基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)

基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)技術(shù)可行性爭論報(bào)告編寫日期：202312月名目\l“_TOC_250016“一、技術(shù)領(lǐng)域及研發(fā)必要性分析 1\l“_TOC_250015“技術(shù)相關(guān) 1\l“_TOC_250014“基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)技術(shù)的進(jìn)呈現(xiàn)狀 1\l“_TOC_250013“技術(shù)必要性分析 2\l“_TOC_250012“二、內(nèi)容與可行性分析 3\l“_TOC_250011“技術(shù)根本原理 3\l“_TOC_250010“超聲波清洗的原理和特點(diǎn) 4超聲波清洗機(jī)的構(gòu)造和參數(shù)設(shè)定 5技術(shù)內(nèi)容 5單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 5超聲波發(fā)生器的選擇 13超聲波振蕩器設(shè)計(jì) 14高頻驅(qū)動和匹配電路 16超聲波換能器設(shè)計(jì) 17清洗槽的設(shè)計(jì) 19軟件調(diào)試 20硬件調(diào)試 23\l“_TOC_250009“關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)點(diǎn) 27\l“_TOC_250008“三、市場需求與風(fēng)險(xiǎn)分析 28\l“_TOC_250007“市場需求分析 28\l“_TOC_250006“風(fēng)險(xiǎn)分析與對策 29\l“_TOC_250005“風(fēng)險(xiǎn)分析 29\l“_TOC_250004“風(fēng)險(xiǎn)對策 31\l“_TOC_250003“四、經(jīng)濟(jì)效益與社會效益 34\l“_TOC_250002“經(jīng)濟(jì)效益分析 34\l“_TOC_250001“社會效益分析 35\l“_TOC_250000“五、總結(jié) 3610一、技術(shù)領(lǐng)域及研發(fā)必要性分析1.1技術(shù)相關(guān)技術(shù)名稱：基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)技術(shù)技術(shù)名稱：基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)技術(shù)持有人：北京佳和迅潔清潔效勞基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)技術(shù)的進(jìn)呈現(xiàn)狀目前，由于環(huán)境保護(hù)的要求，使用清洗劑漸漸成為眾多廠家的首選，目前，由于環(huán)境保護(hù)的要求，使用清洗劑漸漸成為眾多廠家的首選，這就需要與超聲清洗協(xié)作才能取得更好的效果。的多缸或傳動鏈?zhǔn)交蛏凳匠暻逑瓷a(chǎn)線相繼面市；其二是，低頻超聲波清洗機(jī)向高頻超聲波清洗機(jī)的進(jìn)展。在美國、日本、歐洲以及亞太市場上，多缸式超聲波清洗設(shè)備總量已呈明顯上升之勢，高達(dá)總量的 50％，而多工位半自動、全自動傳動鏈?zhǔn)交蛏凳匠暡ㄇ逑淳€體設(shè)備也已上升到總量的40％以上。我國超聲波清洗技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)取得了較好的成效。一是機(jī)械零部件在電鍍前后的清洗或噴涂前的清洗，拆修零部件的清洗，要求高清洗度，如油泵油嘴偶件、軸承、制動器、燃油過濾器、閥門的清洗。二是印制電路板、硅片、晶片、元器件殼、座、鐵路系統(tǒng)用的信號掌握繼電器、元器件、連接件、顯像管以及電真空器件等的清洗。三是眼鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)珠寶工藝品等的清洗。技術(shù)必要性分析超聲波清洗的原理，在理論要加以闡述是比較簡單的，里面牽涉很多超聲波清洗的原理，在理論要加以闡述是比較簡單的，里面牽涉很多因素和作用，可以表達(dá)超聲波清洗作用的主要有以下三點(diǎn)?？昭ㄗ饔卯?dāng)強(qiáng)力的超聲波輻射到液體中，清洗液以靜壓 (一個標(biāo)準(zhǔn)氣壓)為中心進(jìn)展變化，在壓力到零氣壓以下時(shí)，溶解在液體中的氧會形成微小氣泡核，進(jìn)而產(chǎn)生很多近似真空的微小空洞(空穴)。超聲波的正壓力時(shí)的微小空洞，在絕熱壓縮狀態(tài)被擠碎，這個發(fā)生在擠碎瞬間的強(qiáng)力沖擊波，可直接破壞能在數(shù)十秒內(nèi)對鋁箔侵蝕成很多的小孔。加速度清洗液體經(jīng)超聲波輻射，液體分子發(fā)生振動，這種振動加速度在 時(shí)是重力加速度的103倍，在950kHz時(shí)將到達(dá)105倍，由這個強(qiáng)力加速度可以對受污物的外表實(shí)行剝離清洗。然而， 950kHz的超聲波不產(chǎn)生空穴，不適應(yīng)去油污的清洗，只能在電子工業(yè)的半導(dǎo)體制造中，對亞微米粒子的污染進(jìn)展清洗。物理化學(xué)反響的促進(jìn)作用由空穴作用使液體局部發(fā)生高溫高壓(1000，5500℃)，再經(jīng)振動產(chǎn)生的攪拌，促使發(fā)生化學(xué)或物理作用，液體不斷地乳化分散，進(jìn)一步促進(jìn)化學(xué)反響的速率。二、內(nèi)容與可行性分析技術(shù)根本原理超聲清洗是利用超聲波在清洗液中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流超聲清洗是利用超聲波在清洗液中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用，產(chǎn)生的沖擊，將浸沒在清洗液中的工件內(nèi)外外表的污物震落剝離下作用，產(chǎn)生的沖擊，將浸沒在清洗液中的工件內(nèi)外外表的污物震落剝離下來。目前常用的超聲波清洗機(jī)中，以空化作用和直進(jìn)流作用為主。超聲波來。目前常用的超聲波清洗機(jī)中，以空化作用和直進(jìn)流作用為主。超聲波清洗機(jī)主要應(yīng)用于電子、光學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域，用來清洗半導(dǎo)體器件、印制電清洗機(jī)主要應(yīng)用于電子、光學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域，用來清洗半導(dǎo)體器件、印制電路板玻璃器具等超聲波清洗機(jī)由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、超聲清洗路板玻璃器具等超聲波清洗機(jī)由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、超聲清洗槽及掌握電路組成。超聲波清洗機(jī)主要利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波信號槽及掌握電路組成。