2021年超声波电源说明书.doc

第九届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛作品说明书作品名称:超声波振动筛自动控制电源学校:河南师范大学团体:ZJ小组指导老师:袁延忠序言超声技术是声学中发展最快速、应用最广泛领域。尤其在多年来,伴随电子技术和材料科学等方面飞速发展,大功率超声技术如超声清洗、超声焊接、超声加工、超声雾化、超声乳化、超声粉碎等在国民经济相关行业中应用越来越广,这又反过来促进了对功率超声机理和应用等方面研究。在超声振动加工中,为得到大振幅以提升加工质量,发挥超声加工优越性,要求振动系统工作在谐振状态。通常,换能器振动系统工作前,经过调整电源电频率,可满足系统处于共振工作条件。不过,在实际加工中,因为负载改变、系统发烧等一系原因影响,使振动系统固有频率发生改变,此时,若不立即调整换能器电源频率即不采取自动频率跟踪,振动系统将工作在非谐振状态,从而使振动系统输出振幅减小,造成加工质量下降,当失谐严重时,超声振动加工优越性消失。所以,在超声振动加工中采取自动频率跟踪是很必需 目录序言……………………………………………………………………………2一项目背景……………………………………………………………4二设计目标……………………………………………………………5三系统设计…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………8四系统步骤图………………………………………………………….9五作品创新点和技术指标………………………………………10六作品应用前景………………………………………………………11七作品原理图…………………………………………………………12八作品部分代码………………………………………………………13九附件……………………………………………………………………………16项目背景超声振动筛是将220V、50Hz或110V、60Hz电能转化为18KHz高频电能,输入超声换能器,将其变成18KHz机械振动,从而达成高效筛分和清网目标。该系统在传统振动筛基础上在筛网上引入一个低振幅、高频率超声振动波(机械波),以改善超微细分体筛分性能。尤其适合高附加值精细分体用户使用作为超声波振动筛关键部分——电源设计尤为关键,就现在人工手动控制电源而言,因为振动筛筛选出是200目以上极微小颗粒,筛选成雾状,生产环境及其恶劣,不适于人长久工作。而且,人工控制正确度不高,不能立即地跟踪振动筛频率。而本产品正是克服了以上种种缺点。自动控制电源采取PID控制,自动扫描振动筛本振频率,已达成快速、正确地动态调整振源频率,使之一直工作在最适宜频率和电流,从而大大提升了生产量。因为含有频率扫描功效,所以适应于全部型号超声换能器。换能器频率偏移率低,能量转换率达成95%以上,实现功率输出最大化。系统兼容性好,自动调整程度高,有很宽频率跟踪范围。电源能够输出平稳能量和振幅,并对换能器最大输出功率、振幅、电压进行限制,电源有过压、过温、过流等多重保护手段。我们设计作品可适适用于多种超声波系统中,制药、冶金、化工、选矿、食品等要求精细筛分过滤行业,所以本作品含有很好应用价值。项目设计目标现在,超声波振动筛应用越来越广泛,因为一般机械式振动筛只能筛分200目以下颗粒,对于200-600目标颗粒,只有采取更高振动频率。超声波振动频率能够从20KHZ到60KHZ,对于微小颗粒筛分含有很好效果。超声波振动实现原理是:利用振荡源同时驱动PMW专用电路SG3525,驱动脉冲再经功率放大电路,驱动超声波换能器,从而产生高频振动。在超声振动加工中,为大幅提升加工质量,发挥超声加工优越性,要求振动系统工作在谐振状态。通常,换能器振动系统工作前,经过调整电源频率,使之满足系统处于共振状态。不过,在实际运行中,因为负载改变、系统发烧等一系列原因影响,使振动系统固有频率不停发生随机性改变。当换能器频率偏离其供电频率时,便几乎停止振动。而在现在生产工作中,超声波电源以人工手动控制居多,从而无法快速、正确、立即地调整换能器电源频率,振动系统将工作在非谐振状态,从而使振动系统输出振幅减小,造成加工质量下降。所以,在超声振动加工中采取自动频率跟踪是很必需。为了填补现在市场上超声共振筛存在这些缺点,我们想到了研制出一个在工作过程中能够自动扫描设备频率并进行调频自动控制电源。(PWM)是英文“PulseWidthModulation”缩写,简称脉宽调制。它