CN109044552A - 一种超声波洗牙机控制***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波洗牙机控制***和方法,***包括:MCU控制器(8)、电压采样模块(4)、门极驱动模块(9)、电流采样模块(6)和EMC滤波器(5)、逆变升压模块(3),其中,所述EMC滤波器(5)连接电源(1),所述逆变升压模块(3)连接超声波振荡头(7),其中,MCU控制器(8)连接所述电压采样模块(4)、门极驱动模块(9)、电流采样模块(6),且EMC滤波器(5)连接所述逆变升压模块(3),所述电压采样模块(4)采集EMC滤波器(5)和逆变升压模块(3)之间的电压,所述电流采样模块(6)采集逆变升压模块(3)和超声波振荡头(7)之间的电流,所述MCU控制器(8)和所述逆变升压模块(3)之间设置所述门极驱动模块(9)。
Description
技术领域
本发明属于一种超声波洗牙机控制***和方法。
背景技术
目前现有超声波频率追踪为外部手工调节非自动调节,增加人工成本体验感不佳,用户无法通过多种仪器设备实现精准的设置出超声波的最佳频率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超声波洗牙机控制***和方法。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
一种超声波洗牙机控制***,包括:MCU控制器(8)、电压采样模块(4)、门极驱动模块(9)、电流采样模块(6)和EMC滤波器(5)、逆变升压模块(3),其中,所述EMC滤波器(5)连接电源(1),所述逆变升压模块(3)连接超声波振荡头(7),其中,MCU控制器(8)连接所述电压采样模块(4)、门极驱动模块(9)、电流采样模块(6),且EMC滤波器(5)连接所述逆变升压模块(3),所述电压采样模块(4)采集EMC滤波器(5)和逆变升压模块(3)之间的电压,所述电流采样模块(6)采集逆变升压模块(3)和超声波振荡头(7)之间的电流,所述MCU控制器(8)和所述逆变升压模块(3)之间设置所述门极驱动模块(9)。
优选的是,所述超声波振荡头(7)包含超声波振荡片和清洗锅,所述超声波振荡片通过丝网绝缘材料进行粘合到清洗锅上。
优选的是,所述逆变升压模块(3),包括:包含两个功率管Q1,Q2,一个变压器T1,一个升压电感L1,谐振电容C1,C2,C3构建逆变升压模块。
优选的是,所述门极驱动模块(5)由MCU控制器(8)提供信号实现Q1和Q2导通和截止。
优选的是,所述电流采样模块(6)包括逆变升压模块(3)的负汇流条上感测电阻器R1,跨电流传感器11的电压提供链接到超声波振荡器(7)中电流的测量值,跨电流传感器作为电流感测信号I_sense输出到MCU控制器(8)。
优选的是,所述电压采样模块(4),由R2和R3跨接市电ACL和ACN两端,感测市电电压变化,电压采样模块(4)作为电压感测信号V_sense输出到所述MCU控制器(8)中。
优选的是,所述MCU控制器(8)负责控制超声波振荡器(7)的操作并且参数两个信号DIR1和DIR2控制信号被输出到门极驱动模块(9),门极驱动模块(9)作为回应驱动逆变升压模块(3)的开关Q1,Q2的断开和闭合。
一种超声波洗牙机控制方法,包括:
MCU控制器(8)默认频率输出到门极驱动模块(5),转换信号控制逆变升压模块(3),电流采样模块(6)将检测到I_sense信号输出返回到MCU控制器(8)实现闭环控制;
所述MCU控制器(8)的频率缓慢增加直到软件设置最高频率,超声波振荡头(7)的特性为MCU控制器(8)频率和超声波本振频率一致功率最大效率最高,MCU控制器(8)通过内部运算得出控制曲线,电流在峰值是锁定频率,并且通过处理器内部储存保存评率数据和电流曲线。
优选的是,所述电压采样模块(4)检测到V_sense信号输出到MCU控制器(8),MCU处理器(8)提取运算后电压值乘以运算后的电流值计算出当前功率,通过比较内部存储的超声波振荡头(7)的最佳工作功率,并进行PID算法调节DIR1,DIR2的输出频率从而实现功率校准,参考公式如下:
其中,Δu(n)为采样差值,u:采样数值n:当前状态,Kp:比例值e:采样数值T:采样周期Ti:积分周期,Td:微分周期,(n-1):上次状态;(n-2):上上次状态。
本发明具有下列的优点:
功率恒定:市面上暂无此功能,基本出厂预设好的功率,产品在使用后老化功率慢慢衰减,无法达到清洗效果。