超聲波清洗機(jī)主要利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波信號并傳入超聲波換能器，超聲波換能器將超聲波電能轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動并并傳入超聲波換能器，超聲波換能器將超聲波電能轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動并傳入清洗液中，在清洗液中產(chǎn)生空化作用，從而到達(dá)超聲波清洗的目的。和換能器頻率全都，這樣才能形成共振，使換能器處于最正確工作狀態(tài)，清洗效果最好。目前，常用的頻率跟蹤技術(shù)承受鎖相環(huán)方式，該方法簡潔易實(shí)現(xiàn)，跟蹤效果好，但功能單一。本文承受單片機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字掌握，以便于設(shè)置相關(guān)參數(shù)。該機(jī)的主要功能有頻率自動跟蹤、功率調(diào)整、振蕩工作方式、掃描工作方式、定時(shí)功能。穿透力量強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于清洗、距離測量、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。超聲清洗2050項(xiàng)有用性很強(qiáng)的技術(shù)，其應(yīng)用場所廣泛，涉及到大的機(jī)械零部件，小半導(dǎo)體器件的清洗等，常常稱作“無刷清洗”。超聲波清洗的主要特點(diǎn)是速度快、效果好、簡潔實(shí)現(xiàn)工業(yè)掌握等針對簡單工件外表，如空穴、凹凸處，一般清洗方法很難實(shí)現(xiàn)，而承受超聲波就可以獲得很好的效果。隨著聲化學(xué)的消滅與應(yīng)用，再協(xié)作使用適當(dāng)?shù)娜芤?，調(diào)整清洗液酸堿度等，清洗效果更好。超聲波清洗的原理和特點(diǎn)超聲波清洗的換能器將超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動并通過清洗槽壁向超聲波清洗的換能器將超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動并通過清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波。存在于液體中的微氣泡盛在槽中的清洗液輻射超聲波。存在于液體中的微氣泡波的作用下振動，當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)到達(dá)肯定值時(shí)，氣泡快速增長，然后突然波的作用下振動，當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)到達(dá)肯定值時(shí)，氣泡快速增長，然后突然閉合。在氣泡閉合時(shí)，產(chǎn)生沖擊波，在氣泡四周產(chǎn)生很大的壓力及局部高閉合。在氣泡閉合時(shí)，產(chǎn)生沖擊波，在氣泡四周產(chǎn)生很大的壓力及局部高溫，這種物理現(xiàn)象稱為超聲空化?？栈a(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污溫，這種物理現(xiàn)象稱為超聲空化?？栈a(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中。蒸汽型空化對污垢層的直接反復(fù)沖擊，一方面物而使它們分散于溶液中。蒸汽型空化對污垢層的直接反復(fù)沖擊，一方面破壞污物與清洗件外表的吸附，另一方面也會引起污物層的疲乏破壞而脫破壞污物與清洗件外表的吸附，另一方面也會引起污物層的疲乏破壞而脫離。氣體型氣泡的振動對固體外表進(jìn)展擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡還離。氣體型氣泡的振動對固體外表進(jìn)展擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡還能“鉆入”裂縫作振動，使污垢脫落。由于空化作用，兩種液體在界面迅能“鉆入”裂縫作振動，使污垢脫落。由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，當(dāng)固體粒子被油污裹著而附在清洗件外表時(shí)，油被乳化，速分散而乳化，當(dāng)固體粒子被油污裹著而附在清洗件外表時(shí)，油被乳化，固體粒子自行脫落。超聲在清洗液中傳播時(shí)會產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，沖擊固體粒子自行脫落。超聲在清洗液中傳播時(shí)會產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，沖擊清洗件，同時(shí)由于非線性效應(yīng)會產(chǎn)生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和清洗件，同時(shí)由于非線性效應(yīng)會產(chǎn)生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面上會產(chǎn)生高速的微聲流，全部這些作用能夠破壞污物，除去或削液體界面上會產(chǎn)生高速的微聲流，全部這些作用能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增加攪拌、集中作用，加速可溶性污物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清弱邊界污層，增加攪拌、集中作用，加速可溶性污物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。洗劑的清洗作用。由此可見，但凡液體能浸到聲場存在的地方都有清洗作用，而且清洗如布料、橡膠以及粘度大的污物清洗效果差。超聲波清洗機(jī)的構(gòu)造和參數(shù)設(shè)定(1)(1)超聲波清洗機(jī)構(gòu)造設(shè)計(jì)超聲波清洗機(jī)主要由超聲波發(fā)生器、超聲換能器和清洗槽組成。超聲波發(fā)生器將50Hz聲換能器。清洗槽是盛放清洗液和被清洗零部件的容器。(2)參數(shù)設(shè)定為了實(shí)現(xiàn)超聲波清洗的高效率，應(yīng)中選擇最正確的聲強(qiáng)、頻率及清洗槽聲場分布等參數(shù)。工作頻率選在20—50kHz之間。低頻聲波的空化氣泡大、數(shù)量少，易于清洗較粗糙物品。高頻聲波空化氣泡小、數(shù)量多，易于清洗精細(xì)且外形簡單的物品。本超聲波清洗機(jī)用于清洗較粗糙的生活用具，所以承受低頻洗性能好，蒸發(fā)損失小，無毒，材料相容性好，不破壞環(huán)境，價(jià)格廉價(jià)。