CN202534152U - 一种远程控制的超声波功率源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种远程控制的超声波功率源，包括用于远程控制的上位机、用于现场控制的下位机和超声波功率源，所述上位机和下位机之间通过信道通信。对照本案，现有的超声波功率源仅具备用于现场控制的下位机，而没有远程控制的上位机，因而不能进行远程控制，操作人员只能在噪声现场进行操作，无法拒绝噪声污染；而采用本案的方式，就能够实现远程控制，通过上位机和下位机之间的相互通信，操作人员能够通过上位机对下位机进行直接操作，间接控制超声波功率源，避免了现场操作的噪声污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波应用技术，尤其涉及一种可远程控制的超声波功率源。
背景技术
超声技术是20世纪发展起来的高新技术，是一种新兴的、多学科交叉的边缘科学。已引起美国、德国、加拿大、日本和中国等国家科技工作者的广泛关注。超声技术已经在化工、食品、生物、医药等学科的研究和工业产生中产生着重大影响。在建房屋及桥梁需要超声波进行探伤、工厂中机械零件需要超声波进行清洗、在化工行业中需要超声波进行乳化和分离。并且上述应用环境需要的超声波功率都很大，例如超声清洗，在实际工作中一个清洗槽内需要的功率就达1500W以上。
随着声学的逐步发展和电力电子技术的逐步完善，超声技术的应用也越来越广泛了，小到牙齿的清洗，大到大型机件的清洗；不仅应用于清洗，超声水处理、超声碎石手术等等方面都需要应用到超声技术。
目前的超声设备中，超声波功率源的功放部分和控制部分都在一体。对于大功率超声设备在工作时由于二次震荡会产生巨大的噪音，噪声不但污染环境，而且这对操作员的身体健康会成很大的伤害。操作员在工作时需要与其他工种协调工作，一般不便佩戴防噪音耳罩，因此操作员在操作与监控超声波功率源时就会长时间工作在噪声环境中，长期处于这种工作环境中会引起健康状况的下降、工作能力的降低等。
众所周知，当噪声达到一定强度就会对人的听觉器官产生伤害，进而使听力下降。研究结果表明，一个人每天如果受到80dB以上噪声的影响，久而久之，他的听力就会明显下降；人们如果短时间内受到100～125dB 噪声的影响，耳朵会暂时变聋；如果受到150dB以上噪声的短暂冲击，耳朵会永远失去听力。在当今提倡以人为本的社会里，如此大的噪声问题是必须加以解决的。
实用新型内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种能够进行远程监测与控制的超声波功率源，让超声设备在正常工作的同时避免操作人员免受噪声危害。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种远程控制的超声波功率源，包括用于远程控制的上位机、用于现场控制的下位机和超声波功率源，所述上位机和下位机之间通过信道通信。
对照本案，现有的超声波功率源仅具备用于现场控制的下位机，而没有远程控制的上位机，因而不能进行远程控制，操作人员只能在噪声现场进行操作，无法拒绝噪声污染；而采用本案的方式，就能够实现远程控制，通过上位机和下位机之间的相互通信，操作人员能够通过上位机对下位机进行直接操作，间接控制超声波功率源，避免了现场操作的噪声污染。
所述上位机和下位机之间可以通过无线信道通信，亦可以通过有线信道通信，优选采用串口通信结构。若采用无线信道进行通信，优选的，所述上位机首先与MAX232芯片连接将上位机的控制信号转换为TTL电平后，再与CC1100芯片相连接，接入无线信道；所述下位机直接与适配的另一片CC1100芯片（与前一片CC1100芯片相适配）相连接，接入无线信道。若采用有线信道通信，优选的，所述上位机直接接入有线信道，下位机通过MAX232芯片接入有线信道。上位机与外接件（MAX232芯片或有线信道等）的连接可以采用USB接口。
所述下位机产生的控制波形为同频反相的两路PDM信号，PDM信号经放大模块放大后通过隔离变压器接入全桥功放模块，全桥功放模块通过功率匹配模块接入超声波功率源。在全桥功放模块中使用的的绝缘栅双极型晶体管（简称IGBT）为IRF460型号。
优选的，所述上位机为PC机，采用串口通信结构，上位机用于发送工作起/止命令号、工作频率命令、工作时间命令等，通过下位机间接控制超声波功率源。
优选的，所述下位机为MSP430单片机，下位机用于采集超声波功率源的工作状态并向上位机反馈工作电流信息、散热器温度信息以及使用CCD摄像头拍摄的超声波功率源工作的实时图像信息等，便于操作人员进行实时监控。
一般来说所述下位机为一台或两台以上，上位机和下位机之间采用串口通信结构，采用的通信协议为MODBUS协议；每台下位机控制相应的超声波功率源。采用这种结构，通过一台上位机可以同时控制数台超声波功率源，与它们之间的硬件连接、通信协议等一同构成超声波功率源网络，一般上位机的人机交互软件采用C#语言进行编写；操作人员可在上位机上通过人机交互软件控制并检测网络中任意一台下位机及其超声波功率源的工作情况。