此外,市面无法检测电流,当超声波故障或者温度过高导致电流增加不能及时调整功率将导致***或者烧毁。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述,以使得本发明的上述优点更加明确。其中,
图1是本发明超声波洗牙机控制***的结构示意图;
图2是本发明超声波洗牙机控制***的电路示意图;
图3是本发明超声波洗牙机控制***的控制逻辑示意图;
图4是本发明超声波洗牙机控制***的波形示意图;
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
如图1-4所示,一种超声波洗牙机控制***,包括:MCU控制器(8)、电压采样模块(4)、门极驱动模块(9)、电流采样模块(6)和EMC滤波器(5)、逆变升压模块(3),其中,所述EMC滤波器(5)连接电源(1),所述逆变升压模块(3)连接超声波振荡头(7),其中,MCU控制器(8)连接所述电压采样模块(4)、门极驱动模块(9)、电流采样模块(6),且EMC滤波器(5)连接所述逆变升压模块(3),所述电压采样模块(4)采集EMC滤波器(5)和逆变升压模块(3)之间的电压,所述电流采样模块(6)采集逆变升压模块(3)和超声波振荡头(7)之间的电流,所述MCU控制器(8)和所述逆变升压模块(3)之间设置所述门极驱动模块(9)。
优选的是,所述超声波振荡头(7)包含超声波振荡片和清洗锅,所述超声波振荡片通过丝网绝缘材料进行粘合到清洗锅上。
优选的是,所述逆变升压模块(3),包括:包含两个功率管Q1,Q2,一个变压器T1,一个升压电感L1,谐振电容C1,C2,C3构建逆变升压模块。
优选的是,所述门极驱动模块(5)由MCU控制器(8)提供信号实现Q1和Q2导通和截止。
优选的是,所述电流采样模块(6)包括逆变升压模块(3)的负汇流条上感测电阻器R1,跨电流传感器11的电压提供链接到超声波振荡器(7)中电流的测量值,跨电流传感器作为电流感测信号I_sense输出到MCU控制器(8)。
优选的是,所述电压采样模块(4),由R2和R3跨接市电ACL和ACN两端,感测市电电压变化,电压采样模块(4)作为电压感测信号V_sense输出到所述MCU控制器(8)中。
优选的是,所述MCU控制器(8)负责控制超声波振荡器(7)的操作并且参数两个信号DIR1和DIR2控制信号被输出到门极驱动模块(9),门极驱动模块(9)作为回应驱动逆变升压模块(3)的开关Q1,Q2的断开和闭合。
一种超声波洗牙机控制方法,包括:
MCU控制器(8)默认频率输出到门极驱动模块(5),转换信号控制逆变升压模块(3),电流采样模块(6)将检测到I_sense信号输出返回到MCU控制器(8)实现闭环控制;
所述MCU控制器(8)的频率缓慢增加直到软件设置最高频率,超声波振荡头(7)的特性为MCU控制器(8)频率和超声波本振频率一致功率最大效率最高,MCU控制器(8)通过内部运算得出控制曲线,电流在峰值是锁定频率,并且通过处理器内部储存保存评率数据和电流曲线。
优选的是,所述电压采样模块(4)检测到V_sense信号输出到MCU控制器(8),MCU处理器(8)提取运算后电压值乘以运算后的电流值计算出当前功率,通过比较内部存储的超声波振荡头(7)的最佳工作功率,并进行PID算法调节DIR1,DIR2的输出频率从而实现功率校准,参考公式如下:
其中,Δu(n)为采样差值,u:采样数值n:当前状态,Kp:比例值e:采样数值T:采样周期Ti:积分周期,Td:微分周期,(n-1):上次状态;(n-2):上上次状态。
本发明具有下列的优点:
功率恒定:市面上暂无此功能,基本出厂预设好的功率,产品在使用后老化功率慢慢衰减,无法达到清洗效果。
此外,市面无法检测电流,当超声波故障或者温度过高导致电流增加不能及时调整功率将导致***或者烧毁。
更具体第说,电源1提供AC供电或者DC供电,并且包括控制***2和超声波振荡头7。且超声波振荡头7包含超声波振荡片和清洗锅,通过特殊胶水实现两者粘合,两者之间通过丝网实现绝缘。
控制***2,具体:包含EMC滤波器5,逆变升压模块3,门极驱动模块9,电压采样模块4,电流采样模块6,MCU控制器8,
如图2所示,逆变升压模块3,包含两个功率管Q1,Q2,一个变压器T1,一个升压电感L1,谐振电容C1,C2,C3构建逆变升压模块。
门极驱动模块5由MCU控制器8提供信号实现Q1和Q2导通和截止。
电流采样模块6包括逆变升压模块3的负汇流条上感测电阻器R1,跨电流传感器11的电压提供链接到超声波振荡器7中电流的测量值,跨电流传感器作为电流感测信号I_sense输出到MCU控制器8.