技術(shù)內(nèi)容依據(jù)設(shè)計(jì)要求，超聲波清洗機(jī)系統(tǒng)的硬件電路主要包括超聲波放射電依據(jù)設(shè)計(jì)要求，超聲波清洗機(jī)系統(tǒng)的硬件電路主要包括超聲波放射電路，超聲波接收電路，換能電路和鍵盤掌握電路等，各模塊有它特定的功路，超聲波接收電路，換能電路和鍵盤掌握電路等，各模塊有它特定的功能，這些電路性能的好壞直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能，這些電路性能的好壞直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)STCSTCPIC51因此我在在單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)前對各種單片機(jī)方案進(jìn)展了比較：單片機(jī)的選擇有多種方案可供參考，例如單片機(jī)的選擇有多種方案可供參考，例如AVRTIAVR單片機(jī)司挪威設(shè)計(jì)中心的A先生與V先生利用ATMEL公司的Flash技術(shù),共同研發(fā)出RISC精簡指令集的高速8位單片機(jī)。其特點(diǎn)是：簡潔易學(xué)，AVR程序?qū)懭胧侵苯釉陔娐钒迳线M(jìn)展程序修改、燒錄等操作，這樣便于產(chǎn)品升級；費(fèi)用低廉，高速，低耗， I/O口功能強(qiáng),具有A/D轉(zhuǎn)換等電路，有功能強(qiáng)大的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及通訊接口。TI德州儀器供給了兩大系列通用單片機(jī)。TMS370單片機(jī)是8CMOS簡單的實(shí)時(shí)掌握場合；MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較16STC單片機(jī)STC8051令代碼完全兼容傳統(tǒng)80518~12ADC，4PWM，雙串口，有全球唯一IDPIC單片機(jī)公司的產(chǎn)品，其突出的特點(diǎn)是體積小，功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，牢靠性高，有較強(qiáng)的模擬接口，代碼保密性好，大局部芯片有其兼容的FLASH5151些列單片機(jī)是在一塊芯片中集成了 CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多功能I/O等一臺計(jì)算機(jī)所需要的根本功能部件。把握起來比較簡潔，且本錢低，牢靠性高。數(shù)據(jù)處理量不是很大，所以，本次設(shè)計(jì)選定以51系列單片機(jī)為掌握核心的STC89C52單片機(jī)來進(jìn)展。STC89C52單片機(jī)的特點(diǎn)STC89C52STC89C5251STCSTC89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕，器件承受STC指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8FlashSTC89C52單片機(jī)可為您供給很多較簡單系統(tǒng)掌握應(yīng)用場合[1]。STC89C524032/輸出〔I/O〕端口，同時(shí),22STC89C52可以依據(jù)常規(guī)方法進(jìn)展編程。其將通用的微處理FlashFlash地降低開發(fā)本錢。兼容MCS51指令系統(tǒng)8k(>1000次〕FlashROM32I/O,256x8bitRAM316/0-24MHz2UART282,3低功耗空閑和掉電模式,軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能STC89C52STC89C52各引腳功能及管腳電壓如圖2.12.1STC89C52引腳圖STC89C52為40腳雙列直插封裝8標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52一樣，其主要用于會聚調(diào)整時(shí)的功能掌握。功能包括對會聚主IC內(nèi)部存放器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整掌握，會聚測試圖掌握，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPUXTAL1〔19腳〕XTAL2〔18腳〕為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHzRST/Vpd〔9腳〕為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC〔40腳〕VSS〔20腳〕+5VP0~P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0端口〔32~39腳〕被定義為N1功能掌握端口，分別與N113腳定義為IR10腳和11I2CN1SDAS〔18腳〕和SCLS〔19腳〕12腳、27腳及28腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的掌握功能。P0口:P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸取電流的方式驅(qū)動8TTL電路，對端口P0寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址〔低8位〕和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻?？诮邮罩噶钭止?jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口:P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動〔吸取或輸出電流〕4個TTL規(guī)律門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，由于內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個電流(IIL)P2口:P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動〔吸取或輸出電流〕4TTL規(guī)律門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用(IIL)P3口:P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出〕4TTLP3口寫入“1”P3口將用上拉電阻輸出電流〔IIL〕。RST平將使單片機(jī)復(fù)位。XTAL2:STC89C52片內(nèi)存儲器中，80H-FFH共128個單元為特別功能存放器〔SFE〕。有個字節(jié)的內(nèi)部高個〔SFR128字節(jié)的RAM和特別功能存放器的地址是一樣的，但物理上它們是分開的。波特率發(fā)生器:當(dāng)T2CON中的TCLK和RCLK置位時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2作為波特率發(fā)生器使用。假設(shè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時(shí)器 1用于其它功能，其引腳與其次功能如下。2.1STC89C52P3口的其次功能引腳P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

