多功能超声波清洗消毒的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能超声波清洗消毒机，它包括控制面板、核心控制器、信号频率切换开关、匹配电感切换开关、信号隔离电路、功率放大电路、匹配变压器、超声振板、臭氧机、至少两个超声信号发生模块和至少两个匹配电感；其中，控制面板的信号输出端与核心控制器相连接；核心控制器的信号输出端分别与信号频率切换开关和匹配电感切换开关的控制信号输入端相连接；其信号输出端还与臭氧机的信号输入端相连接；至少两个超声信号发生模块，其输出端分别通过信号频率切换开关与信号隔离电路选择性连接。本发明集合了超声波降解和臭氧降解两种清洗方式，能够保证清洗和降解农药的有效性，并且提高降解效率。
【专利说明】多功能超声波清洗消毒机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多功能超声波清洗消毒机，属于超声清洗领域。
【背景技术】
[0002]目前，化学合成农药是人类20世纪的重大发明，在农作物病虫害防治、提高农作物产量等方面发挥过巨大贡献。但与此同时，由于长期过度使用农药，农产品中农药残留量、微生物、微菌毒素增加，农药废水大量排放等问题也日益严重。如何有效去除农产品中的农药残留物，降解农药废水，确保食品安全，成为当代科技工作者关注的重大命题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能超声波清洗消毒机，它集合了超声波降解和臭氧降解两种清洗方式，能够保证清洗和降解农药的有效性，并且提高降解效率。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种多功能超声波清洗消毒机，它包括控制面板、核心控制器、信号频率切换开关、匹配电感切换开关、信号隔离电路、功率放大电路、匹配变压器、超声振板、臭氧机、至少两个超声信号发生模块和至少两个匹配电感；其中，
控制面板，其信号输出端与核心控制器相连接，用于输入信号频率选择信号并将其传递至核心处理器；
核心控制器，其信号输出端分别与信号频率切换开关和匹配电感切换开关的控制信号输入端相连接，用于接收控制面板传递的信号频率选择信号并产生相应的切换控制信号分别传递给信号频率切换开关和匹配电感切换开关；其信号输出端还与臭氧机的信号输入端相连接，用于产生开关命令传递给臭氧机控制其启动或关闭；
至少两个超声信号发生模块，其输出端分别通过信号频率切换开关与信号隔离电路选择性连接，用于分别输出不同频率的超声波驱动信号；
信号频率切换开关，用于接收相应的切换控制信号并选择接通相应的超声信号发生模块和信号隔离电路；
信号隔离电路，其输出端与功率放大电路相连接，用于驱动功率放大电路正常工作；功率放大电路，其输出端与匹配变压器相连接；
至少两个匹配电感，其输入端分别与匹配变压器相连接，其输出端分别通过匹配电感切换开关与超声振板选择性连接，并与超声信号发生模块 对应，用于对超声振板的调谐匹配；
匹配变压器，用于改变超声振板的阻抗，使其与信源阻抗相匹配；
匹配电感切换开关，用于接收相应的切换控制信号并选择接通相应的匹配电感和超声振板。
[0005]进一步，所述的超声信号发生模块有两个，并分别为第一超声信号发生模块和第二超声信号发生模块；所述的匹配电感有两个，并分别为第一匹配电感和第二匹配电感；第一超声信号发生模块和第一匹配电感相对应，第二超声信号发生模块和第二匹配电感相对应；信号频率切换开关和匹配电感切换开关均为单刀双掷式继电器。
[0006]进一步，所述的第一超声信号发生模块输出频率为80KHZ的超声波驱动信号，所述的第二超声信号发生模块输出频率为160KHZ的超声波驱动信号。
[0007]进一步，所述的功率放大电路为半桥推挽式放大电路。
[0008]更进一步，所述的超声振板由框型结构的板体和板体上均匀分布的多个陶瓷晶片组成，并且板体上开有臭氧排出孔，所述的臭氧机的出口与臭氧排出孔相连通。
[0009]采用了上述技术方案后，采用超声处理为核心技术，协同臭氧对蔬菜水果表面的农药残留进行清洗和降解，使蔬菜水果农药残留量降至极低，保证清洗后蔬果的健康无毒。利用超声空化作用产生的局部高温高压环境、微射流等效应为清洗动力能够有效去除果蔬表面污物和药残；利用臭氧本身和臭氧溶于水中产生的单原子氧和羟基的强氧化性，可在极短时间内杀灭致病细菌和病毒，并有效降解果蔬表面与清洗水中的残留农药。蔬果的清洗过程无需加入化学洗洁剂，避免了洗洁剂残留问题，且对环境无二次污染。本发明涉及的多功能超声波清洗消毒机可以清洗蔬果或餐具，清洗蔬果模式下，自动切换至160kHz超声波，能有效保护蔬果表皮，防止营养流失。清洗餐具模式下，自动切换至80kHz超声波，能够快速高效去除餐具上的油污，使油污乳化并溶于清洁水中，结构精巧，易于使用，成本较低，适合家用，由于本发明应用于家庭的日常蔬果及餐具的清洗消毒工作，填补了超声清洗在家庭应用领域的空白，保证了人日常食用蔬果的健康无毒，由于清洗机排放的清洗水经降解后仅含有部分无毒的无机物，对环境的保护起着有益作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的多功能超声波清洗消毒机的原理框图。