电压采样模块4,由R2和R3跨接市电ACL和ACN两端,感测市电电压变化,电流采样模块4作为电压感测信号V_sense输出到MCU控制器8中。
所述MCU控制器8包括微控制器,微控制器具有处理器,储存装置,和多个外设(例如:ADC,比较器,计算器,时钟等)储存装置储存由处理器执行的指令以及由处理器适用的控制参数(例如:电流限值,电压限值,电流曲线值,追踪频率值,预设功能等),MCU控制器8负责控制超声波振荡器7的操作并且参数两个信号DIR1和DIR2控制信号被输出到门极驱动模块9,门极驱动模块9作为回应驱动逆变升压3的开关Q1,Q2的断开和闭合。
DIR1和DIR2的控制,DIR1逻辑电平为1,DIR2逻辑电平为1时,Q1导通,完成逆变升压正半周输出,DIR1逻辑电平为0,DIR2逻辑电平为1时,Q2导通,完成逆变升压正负半周输出,具体控制逻辑如图3时序表。
频率追踪,MCU控制器8默认36KHZ(或者其他频率)输出到门极驱动5,转换信号控制逆变升压3,电流采样6将检测到I_sense信号输出返回到MCU控制器8实现闭环控制,控制器8频率36K缓慢增加直到软件设置最高频率48KHZ(或者其他频率),超声波7特性为MCU控制器8频率和超声波本振频率一致功率最大效率最高,MCU控制器8通过内部运算得出图4控制曲线,电流在峰值是锁定频率,并且通过处理器内部储存保存评率数据和电流曲线。
恒功率,电压采样4检测到V_sense信号输出到MCU控制器8,处理器提取运算后电压值乘以运算后的电流值计算出当前功率,通过比较内部存储的超声波头7最佳工作功率进行进行PID算法调节DIR1,DIR2的输出频率从而实现功率校准,参考公式如下:
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种超声波洗牙机控制***,其特征在于,包括:MCU控制器(8)、电压采样模块(4)、门极驱动模块(9)、电流采样模块(6)和EMC滤波器(5)、逆变升压模块(3),其中,所述EMC滤波器(5)连接电源(1),所述逆变升压模块(3)连接超声波振荡头(7),其中,MCU控制器(8)连接所述电压采样模块(4)、门极驱动模块(9)、电流采样模块(6),且EMC滤波器(5)连接所述逆变升压模块(3),所述电压采样模块(4)采集EMC滤波器(5)和逆变升压模块(3)之间的电压,所述电流采样模块(6)采集逆变升压模块(3)和超声波振荡头(7)之间的电流,所述MCU控制器(8)和所述逆变升压模块(3)之间设置所述门极驱动模块(9)。
2.根据权利要求1所述的超声波洗牙机控制***,其特征在于,所述超声波振荡头(7)包含超声波振荡片和清洗锅,所述超声波振荡片通过丝网绝缘材料进行粘合到清洗锅上。
3.根据权利要求1或2所述的超声波洗牙机控制***,其特征在于,所述逆变升压模块(3),包括:包含两个功率管Q1,Q2,一个变压器T1,一个升压电感L1,谐振电容C1,C2,C3构建逆变升压模块。
4.根据权利要求1或2所述的超声波洗牙机控制***,其特征在于,所述门极驱动模块(5)由MCU控制器(8)提供信号实现Q1和Q2导通和截止。
5.根据权利要求1或2所述的超声波洗牙机控制***,其特征在于,所述电流采样模块(6)包括逆变升压模块(3)的负汇流条上感测电阻器R1,跨电流传感器11的电压提供链接到超声波振荡器(7)中电流的测量值,跨电流传感器作为电流感测信号I_sense输出到MCU控制器(8)。
6.根据权利要求1或2所述的超声波洗牙机控制***,其特征在于,所述电压采样模块(4),由R2和R3跨接市电ACL和ACN两端,感测市电电压变化,电压采样模块(4)作为电压感测信号V_sense输出到所述MCU控制器(8)中。
7.根据权利要求1或2所述的超声波洗牙机控制***,其特征在于,所述MCU控制器(8)负责控制超声波振荡器(7)的操作并且参数两个信号DIR1和DIR2控制信号被输出到门极驱动模块(9),门极驱动模块(9)作为回应驱动逆变升压模块(3)的开关Q1,Q2的断开和闭合。
8.一种超声波洗牙机控制方法,其特征在于,包括:
MCU控制器(8)默认频率输出到门极驱动模块(5),转换信号控制逆变升压模块(3),电流采样模块(6)将检测到I_sense信号输出返回到MCU控制器(8)实现闭环控制;
所述MCU控制器(8)的频率缓慢增加直到软件设置最高频率,超声波振荡头(7)的特性为MCU控制器(8)频率和超声波本振频率一致功率最大效率最高,MCU控制器(8)通过内部运算得出控制曲线,电流在峰值是锁定频率,并且通过处理器内部储存保存频率数据和电流曲线。
9.根据权利要求8所述的超声波洗牙机控制方法,其特征在于,所述电压采样模块(4)检测到V_sense信号输出到MCU控制器(8),MCU处理器(8)提取运算后电压值乘以运算后的电流值计算出当前功率,通过比较内部存储的超声波振荡头(7)的最佳工作功率,并进行PID算法调节DIR1,DIR2的输出频率从而实现功率校准,参考公式如下:
其中,Δu(n)为采样差值,u:采样数值n:当前状态,Kp:比例值e:采样数值T:采样周期Ti:积分周期,Td:微分周期,(n-1):上次状态;(n-2):上上次状态。
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