专利名称：高效率超声波产雾喷泉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域。
现在已有的超声波产雾喷泉装置类型较多，本实用新型是以公开的技术“超声波喷泉盆景”(《无线电》月刊1988年第2期第30页)为对比技术。该技术装置主要是以一个高频振荡器线路来产生并控制超声波的定向压强使水面隆起，并在其周围发生空化作用，产生雾气的。该技术采用一般的电容三点式振荡电路，其振荡管工作于甲类状态。据对此电路分析，其直流电源所提供的功率P0约为P0＝50V×0.65A≈33W33W的电源功率，用了两只大功率晶体三极管和两只大尺寸散热器，其效率不足40％；该电路不易起振或振荡强度较弱，喷水产雾效果较差；由于该电路中缺乏良好的工作点自动稳定电路，故该装置的长期运行的工作稳定性、可靠性较差；针对上述不足及缺陷，本实用新型提出一种新的电路设计以弥补上述不足之处，其目的是提供一种新型的单晶体管高效率超声波产雾喷泉装置，使其效率≥80％，并确保该装置的实际应用效果良好。
以下结合附图对本实用新型设计的原理及主要特征进行详细说明。附
图1是控制产雾喷泉装置的超声波振荡器电路的工作原理图，附图2至附图5是有关部分的波形示意图，附图6是产雾喷泉装置的使用状态示意图。图2－图5的横座标均表示时间，图2－图4的纵座标均表示电压，图5的纵座标表示电流。图6中的〔1〕是喷水头，也就是压电振子TD，〔2〕是该装置的脚轮，振荡器〔4〕安装在假山盆景〔3〕的下面，〔5〕是盆景支架。本实用新型设计的主要特征在于振荡器电路中接有2个2ANI型大功率锗二极管D7、D8，用来对输入信号进行特殊加工处理，以提高电路工作效率，使电路容易起振。从附
图1中可以看出，D7与D8以并联方式连接并且与分压电容C8并联连接，D7、D8和C8连接在电路输入端B点与地之间，大功率锗二极管D7、D8按其作用可简称为提升二极管，它的设置是本电路与其他电路相区别的关键特征。为了便于叙述D7、D8在电路中所起的作用，可结合波形示意图图2－图5进行以下几点说明。
1.削去输入信号负半周。如果不接D7和D8输入信号波形如图2所示。设置D7和D8以后，输入信号负半周被削去，如图3所示，由于D7、D8(2ANI)正向压降低，内阻小，并且两只管并联使用，故削波效果较为理想。由于输入信号负半周被削去，振荡管(BG)B、e结被反向击穿的危险性大大降低。
2.提升输入信号正半周。当输入信号处于正半周时，D7、D8被反向偏置，这时D7、D8由削波二极管转化为变容二极管，现将其结电容分别称为CD7、CD8。B点的正半周信号振幅与CD7、CD8的容量呈如下关系
很显然，上述循环的结果，将导致输入信号正半周振幅被大幅度提升，如图3波形的线条部分所示。实验数据表明，一只锗二极管(2ANI)大约可代替6000微微法(Pf)电容。上述提升作用，有利于振荡管进入充分饱和导通状态，这对于改善振荡管的高频响应，减少集电极损耗是十分有益的。
3.确保振荡管处于丙类工作状态。图3表明，当负半周输入信号被削去后，原来为360°的输入信号，只剩下180°的正半周部分。当电路正常工作时，振荡管(BG)的发射极对直流电压Ve约4伏(V)。如图4所示，该电压通常称为自生负偏压，它具有自动稳定电路工作点的作用。由图3和图4可以得出图5所示的振荡管集电极电流波形，其导通角显著小于180°，故振荡管的工作状态属于丙类，其效率可达到80％以上。
综上所述，提高电路的工作效率，使电路容易起振，防止振荡管(BG)的B、e结被反向击穿等，是提升二极管D7、D8的主要功能。