【具体实施方式】
[0011]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
[0012]如图1所示，一种多功能超声波清洗消毒机，它包括控制面板1、核心控制器、信号频率切换开关2、匹配电感切换开关3、信号隔离电路、功率放大电路、匹配变压器、超声振板4、臭氧机、至少两个超声信号发生模块和至少两个匹配电感；其中，
控制面板1，其信号输出端与核心控制器相连接，用于输入信号频率选择信号并将其传递至核心处理器；控制面板I使用IXD19264作为显示屏，按键使用薄膜开关，可以设定清洗消毒机的工作频率模式和工作时间。
[0013]核心控制器，其信号输出端分别与信号频率切换开关2和匹配电感切换开关3的控制信号输入端相连接，用于接收控制面板I传递的信号频率选择信号并产生相应的切换控制信号分别传递给信号频率切换开关2和匹配电感切换开关3 ;其信号输出端还与臭氧机的信号输入端相连接，用于产生开关命令传递给臭氧机控制其启动或关闭；核心控制器使用单片机MSP430F149，可以控制信号频率切换开关2、匹配电感切换开关3和臭氧机。
[0014]至少两个超声信号发生模块，其输出端分别通过信号频率切换开关2与信号隔离电路选择性连接，用于分别输出不同频率的超声波驱动信号；超声信号发生模块具有信号发生芯片SG3525。
[0015]信号频率切换开关2，用于接收相应的切换控制信号并选择接通相应的超声信号发生模块和信号隔离电路；
信号隔离电路，其输出端与功率放大电路相连接，用于驱动功率放大电路正常工作，信号隔离电路使用隔离变压器方式。
[0016]功率放大电路，其输出端与匹配变压器相连接；
至少两个匹配电感，其输入端分别与匹配变压器相连接，其输出端分别通过匹配电感切换开关3与超声振板4选择性连接,并与超声信号发生模块 对应，用于对超声振板4的调谐匹配；
匹配变压器，用于改变超声振板4的阻抗，使其与信源阻抗相匹配；匹配变压器采用铁氧体磁芯，PQ-28型骨架。
[0017]匹配电感切换开关3，用于接收相应的切换控制信号并选择接通相应的匹配电感和超声振板4。
[0018]超声信号发生模块有两个，并分别为第一超声信号发生模块和第二超声信号发生模块；所述的匹配电感有两个，并分别为第一匹配电感和第二匹配电感；第一超声信号发生模块和第一匹配电感相对应，第二超声信号发生模块和第二匹配电感相对应；信号频率切换开关2和匹配电感切换开关3均为单刀双掷式继电器。第一匹配电感使用丝包线绕制磁芯骨架的方式，用于匹配工作在80kHz时的换能器陶瓷晶片，第二匹配电感使用丝包线绕制磁芯骨架的方式，用于匹配工作在160kHz时的换能器陶瓷晶片。
[0019]第一超声信号发生模块输出频率为80KHZ的超声波驱动信号,所述的第二超声信号发生模块输出频率为160KHZ的超声波驱动信号。
[0020]功率放大电路为半桥推挽式放大电路，选用MOS管型号为IRFP460。
[0021]超声振板4由框型结构的板体和板体上均匀分布的多个陶瓷晶片组成，外尺寸为40cm*40cm,用于放置在家庭厨房的清洗水池中，并且板体上开有臭氧排出孔，臭氧机的出口与臭氧排出孔相连通。臭氧量为3500mg/h，最大出气量为3.5L/min。
[0022]本发明的工作原理如下:
首先将超声振板4放入到洗菜池中，加入适量的清水，使水没过超声振板4，将待清洗的蔬果或餐具放入水中。通过控制面板I设置清洗消毒机的工作频率模式，选择开始，清洗机开始工作，若选择工作模式为蔬果清洗模式，则核心控制器控制信号频率切换开关2切换到第二信号发生模块，控制匹配电感切换开关3切换到第二匹配电感，第二信号发生模块产生中心频率为160kHz的扫频信号，通过信号隔离电路，进入功率放大电路，功率放大电路输出中心频率为160kHz的扫频功率电信号，通过第二匹配电感，送入超声振板4，超声振板4上的换能器开始工作在高频状态，将超声波辐照入清洗水中，清洗蔬果。在清洗过程中，核心控制器控制臭氧机间歇式工作，通过超声振板4表面的臭氧排出孔向水中曝入臭氧，清洗机在工作中可以随时暂停或终止，清洗结束后，将清洗池中清洗放掉，将蔬果过水一次以去掉附着在表面的废水即可。