2功能〕TXD〔串行口輸出端〕〕〕定時(shí)器/記時(shí)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入端〕定時(shí)器/1計(jì)數(shù)脈沖輸入端〕RD〔外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效〕STC89C52的程序存儲器陣列是承受字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一STC89C52的程序存儲器陣列是承受字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)，要對整個芯片內(nèi)的個字節(jié)，要對整個芯片內(nèi)的PEROM程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必需使用片擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容去除。用片擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容去除。顯示與鍵盤電路的設(shè)計(jì)顯示器是一個典型的輸出設(shè)備，而且其應(yīng)用是極為廣泛的，幾乎全部顯示器是一個典型的輸出設(shè)備，而且其應(yīng)用是極為廣泛的，幾乎全部的電子產(chǎn)品都要使用顯示器，其差異僅在于顯示器的構(gòu)造類型不同而已。的電子產(chǎn)品都要使用顯示器，其差異僅在于顯示器的構(gòu)造類型不同而已。最簡潔最直觀的顯示器可以使用最簡潔最直觀的顯示器可以使用LED發(fā)光二極管，而簡單的比較完整的顯示器應(yīng)當(dāng)是CRT監(jiān)視器或者屏幕較大的LCD液晶屏。垂直(相交成90度)。也就是說，假設(shè)一個平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩個平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn)光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。LCD散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，光線本身已扭轉(zhuǎn)到與其次個極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光器構(gòu)成，所以在正常狀況下應(yīng)當(dāng)阻斷全部試圖穿透的光線。但是，由于兩個濾光器之間布滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個濾光器后，會被液晶分子扭轉(zhuǎn) 濾光器中穿出。另一方面，假設(shè)為液晶加一個電壓，分子又會重排列并完光線阻斷，不加電則使光線射出。顯示電路如圖2.22.2LCD顯示電路連接圖在外圍的鍵盤掌握電路中，設(shè)置了四個獨(dú)立按鍵，分別與單片機(jī)的停頓放射超聲波，即停頓機(jī)器；S3路發(fā)出警告，此時(shí)按下S3鍵，即可停頓報(bào)警，S4為預(yù)留出來的按鍵，當(dāng)需要的時(shí)候可以實(shí)行編程掌握。電路設(shè)計(jì)如圖2.32.3鍵盤掌握電路超聲波發(fā)生器的選擇超聲波發(fā)生器也稱作超聲電源，它是一種用以產(chǎn)生超聲頻電能并向超超聲波發(fā)生器也稱作超聲電源，它是一種用以產(chǎn)生超聲頻電能并向超聲換能器供給的裝置。依據(jù)所承受的工作原理，可以把超聲波發(fā)生器分為聲換能器供給的裝置。依據(jù)所承受的工作原理，可以把超聲波發(fā)生器分為模擬電路和數(shù)字電路兩大類。模擬電路超聲波發(fā)生器又分為振蕩一放大型模擬電路和數(shù)字電路兩大類。模擬電路超聲波發(fā)生器又分為振蕩一放大型和逆變型兩種。本設(shè)計(jì)承受振蕩一放大型超聲波發(fā)生器，其構(gòu)造框圖如圖和逆變型兩種。本設(shè)計(jì)承受振蕩一放大型超聲波發(fā)生器，其構(gòu)造框圖如圖3.43.4源組成。振蕩器產(chǎn)生肯定頻率的信號，放大器將其放大到肯定的功率輸出。源組成。振蕩器產(chǎn)生肯定頻率的信號，放大器將其放大到肯定的功率輸出。振蕩條件：正反響放大器。表示接正反響時(shí)放大器在輸入信號顯示時(shí)的輸出?？芍僭O(shè)在放大器輸入端1外接肯定頻率，肯定幅度的正弦波信號 Xa，經(jīng)過根本放大器和反響網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的環(huán)路輸出后，在反響網(wǎng)絡(luò)的輸出端 2得到反響信號Xf與Xa在大小和相位上都全都，則可以除去外接信號 Xa，將1、2兩端連接在一起(如圖中虛線所示)而形成閉環(huán)系統(tǒng)，其輸出端可連續(xù)維持和a+f=2n n=0,1,2,3…… 相位平衡條件 (2.1)相位平衡條件打算的。一個正弦波振蕩器只在某一個頻率下滿足相位平衡f0,

