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關(guān)注超聲波發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域

2011-8-27  閱讀(3864)

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  超聲波發(fā)生器和以換能器為核心的超聲清洗缸,,其技術(shù)狀況已遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上時代的發(fā)展和我國經(jīng)濟(jì)事業(yè)多領(lǐng)域的需求,。超聲波清洗機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀的特點是技術(shù)陳舊落后,清洗效率不理想,,故障率高,。這已成了制約它進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍的瓶頸。目前市場上不是以提高技術(shù),、改進(jìn)設(shè)計,、簡化工藝結(jié)構(gòu)、降低成本,、提高其性價比為先導(dǎo),,而是往往以低價相互競爭,這給整個行業(yè)和超聲清洗事業(yè)的發(fā)展帶來了消極的負(fù)面影響,,應(yīng)該引起我們的關(guān)注,。
  
  據(jù)我們了解,在華東地區(qū),,超聲波發(fā)生器的制式不外乎下列幾種:
  
  1,、*代產(chǎn)品是電子管式的,隨著技術(shù)的進(jìn)步,,已屬于淘汰產(chǎn)品了(但仍有廠家在生產(chǎn)),。
  
  2、仿制美國必能信公司的超聲波發(fā)生器,,單板功率300W,,頻率固定為25KHz(自激式半橋輸出電路),配有大電源變壓器,,是*占有率zui多的一種簡易機(jī)型,。但是該電路很難調(diào)整在超聲換能器*頻率諧振點上,輸出功率不可能達(dá)到理想的效果,,質(zhì)量也就不言而喻了,。但考慮到該發(fā)生器的線路比較簡單,穩(wěn)定性尚可,,整機(jī)調(diào)試得好,,故障率還是很低的,加之生產(chǎn)這種機(jī)型的中小型超聲波清洗機(jī)的企業(yè)較多,,能否對其線路加以改進(jìn)和提高呢?我們提供下面一種設(shè)計方案供參考:去掉電源變壓器,,減少輸出匹配變壓器的漏磁,,達(dá)到減輕、減少整機(jī)重量和體積,,降低成本,,提率之目的。要去掉電源變壓器,,首先要考慮解決兩個問題,,一是電源輸入和高頻功率輸出之間的絕緣問題:二是將供電電壓降低在適合大功率管正常工作的耐壓值下,才能保證整機(jī)的安全運行(原機(jī)供電電壓約為DC150V-180V之間),。圖1介紹的這個電路可以解決供電電壓符合原機(jī)的設(shè)計要求。注意:調(diào)試時注意安全,,防止觸電,。
  
  原機(jī)的輸出變壓器選用的是單條磁芯,漏磁較大,,一旦靠近鐵制外殼,,將形成渦流,產(chǎn)生很高的熱量,,建議改用IE磁芯,,線圈由單組改繞為初、次級雙繞組,,這樣就可以解決電源輸入和高頻功率輸出之間的隔離和絕緣問題,。輸出變壓器的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如匝數(shù)和初次級的匝數(shù)比及電感量由于諸多的不確定因素,我們很難給出一個確定的數(shù)據(jù),。
  
  3,、MC機(jī)型及其改進(jìn)后的機(jī)型:這也是一個老產(chǎn)品了,線路設(shè)計煩瑣,,由于歷史的原因,,是一個沒有設(shè)計到位的產(chǎn)品。門電路用得多,,SCR調(diào)壓,,工藝繁亂,故障率高,,已受到用戶的冷落,,生產(chǎn)這種機(jī)型的原國營大廠,我們認(rèn)為只有忍痛甩掉舊的落后的機(jī)型,,開發(fā)或選用新的機(jī)型,,才能重振昔日雄風(fēng),立足于今天的市場,。
  
  改進(jìn)后的機(jī)型,,簡化了電路,,增加了“跳頻”同步技術(shù),所謂“跳頻”實際上是在PWM的主振頻率上,,加了一個多諧振蕩器,,其頻率和主頻相配,該振蕩器的輸出脈沖再去調(diào)制主振極,。雖然做到了恒功率輸出,,但受功率元件MOSFET電流容量的限制,沒有做到滿功率輸出,,輸出功率也就不盡人意,,清洗效率也無明顯提高,應(yīng)用行業(yè)面不寬,,特別是每一個跳頻周期,,清洗缸內(nèi)總有周期性的響聲,沒有慢啟動功能,,并設(shè)有“調(diào)功”旋鈕,,一旦操作失誤將出現(xiàn)故障,也不能和其他設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)動控制,。
  