若选择工作模式为餐具清洗模式，使信号频率切换开关2与匹配电感切换开关3切换到相应的第一信号发生模块与第一匹配电感，且信号为中心频率为80kHz扫频信号，其余工作过程完全相同。到此，超声波清洗消毒机完成了一次蔬果或餐具的清洗消毒工作。[0023]臭氧是一种常用的氧化剂，它在水中发生氧化还原反应生成的氧化能力极强的单原子氧(O)和羟基(0H.)，它们几乎可以瞬间分解水中的有机物质，羟基的氧化能力与氟相当，可使水中的有机物迅速氧化变质。臭氧水不仅能够打破乙酰甲胺磷分子结构中的碳链，对“硝基”、“氨基”等基团也有极强的氧化作用，臭氧可以彻底改变有机物质的分子结构，使农药的性质发生变化，从而起到降解农药残留、解除农药毒性的作用。臭氧与农药发生氧化还原反应以后，多余的臭氧会自行分解成为氧气，产物大都为水溶性化合物，可以直接在环境中排放。
[0024]在臭氧降解农药废水的过程中加入超声波可以提高其的降解率，一方面，单独使用超声波对农药废水进行处理时可以起到降解的效果，在液体中，当超声波功率足够大，液体受到的瞬时负压足够强时，介质分子间距就会增大并可能超过临界分子间距，形成空化核，在空化核迅速收缩并破灭的瞬间形成局部的高温高压环境和微射流等，使水裂解产生.οη、ηο2.和.0等强氧化性物质，从而降解废水中的农药。但单独使用超声波降解农药会消耗大量的电能，且降解速度较慢。另一方面，超声波与臭氧同时作用时，超声波空化效应产生的局部高温高压使臭氧空化泡中的臭氧直接快速分解，产生自由基和H2O2等，并随空化泡崩溃的冲击波进人水中，由于O自由基氧化性极强，水中的有机农药被迅速氧化降解，通过这一过程，也可以提高臭氧与农药的反应速率。
[0025]以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多功能超声波清洗消毒机，其特征在于:它包括控制面板(I)、核心控制器、信号频率切换开关(2)、匹配电感切换开关(3)、信号隔离电路、功率放大电路、匹配变压器、超声振板(4)、臭氧机、至少两个超声信号发生模块和至少两个匹配电感；其中， 控制面板(I )，其信号输出端与核心控制器相连接，用于输入信号频率选择信号并将其传递至核心处理器； 核心控制器，其信号输出端分别与信号频率切换开关(2)和匹配电感切换开关(3)的控制信号输入端相连接，用于接收控制面板(I)传递的信号频率选择信号并产生相应的切换控制信号分别传递给信号频率切换开关(2)和匹配电感切换开关(3);其信号输出端还与臭氧机的信号输入端相连接，用于产生开关命令传递给臭氧机控制其启动或关闭； 至少两个超声信号发生模块，其输出端分别通过信号频率切换开关(2)与信号隔离电路选择性连接，用于分别输出不同频率的超声波驱动信号； 信号频率切换开关(2)，用于接收相应的切换控制信号并选择接通相应的超声信号发生模块和信号隔离电路； 信号隔离电路，其输出端与功率放大电路相连接，用于驱动功率放大电路正常工作；功率放大电路，其输出端与匹配变压器相连接； 至少两个匹配电感，其输入端分别与匹配变压器相连接，其输出端分别通过匹配电感切换开关(3)与超声振板(4)选择性连接,并与超声信号发生模块 对应，用于对超声振板(4)的调谐匹配； 匹配变压器，用于改变超声振板(4)的阻抗，使其与信源阻抗相匹配； 匹配电感切换开关(3)，用于接收相应的切换控制信号并选择接通相应的匹配电感和超声振板(4)。
2.根据权利要求1所述的多功能超声波清洗消毒机，其特征在于:所述的超声信号发生模块有两个，并分别为第一超声信号发生模块和第二超声信号发生模块；所述的匹配电感有两个，并分别为第一匹配电感和第二匹配电感；第一超声信号发生模块和第一匹配电感相对应，第二超声信号发生模块和第二匹配电感相对应；信号频率切换开关(2)和匹配电感切换开关(3)均为单刀双掷式继电器。
3.根据权利要求2所述的多功能超声波清洗消毒机，其特征在于:所述的第一超声信号发生模块输出频率为80KHZ的超声波驱动信号，所述的第二超声信号发生模块输出频率为160KHZ的超声波驱动信号。
4.根据权利要求1所述的多功能超声波清洗消毒机，其特征在于:所述的功率放大电路为半桥推挽式放大电路。
5.根据权利要求1所述的多功能超声波清洗消毒机，其特征在于:所述的超声振板(4)由框型结构的板体和板体上均匀分布的多个陶瓷晶片组成，并且板体上开有臭氧排出孔，所述的臭氧机的出口与臭氧排出孔相连通。
【文档编号】A47L15/13GK103584752SQ201310557637
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】王斌, 朱昌平, 何贞兵, 刘逸韬, 姚澄, 单鸣雷, 李建 申请人:河海大学常州校区, 常州市新理念超声波设备有限公司