環(huán)路中包含一個具有選頻特性的網(wǎng)絡(luò)。它可以設(shè)置在放大器C元件組成，也可以用L、C＞1趨于穩(wěn)態(tài)平衡。超聲波振蕩器設(shè)計(jì)TL494TL494成的振蕩器。成的振蕩器。TL4945(CT)6(RT)接定時(shí)元件電阻RC，即可起振。如圖2.4所示。2.4TL494的引腳圖由于頻率選為20kHz由上公式得RC=0.5958×106S1,振蕩器輸出方波的占空比是換能器產(chǎn)生的超聲波強(qiáng)度的打算因素。通過給TL4944以肯定的直流電壓就可實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)整。定時(shí)元件由電容CR1R2構(gòu)成，調(diào)整電位器R212V，R3(10kΩ)和電位器R4(10kΩ)構(gòu)成分壓電路，死區(qū)時(shí)間掌握端的電位應(yīng)界于2．5～5V之間。調(diào)整電位器R4聲波的強(qiáng)度調(diào)整?！?〕超聲波放大器的選擇單級的，也可以是多級的，主要看輸出功率的需要。早期的超聲波發(fā)生器〔三極管、場效應(yīng)管和IBGT器件〕。近年來越來越多的廠家承受功率集成電路做超聲波發(fā)生器的放大器件。目前工業(yè)上廣泛使用的超聲波發(fā)生器根本上被晶體管電路壟斷。率高。但從另一方面講由于受到方向擊穿電壓、最大集電極電流、最大集電極耗散功率參數(shù)的限制，通常一對晶體管的最大輸出功率只能到達(dá)百瓦級。要提高晶體管發(fā)生器的輸出力量，除了有賴于搞性能器件外，還必需承受高效率的電路。傳統(tǒng)的甲類、乙類、丙類放大器是把有源器件作為電流源工作。在這些放大器中，晶體管工作在伏安特性曲線的有源區(qū)。集電極電流受基極鼓勵信號掌握作相應(yīng)變化。低壓驅(qū)動電路了避開兩只功放管同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)致內(nèi)部功耗增加，兩管的導(dǎo)通時(shí)間必需錯開，使它們在交替工作時(shí)有一段同時(shí)截止的時(shí)間。為此，三極管 P1和P2對振蕩器的輸出作反相處理，三極管選用 用的電源是直流12V，而功放電路的電源是溝通220V，在三極管后參加一個耦合變壓器，完成凹凸壓隔離的任務(wù)。功放匹配電路功放電路電路由兩個VMOS功率場效應(yīng)管2SK791應(yīng)好、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是抱負(fù)的開關(guān)元件。但其關(guān)斷特性在電流小時(shí)并不抱負(fù)，下降沿有拖尾。高頻驅(qū)動和匹配電路超聲發(fā)生器與一般放大器的一個重要區(qū)分在于它的匹配電路局部。一超聲發(fā)生器與一般放大器的一個重要區(qū)分在于它的匹配電路局部。一般放大器與負(fù)載之間的匹配只牽涉到阻抗變換，而超聲波發(fā)生器與負(fù)載之般放大器與負(fù)載之間的匹配只牽涉到阻抗變換，而超聲波發(fā)生器與負(fù)載之間的匹配則除了阻抗變換之外，還有一項(xiàng)很重要的內(nèi)容—調(diào)諧，即選用一間的匹配則除了阻抗變換之外，還有一項(xiàng)很重要的內(nèi)容—調(diào)諧，即選用一定值的阻抗元件，使之在工作頻率上與負(fù)載中的電抗成分諧振。只有在同定值的阻抗元件，使之在工作頻率上與負(fù)載中的電抗成分諧振。只有在同時(shí)進(jìn)展了阻抗變換和調(diào)諧之后，整個系統(tǒng)才算是到達(dá)了匹配，換能器才能時(shí)進(jìn)展了阻抗變換和調(diào)諧之后，整個系統(tǒng)才算是到達(dá)了匹配，換能器才能超聲波清洗機(jī)中的匹配電路是將發(fā)生器輸出的電能送往換能器的通道。匹配電路雖然構(gòu)造簡潔(通常只有一個匹配電感)，卻具有重要作用。一樣型號的清洗機(jī)，匹配調(diào)得好的清洗效果好；匹配調(diào)得差的則清洗效果清洗機(jī)的匹配除了要解決變阻問題(即變換負(fù)載的阻值，使之與發(fā)生器的最正確容抗，使換能器呈純阻性。技術(shù)人員通常是依據(jù)各自的閱歷進(jìn)展匹配。例的。但在已有閱歷的根底上，再把握匹配的原理，就可以在匹配時(shí)有的放矢，更加主動，從而收到事半功倍的效果。其驅(qū)動電路如圖2.52.5清洗機(jī)的高頻驅(qū)動電路超聲波換能器設(shè)計(jì)用于超聲清洗的換能器有兩種類型．一是磁致伸縮換能器，另一種是用于超聲清洗的換能器有兩種類型．一是磁致伸縮換能器，另一種是壓電換能器，磁致伸縮換能器這種換能器的電聲效率比較低．而且金屬鎳壓電換能器，磁致伸縮換能器這種換能器的電聲效率比較低．而且金屬鎳材料價(jià)格昂貴，制造工藝簡單，所以目前很少承受。還有一種用鐵氧體材材料價(jià)格昂貴，制造工藝簡單，所以目前很少承受。還有一種用鐵氧體材料做成的磁斂伸縮換能器，雖然其電聲效率比較高，但機(jī)械強(qiáng)度低，所能料做成的磁斂伸縮換能器，雖然其電聲效率比較高，但機(jī)械強(qiáng)度低，所能承受的電功率容量小，因而目前我國也很少應(yīng)用目前我國主要承受壓電換承受的電功率容量小，因而目前我國也很少應(yīng)用目前我國主要承受壓電換能器，由于這種換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率高，原材料價(jià)格廉價(jià)，而且便于制能器，由于這種換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率高，原材料價(jià)格廉價(jià)，而且便于制造不同的構(gòu)造，以適應(yīng)不同的清洗要求。壓電換能器又有很多種如圓柱形、造不同的構(gòu)造，以適應(yīng)不同的清洗要求。壓電換能器又有很多種如圓柱形、喇叭形等。經(jīng)過比照最終確定選用喇叭形夾心壓電換能器作為此次的換能喇叭形等。經(jīng)過比照最終確定選用喇叭形夾心壓電換能器作為此次的換能器。器。換能器是用來進(jìn)展能量轉(zhuǎn)換的器件，是將一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一它能實(shí)現(xiàn)電能和聲能之間的轉(zhuǎn)換。 (N1)2

