闭输出，从而保护超声波焊接设备。本实施例以键盘和液晶显示作为友好的用户人机接口，键盘输入电路�？�8实现 功能选择、参数设置等功能，显示电路�？�7主要用于驱动液晶界面显示菜单、功能设置和 设备状态，使用起来直观方便。本实施例搜索和检测到换能器与模具的共振频率之后，通过 显示电路�？�7驱动液晶界面显示该共振频率值，精度为0. OIKHz，然后再按照该频率驱动 换能器5与模具。PC远程通信和控制电路�？�9主要实现本实施例与PC之间的交互连接 及控制功能。[0026] 当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，并不能以此限制本实用 新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都 应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种超声波焊接电源系统，其特征在于包括作为控制器的单片机(1)，与单片机 (1)相连并作为频率发生源的DDS芯片(2)，与DDS芯片(2)相连的IGBT功放(3)，与IGBT 功放C3)相连的换能器驱动电路�？镚)，与换能器驱动电路�？�(4)相连的换能器(5)， 与换能器(5)相连的相位专用检测芯片(6)，所述相位专用检测芯片(6)与单片机(1)相连。
2.根据权利要求1所述的超声波焊接电源系统，其特征在于所述IGBT功放(3)包括与 DDS芯片(2)相连的IGBT驱动信号发生芯片(301)，与IGBT驱动信号发生芯片(301)相连 的IGBT驱动板(302)，所述IGBT驱动板(30 经输出变压器(30 同换能器驱动电路�？� (4)相连，所述IGBT驱动板(302)采用三段式完善保护的大功率集成IGBT管。
3.根据权利要求1或2所述的超声波焊接电源系统，其特征在于还包括与单片机(1) 相连的显示电路�？�(7)，键盘输入电路�？�(8)。
4.根据权利要求1或2所述的超声波焊接电源系统，其特征在于还包括与单片机(1) 相连的PC远程通信和控制电路�？�(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种超声波焊接电源系统，包括作为控制器的单片机，与单片机相连并作为频率发生源的DDS芯片，与DDS芯片相连的IGBT功放，与IGBT功放相连的换能器驱动电路模块，与换能器驱动电路模块相连的换能器，与换能器相连的相位专用检测芯片，所述相位专用检测芯片与单片机相连。本实用新型提供的这种超声波焊接电源系统能够精确搜索和检测换能器与模具的共振频率，对换能器和模具的异常予以检测识别，当检测出可能发生异常(如模具开裂)时自动关闭输出，达成保护超声波焊接设备的目的。总之，本实用新型提供的这种超声波焊接电源系统直接、高效、方便、可靠。
文档编号G01N29/12GK201886318SQ20102059909
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者廖继华 申请人:苏州凯尔博精密机械有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