  究其原因,,沒有跳出原MC機(jī)型的設(shè)計框框和思路,雖然更換了原控制芯片,,遺憾的是新的芯片功能卻沒有*用上,。
  
  該機(jī)型在華東地區(qū),僅有少數(shù)企業(yè)在生產(chǎn),,如果再進(jìn)一步改進(jìn),,將功率元件改換為IGBT,可以擴(kuò)大整機(jī)容量,,設(shè)法去掉缸內(nèi)周期性的響聲,,用好新的PWM控制芯片的全部功能,如慢啟動功能和脈寬調(diào)制功能,,這就很方便的實現(xiàn)“一鍵操作”(只設(shè)一只電源開關(guān)),,不失為一種好的機(jī)型。
  
  4,、IGBT做為功率元件用在超聲波發(fā)生器上已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用,,但從部分產(chǎn)品來看,仍沒有跳出傳統(tǒng)的設(shè)計思路和方法,,比如說,,單單兩個推動組件,如:EXB840/841,是矩形扁片形封裝的厚膜集成電路,,其體積和電路及其成本已占了相當(dāng)大的比重,,要知道單臺超聲發(fā)生器的功率要求足不可能很大的。當(dāng)然用IGBT作高頻功率元件,,由于它的耐壓高,、容量大、輸入阻抗高,、壓降小,,當(dāng)屬,這也是個進(jìn)步,。
  
  5,、IGBT恒功率超聲波清洗機(jī):
  
  這是以目前流行的新一代電力電子元件——IGBT(絕緣柵雙極型大功率晶體管一模塊)為高頻功率器件、軍用級集成控制芯片(PWM而非CPU)和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新電路,、配以換能器組合而成,,采用模塊化設(shè)計,積木式安裝工藝的新一代超聲波清洗機(jī),。
  
  要達(dá)到恒功率輸出,*的辦法是采用頻率自動跟蹤電路來實現(xiàn),,有關(guān)專業(yè)雜志的專家論壇zui近也就此作了論述和分析,,并介紹了多種頻率跟蹤電路,遺憾的是大多理論上講得通,,在工藝上卻難以實現(xiàn),。所以說頻率跟蹤電路要實用、簡潔,、低成本,。否則不可能形成工業(yè)化的產(chǎn)品。
  
  B:該機(jī)的第二個特點足能做成<99℃的加溫機(jī)型,,這在行業(yè)中也是不小的突破,。
  
  C:工藝性的簡潔,是該機(jī)的第三個特點,。三個部件,,就組成了可以適應(yīng)各種不同頻率和功率的超聲功率發(fā)生器,簡潔就意味著可靠,、造價低和使用維護(hù)的方便,。
  
  一個好的超聲功率發(fā)生器同樣要一個好的換能器(清洗缸)與之相匹配,否則也難以達(dá)到預(yù)期的效果,。換能器(超聲波振子)在超聲波清洗機(jī)中
  
  扮演著一個非常重要的角色,,是個很關(guān)鍵的執(zhí)行元件機(jī)構(gòu)。在目前一般中小型生產(chǎn)超聲波清洗機(jī)的企業(yè)中,換能器都是外購成品,,不大注意其質(zhì)量,,或是無設(shè)備能力測試其主要的技術(shù)參數(shù),比如阻抗的大小,,頻率的一致性等等,,心中無數(shù),買來上機(jī)就用,,這就給整機(jī)的效率,、壽命埋下質(zhì)量的隱患。進(jìn)一步說,,即使檢測,,也是小功率的一般工藝性的檢測,很難反映出真正在實際工作中的技術(shù)參數(shù),。為此,,根據(jù)我們多年來生產(chǎn)換能器的經(jīng)驗和教訓(xùn),總結(jié)了一套生產(chǎn)換能器的完整工藝,,再加上自己研發(fā)的大功率換能器測試儀,,模擬檢測出換能器在實際工作中的真實技術(shù)參數(shù),如阻抗均控制在20Ω以下,,頻率的一致性保持在90%以上,,從源頭上保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
  
  根據(jù)以往的經(jīng)驗教訓(xùn),,壓電陶瓷換能器在工作中晶片極易發(fā)生破裂,、極片易斷、接線易脫焊的機(jī)理類型(這些都是行業(yè)中一直存在的通?。?,究其發(fā)生上述故障的原因,除了換能器的本身質(zhì)量外,,主要因為功率發(fā)生器沒有能很好跟蹤換能器在工作中由于受水位,、溫度、工件大小的變化而影響其頻率的變化,,二者之間處于失諧狀態(tài)的結(jié)果,。
  