(N1)2

bj1

N2

sinN

cjn

〔2.2〕dcos

N1sin

〔2.3〕且 N(s/s1/2 且 1 2阻抗的反變換為dWbZcWa 〔2.4〕節(jié)面在前后蓋板長度滿足：wl wl Ztan(

3)tan( 2) 2c c Z3 2 3

〔2.5〕tan NN1 〔2.6〕由上式得2S 60mm2

l 20mm l3

10mm l1

37.25mm

d17.5mm致伸縮的有鎳片換能器和鐵氧體換能器。鐵氧體換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率比較低。一般使用一、二年后效率下降，甚至幾乎喪失電聲轉(zhuǎn)換力量。鎳片換能器的工藝簡單，價(jià)格昂貴所以至今很少使用。目前，廣泛使用壓電晶體換能器。這種換能器電聲轉(zhuǎn)換效率高，原材料價(jià)格廉價(jià)，制作便利，也不簡潔老化。常用的材料有石英晶體、鈦酸鋇〔BaTiO3〕和鋯鈦酸鉛〔PbTiZrO3PZT3000V電壓才產(chǎn)生0.01μ20～30倍，但效率和機(jī)械強(qiáng)度不如石英晶體。鋯鈦酸鉛具有二者的優(yōu)點(diǎn)，一般可用作超聲波清洗，探傷和小功率超聲波加工的換能器。清洗槽的設(shè)計(jì)清洗槽由內(nèi)槽和外殼組成．內(nèi)槽的外外表清洗槽由內(nèi)槽和外殼組成．內(nèi)槽的外外表換能器，槽內(nèi)盛清洗液。槽一般用耐腐蝕的不銹鋼板制成，過于厚會影響換能器，槽內(nèi)盛清洗液。槽一般用耐腐蝕的不銹鋼板制成，過于厚會影響聲的輻射．槽的內(nèi)壁，尤其是粘有換能器的輻射板要平坦拋光，不能有傷聲的輻射．槽的內(nèi)壁，尤其是粘有換能器的輻射板要平坦拋光，不能有傷痕，否則易產(chǎn)生空化腐蝕，縮短使用壽命．為避開被清洗工件直接與槽壁痕，否則易產(chǎn)生空化腐蝕，縮短使用壽命．為避開被清洗工件直接與槽壁籃的骨架應(yīng)盡可能地小而輕，一般用不銹鋼絲編成或用其它反射槽的尺寸要依據(jù)清洗件的大小和外形而定．清洗件的總外表積不應(yīng)大于內(nèi)槽的體積．粘有換能器的輻射板(如槽底板)所承受的電功率強(qiáng)度一般低于1．5W／cm2(0．5～1w／cm2之間)．過高的強(qiáng)度會加速輻射板外表的空化腐蝕，同時(shí)由于過猛烈的空化所產(chǎn)生的氣泡會影響能量傳遞，使遠(yuǎn)離輻射面的液體空間聲強(qiáng)變?nèi)醵_(dá)不到均勻清洗使得在液體空間有些區(qū)域聲壓最小(波節(jié)處)，有些地方聲壓最大(波腹處)而造成清洗干凈程度不均勻．為削減駐波的形成，有時(shí)清洗槽的外形要特超聲波功率為500W；外槽尺寸為420×490×380mm；超聲波發(fā)生器電路箱為 224×100×135mm，由六個直徑為4.5毫米的螺紋固定。其構(gòu)造如圖2.6所示.2.62.6清洗槽構(gòu)造系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)承受模塊化設(shè)計(jì)，主要包括中斷主程序、入口程序、定系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)承受模塊化設(shè)計(jì)，主要包括中斷主程序、入口程序、定報(bào)警子程序設(shè)計(jì)等?！?〕主程序流程圖主程序首先要對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16時(shí)/計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA子程序送出一個超聲波脈沖。2.7程序主流程圖為了避開超聲波放射器引起的直射波，需要延時(shí)0.1ms部中斷0的超聲波信號。由于承受的是0.5μs，所以當(dāng)主程序檢測到標(biāo)志位后，調(diào)用振動子程序最終顯示在LED上，主程序流程圖如圖2.7所示?！?〕中斷子程序及流程圖當(dāng)超聲波發(fā)送脈沖波后，在程序中定義為外部中斷0，INT0序中的作用是形成中斷進(jìn)展跳轉(zhuǎn)進(jìn)入中斷子程序，能夠?qū)崿F(xiàn)在程序設(shè)計(jì)上的思維，使整個程序符合規(guī)律設(shè)計(jì)。中斷子程序流程圖如圖4.2程序中應(yīng)留意進(jìn)中斷時(shí)變量的保存及出中斷時(shí)變量的恢復(fù)。當(dāng)有外部中斷時(shí)，為避開進(jìn)入中斷死循環(huán)，必需在退出中斷子程序時(shí)用軟件去除該標(biāo)志讀取定時(shí)器值，設(shè)置標(biāo)志位。