有益效果：本实用新型的远程控制的超声波功率源，可以使用有线或无线模式，远程对超声波功率源进行监测和控制，避免了操作人员现场工作承受噪声污染的危险，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
一种远程控制的超声波功率源，包括用于远程控制的上位机、用于现场控制的下位机和超声波功率源，所述上位机和下位机之间通过无线信道或有线信道通信；本案具体以微处理器MCU作为下位机，超声波功率源具体为换能器，MCU与换能器之间通过功率放大器进行连接，信号采集模块（具体进行电流、温度、视频等信息的采集）对换能器的工作情况进行采集。
在具体实施时，可以采用一对一模式（如图1所示，即一台上位机控制一台下位机的模式）。首先上位机通过信道向MCU发送频率值，当MCU接收到频率值后，上位机立即向MCU发送一个“开始工作”指令。MCU将接收到的频率值发送给功率放大器进行放大，之后将放大后的频率分成两路。一方面将频率传送至换能器，超声波换能装置没入水中，将超声波清洗装置产生的超声波经超声换能装置中的变幅杆聚焦，控制聚焦后的超声波靠近水下构建物所处的水环境以实现超声清洗功能；另一方面将放大后的频率送至电流采集、温度采集和视频采集***。随后采集到的电流、温度、视频等信号被送至MCU。MCU又通过信道将这些信号送到上位机中。
在一对一模式的基础上，可以扩展为一对多模式（即一台上位机控制数台下位机的模式）。具体工作时，上位机首先选择某一个MCU，让上位机通过信道向该指定的MCU发送频率值，当该MCU接收到上位机发送的频率值后，由下位机立即向MCU发送一个“开始工作”指令。该MCU将接收到的频率值发送给功率放大器进行放大，之后将放大后的频率分成两路。一方面将频率传送至换能器，超声波换能装置没入水中，将超声波清洗装置产生的超声波经超声换能装置中的变幅杆聚焦，控制聚焦后的超声波靠近水下构建物所处的水环境以实现超声清洗功能；另一方面将放大后的频率送至电流采集、温度采集和视频采集***。随后由该MCU选定监控下位机对象，并且由相应的下位机发送电流、温度、视频等信号至该MCU中。最后，该MCU又通过信道将这些信号送到上位机中。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种远程控制的超声波功率源，其特征在于：包括用于远程控制的上位机、用于现场控制的下位机和超声波功率源，所述上位机和下位机之间通过信道通信。
2.根据权利要求1所述的远程控制的超声波功率源，其特征在于：所述上位机和下位机之间通过无线信道通信。
3.根据权利要求2所述的采用无线信道的远程控制的超声波功率源，其特征在于：所述上位机通过MAX232芯片与CC1100芯片相连接，接入无线信道；所述下位机与适配的另一片CC1100芯片相连接，接入无线信道。
4.根据权利要求1所述的远程控制的超声波功率源，其特征在于：所述上位机和下位机之间通过有线信道通信。
5.根据权利要求4所述的远程控制的超声波功率源，其特征在于：所述上位机直接接入有线信道，下位机通过MAX232芯片接入有线信道。
6.根据权利要求1所述的远程控制的超声波功率源，其特征在于：所述下位机产生的控制波形为同频反相的两路PDM信号，PDM信号经放大模块放大后通过隔离变压器接入全桥功放模块，全桥功放模块通过功率匹配模块接入超声波功率源。
7.根据权利要求6所述的远程控制的超声波功率源，其特征在于：所述全桥功放模块中使用的的绝缘栅双极型晶体管为IRF460型号。
8.根据权利要求1所述的远程控制的超声波功率源，其特征在于：所述上位机为PC机，采用串口通信结构。
9.根据权利要求1所述的远程控制的超声波功率源，其特征在于：所述下位机为MSP430单片机。
10.根据权利要求1所述的远程控制的超声波功率源，其特征在于：所述下位机为一台或两台以上，上位机和下位机之间采用串口通信结构，采用的通信协议为MODBUS协议。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103341466A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-10-09 | 河海大学常州校区 | 多频可切换的水下构建物清洗维护装置 |
| CN106209259A (zh) * | 2015-05-05 | 2016-12-07 | 北京康智乐思网络科技有限公司 | 一种声波通信*** |
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| CN103341466B (zh) * | 2013-07-29 | 2014-12-17 | 河海大学常州校区 | 多频可切换的水下构建物清洗维护装置 |
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