  究其原因,沒有跳出原MC機(jī)型的設(shè)計框框和思路,,雖然更換了原控制芯片,,遺憾的是新的芯片功能卻沒有*用上。
  
  該機(jī)型在華東地區(qū),,僅有少數(shù)企業(yè)在生產(chǎn),,如果再進(jìn)一步改進(jìn),,將功率元件改換為IGBT,可以擴(kuò)大整機(jī)容量,,設(shè)法去掉缸內(nèi)周期性的響聲,,用好新的PWM控制芯片的全部功能,如慢啟動功能和脈寬調(diào)制功能,,這就很方便的實現(xiàn)“一鍵操作”(只設(shè)一只電源開關(guān)),,不失為一種好的機(jī)型。
  
  4,、IGBT做為功率元件用在超聲波發(fā)生器上已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用,,但從部分產(chǎn)品來看,仍沒有跳出傳統(tǒng)的設(shè)計思路和方法,,比如說,,單單兩個推動組件,如:EXB840/841,,是矩形扁片形封裝的厚膜集成電路,,其體積和電路及其成本已占了相當(dāng)大的比重,要知道單臺超聲發(fā)生器的功率要求足不可能很大的,。當(dāng)然用IGBT作高頻功率元件,,由于它的耐壓高、容量大,、輸入阻抗高,、壓降小,當(dāng)屬,,這也是個進(jìn)步,。
  
  5,、IGBT恒功率超聲波清洗機(jī):
  
  這是以目前流行的新一代電力電子元件——IGBT(絕緣柵雙極型大功率晶體管一模塊)為高頻功率器件,、軍用級集成控制芯片(PWM而非CPU)和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新電路、配以換能器組合而成,,采用模塊化設(shè)計,,積木式安裝工藝的新一代超聲波清洗機(jī)。
  
  該機(jī)具有三個顯著的特點:A:恒功率輸出,。所謂“恒功率”就是說在清洗缸中,,不同高度的水位和不同大小的工件進(jìn)行清洗,其清洗效率不變,。(反映出輸出功率不變)從而具有穩(wěn)定,、、長壽等特點,。
  
  要達(dá)到恒功率輸出,,*的辦法是采用頻率自動跟蹤電路來實現(xiàn),有關(guān)專業(yè)雜志的專家論壇zui近也就此作了論述和分析,并介紹了多種頻率跟蹤電路,,遺憾的是大多理論上講得通,,在工藝上卻難以實現(xiàn)。所以說頻率跟蹤電路要實用,、簡潔,、低成本。否則不可能形成工業(yè)化的產(chǎn)品,。
  
  B:該機(jī)的第二個特點足能做成<99℃的加溫機(jī)型,,這在行業(yè)中也是不小的突破。
  
  C:工藝性的簡潔,,是該機(jī)的第三個特點,。三個部件,就組成了可以適應(yīng)各種不同頻率和功率的超聲功率發(fā)生器,,簡潔就意味著可靠,、造價低和使用維護(hù)的方便。
  
  一個好的超聲功率發(fā)生器同樣要一個好的換能器(清洗缸)與之相匹配,,否則也難以達(dá)到預(yù)期的效果,。換能器(超聲波振子)在超聲波清洗機(jī)中扮演著一個非常重要的角色,是個很關(guān)鍵的執(zhí)行元件機(jī)構(gòu),。在目前一般中小型生產(chǎn)超聲波清洗機(jī)的企業(yè)中,,換能器都是外購成品,不大注意其質(zhì)量,,或是無設(shè)備能力測試其主要的技術(shù)參數(shù),,比如阻抗的大小,頻率的一致性等等,,心中無數(shù),,買來上機(jī)就用,這就給整機(jī)的效率,、壽命埋下質(zhì)量的隱患,。進(jìn)一步說,即使檢測,,也是小功率的一般工藝性的檢測,,很難反映出真正在實際工作中的技術(shù)參數(shù)。為此,,根據(jù)我們多年來生產(chǎn)換能器的經(jīng)驗和教訓(xùn),,總結(jié)了一套生產(chǎn)換能器的完整工藝,再加上自己研發(fā)的大功率換能器測試儀,,模擬檢測出換能器在實際工作中的真實技術(shù)參數(shù),,如阻抗均控制在20Ω以下,,頻率的一致性保持在90%以上,從源頭上保證了產(chǎn)品的質(zhì)量,。
  
  根據(jù)以往的經(jīng)驗教訓(xùn),,壓電陶瓷換能器在工作中晶片極易發(fā)生破裂、極片易斷,、接線易脫焊的機(jī)理類型(這些都是行業(yè)中一直存在的通?。科浒l(fā)生上述故障的原因,,除了換能器的本身質(zhì)量外,,主要因為功率發(fā)生器沒有能很好跟蹤換能器在工作中由于受水位、溫度,、工件大小的變化而影響其頻率的變化,,二者之間處于失諧狀態(tài)的結(jié)果。

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