關(guān)閉定時(shí)器關(guān)閉定時(shí)器關(guān)閉中斷讀取定時(shí)器值設(shè)置標(biāo)志位返回2.8中斷子流程圖(3)按鍵掃描程序流程圖按鍵掃描程序流程圖如圖2.9所示，該程序局部完成對按鍵的掃描，組合鍵碼值返回，由于按鍵的公共端接低電平，所以當(dāng)按鍵I/O尋常，證明有按鍵按下，所以進(jìn)入程序后先將P1口即按鍵的接口，全部置1，然后通過if((P1&0xff)!=0xff)；來推斷是夠有按鍵動作，將P10XFF0XFF20ms的延時(shí)，再次使用該語句進(jìn)展一次推斷，假設(shè)確實(shí)有按鍵按下，則此語句成立，將進(jìn)入鍵碼值提取提取，參加按鍵1按下則編碼值為01111111，為0X7F便于觀看與調(diào)試將該鍵碼值取反，則為0X80行查詢程序進(jìn)展按鍵的查詢，查詢后進(jìn)展按鍵執(zhí)行程序的執(zhí)行。2.9按鍵掃描流程圖硬件調(diào)試本系統(tǒng)主要依據(jù)顯示設(shè)置，來推斷清洗的功率及倒計(jì)時(shí)的設(shè)定，來進(jìn)本系統(tǒng)主要依據(jù)顯示設(shè)置，來推斷清洗的功率及倒計(jì)時(shí)的設(shè)定，來進(jìn)行相應(yīng)的清洗操作。其按鍵操作如下：上排四個按鍵由左至右依次為設(shè)置行相應(yīng)的清洗操作。其按鍵操作如下：上排四個按鍵由左至右依次為設(shè)置鍵、確認(rèn)鍵、加操作鍵、減操作鍵。鍵、確認(rèn)鍵、加操作鍵、減操作鍵。2.10上電顯示圖剛開頭上電操作如圖2.10當(dāng)將輸入端分別連接直流5V1602顯示器會顯示“welcome pleasesetup”,就可以開頭設(shè)置清洗功率及倒計(jì)時(shí)時(shí)間了。2.1135w檔位初始化5序設(shè)置檔位，在系統(tǒng)自動初始化完畢之后便會消滅該窗口顯示，如選擇默認(rèn)設(shè)置程序，可點(diǎn)擊確認(rèn)鍵直接開頭工作。2.1235w檔位開頭倒計(jì)時(shí)如圖2.12所示，選擇默認(rèn)設(shè)置后，計(jì)時(shí)器會間隔 完畢后系統(tǒng)自動停頓工作，左側(cè)35W功率指示燈發(fā)光顯示系統(tǒng)開頭工作。2.13倒計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)置2.13鍵，會消滅時(shí)間設(shè)置菜單，有1分鐘、1.5分鐘、5分鐘、10分鐘四種選擇，依據(jù)所需時(shí)間，點(diǎn)擊相應(yīng)加減操作鍵進(jìn)展設(shè)定。2.14功率設(shè)置當(dāng)進(jìn)展完倒計(jì)時(shí)設(shè)置后，點(diǎn)擊確認(rèn)按鍵，連續(xù)設(shè)置功率檔位，該檔位有35W2.14功率設(shè)置當(dāng)進(jìn)展完倒計(jì)時(shí)設(shè)置后，點(diǎn)擊確認(rèn)按鍵，連續(xù)設(shè)置功率檔位，該檔位有35W60W60W在工作。超聲波清洗始于超聲波清洗始于2050目前已廣泛地用于各類生活用品清洗，清洗半導(dǎo)體器件、電子管零件、印刷電路、繼電器、開關(guān)和濾波器等；機(jī)械工業(yè)中用于清洗齒輪、軸承、油小如手表零件；再如光學(xué)和醫(yī)療器械方面用于清洗各種透鏡、眼鏡及框、醫(yī)用玻璃器皿、針管和手術(shù)器具等。醫(yī)用玻璃器皿、針管和手術(shù)器具等。此次設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)計(jì)以單片機(jī)為核心器件，可以通過按鍵對清LED定的使用價(jià)值和意義。三、市場需求與風(fēng)險(xiǎn)分析市場需求分析我國現(xiàn)有各類超聲波清洗設(shè)備制造企業(yè)近我國現(xiàn)有各類超聲波清洗設(shè)備制造企業(yè)近40東南沿海地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，沿海地區(qū)的廠家占全國總數(shù)的東南沿海地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，沿海地區(qū)的廠家占全國總數(shù)的85％，可見經(jīng)濟(jì)興旺地區(qū)對超聲波清洗技術(shù)的應(yīng)用不但在先，而且廣泛，普及程度高，濟(jì)興旺地區(qū)對超聲波清洗技術(shù)的應(yīng)用不但在先，而且廣泛，普及程度高，同時(shí)，這又證明超聲波清洗技術(shù)在中西部地區(qū)推廣普及的前景格外寬闊。同時(shí)，這又證明超聲波清洗技術(shù)在中西部地區(qū)推廣普及的前景格外寬闊。就產(chǎn)品水平而言，當(dāng)代產(chǎn)品與就產(chǎn)品水平而言，當(dāng)代產(chǎn)品與2070—80也格外明顯。也格外明顯。近年來，由于對汽車制動器生產(chǎn)線、冰箱壓縮機(jī)生產(chǎn)線的傳統(tǒng)清洗工洗處理完成，烘干后即可噴漆等都有了的應(yīng)用和進(jìn)展。反響罐或化學(xué)處理桶殼外表的污物，比用一般方法節(jié)約能源，費(fèi)用低且減少環(huán)境污染，清洗過程簡潔，只要在容器中灌滿水，加熱到65℃，并參加2％的外表活性劑，進(jìn)展處理2—4h，即可清洗干凈。歐洲的一些廠家曾清洗過各種的罐，以前用甲醇加熱到沸點(diǎn)一次處理5清洗設(shè)備正在取代已面市的老式設(shè)備。兆赫超聲波清洗技術(shù)是指承受頻率700kHz2MHz清洗系統(tǒng)一般由壓電換能器、清洗容器和清洗液、高頻電功率發(fā)生器及控洗。目前，國外市場上已有商用的兆赫超聲波清洗設(shè)備。美國 Verteq、Imtec、ProSys公司已開發(fā)出這類設(shè)備用于半導(dǎo)體生產(chǎn)線上，在對100—300mm硅片的清洗中，可除去硅片外表上小到 0．15μm的微小顆粒，而且可加快漂洗過程并有效地阻擋粒子在硅片外表上重附著。兆赫超聲備。風(fēng)險(xiǎn)分析與對策風(fēng)險(xiǎn)分析⑴投資風(fēng)險(xiǎn)投資工程治理水平低，企業(yè)經(jīng)營治理不善等緣由。⑵技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)需求的變化，競爭對手的消滅，企業(yè)生產(chǎn)條件的變化等。⑶商務(wù)風(fēng)險(xiǎn)整工藝設(shè)計(jì)購置設(shè)備供給準(zhǔn)確依據(jù)；二是要確定合理的原料、動力等消耗參數(shù)；三是要組織連續(xù)的、規(guī)?；a(chǎn)。只有創(chuàng)技術(shù)本身具有可行性、適用性、先進(jìn)⑷市場風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)，即技術(shù)開發(fā)是成功的，但產(chǎn)品投放市場后未收到預(yù)期回報(bào)。⑸決策風(fēng)險(xiǎn)方在競爭中面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)。⑹財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)治理和掌握是掌握財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵。⑺對市場開發(fā)人員依靠的風(fēng)險(xiǎn)的損失。風(fēng)險(xiǎn)對策⑴投資風(fēng)險(xiǎn)防范擔(dān)當(dāng)主體向另一個擔(dān)當(dāng)主體轉(zhuǎn)移，有利于充分有效地利用有限的資金和技術(shù)力氣。其方式包括：技術(shù)轉(zhuǎn)讓、托付開發(fā)、聯(lián)合開發(fā)等。⑵技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)對策資產(chǎn)的監(jiān)視治理。⑶商務(wù)風(fēng)險(xiǎn)對策品在生產(chǎn)階段失敗時(shí)，可將技術(shù)賣給有力量生產(chǎn)的企業(yè)。⑷市場風(fēng)險(xiǎn)對策的技術(shù)產(chǎn)品在短周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)市場優(yōu)勢。⑸決策風(fēng)險(xiǎn)對策風(fēng)險(xiǎn)損失。⑹財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)生。⑺對市場開發(fā)人員依靠的風(fēng)險(xiǎn)消滅的依靠的風(fēng)險(xiǎn)。⑻其他風(fēng)險(xiǎn)對策①建立有效的風(fēng)險(xiǎn)掌握的組織機(jī)構(gòu)2—3適合。②建立有效的風(fēng)險(xiǎn)掌握治理過程打算等活動，有效的風(fēng)險(xiǎn)治理過程應(yīng)是學(xué)習(xí)型的、持續(xù)的和不斷改進(jìn)的。③建立暢通的溝通渠道和溝通策略譯。④配備高素養(yǎng)的工程治理人員的可控性。四、經(jīng)濟(jì)效益與社會效益經(jīng)濟(jì)效益分析基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類生活用具的清洗，憑