本实用新型的另一个重要特征就是充分利用电路的寄生振荡。当输入信号处于正半周时，电路中的B点与地之间将激起比主振频率高数倍的寄生振荡。寄生振荡频率为一定值时，将与输入信号正半周的顶部实现“同相叠加”，使正半周振幅得到明显提高，或使波形顶部加宽，这不仅有利于提高电路的效率，也能使电路更容易起振。经反复的实验证明，为达到上述效果，D7、D8正负极两根接线的长度选择显得特别重要，其接线应为12厘米长左右。从附
图1中可看出振荡器电路中还设置一个由射极电阻R5、傍路电容C9组成，并与振荡管〔BG〕的发射极和D7、D8相连接的振荡管自生负偏压电路，使振荡管自动处于丙类工作状态，以保障电路长期安全可靠地运行。电路中还有一个由电阻R2、R3、R4所组成的，具有温度补偿作用，以实现电路稳定性的振荡管基极静态偏置电路。因为D7、D8为锗材料二极管，当温度升高时，反向漏电流将明显增大，势必影响静态偏置的稳定性，所以在上偏流电阻中串入一只负温度系数的热敏电阻(R3)，来进行近似的温度补偿。在电路中还有一个由限流电阻R1、稳压管D6组成的简易的6伏(V)稳压电源，有一个以磁棒为磁芯材料的振荡线圈L1，为减少高频泄漏用的扼流线圈L2和一个穿芯电容C2，直流电从A点经过穿芯电容C2供给振荡电路。为减少对振荡器周围的电器产生高频干扰，将振荡器的全部电路置于一个金属屏蔽盒内。
本实用新型具有以下优点和良好效果，在整个电路中，仅用一只三极管，电路容易起振，而且工作效率≥80％，经实验证明，该装置的工作电路能够长期安全可靠地运行；该装置产生的雾量大，喷射的水滴高，上冲高度可达50厘米以上。该装置的应用范围较宽，它能够产生雾气、增加或调节环境温度，减少尘埃；在水中放入液体药物，可产生药物雾气，可用于防病、治病；在水中放入香料，能产生香料雾气，使室内芳香怡人；将该装置与各种造型盆景相配置，可供人们观赏，美化室内环境。
最佳实施例1.主要元件的选择与制作。
(1)振荡管BG应满足以下要求Pcm≥50(W) Icm≥5(A)BVceo≥200(V) BVeBo≥8(V)β≥80 ft≥5(MHz)如ft值较高，则β值较低，电路也能起振。
(2)振荡管散热器不宜过小，其散热效果应与250×250×4(mm)铝板的散热性等效。
(3)D7、D8最好采用2ANI型。要求反向电压为1(V)，管温为30℃时，反向电流应少于0.3(mA)。可以省略一只二极管D7或者D8，但电路工作性能有所降低。
(4)D1～D5应采用参数不小于3A200V的硅整流管，D5作电源导向用。
(5)C4、C5为云母电容，C8、C9为绦纶电容。C2～C7耐压不应小于250(V)，C1为滤波电容，C3为高频傍路电容，C4、C5为谐振电容。
(6)R3为常见的负温度系数热敏电阻，其标称值为1K左右。
(7)电感L1用φ1(mm)的铜单芯塑皮线，在φ10×100(mm)的短波磁棒上绕22匝，电感量约20(μH)。L2用φ0.6(mm)左右的漆包线，在φ8(mm)左右的塑料管线上绕30匝。
(8)压电振子TD作为喷水头〔1〕是该装置的关键元件，其最佳参数应选用固有振动频率为1.3－1.5(MHz)，固有电容值为1500(Pf)。喷水头的粘合、装配应牢固，不得有漏水、电极松动、罗纹滑丝等现象存在。否则会严重影响该装置的喷水产雾效果。
2.电路装配。L1不能紧靠金属物体，D7、D8、C8、R3四个元件组装成一个整体，R3紧固在D7外壳上。D7、D8应尽量远离散热器及电阻R5。振荡管(BG)发射极至C9的接线长度应为25厘米左右，它相当于一只0.3微亨(μH)值的电感，它具有降低寄生振荡的功率增益作用。为减少高频泄漏、喷水头〔1〕至振荡器〔4〕之间的连线可采用高频同轴电缆。调试电路时，首先调整R2的阻值，使振荡管(BG)的发射极对地电压Ve为0.4伏(V)左右，再接上喷水头〔1〕，即压电振子TD，喷水盆中必须加上深度为5厘米的水，然后调整谐振电容C5的容量，直至喷起的水柱达到最高，而同时Ve值较低为止，C5的容量为200～2000(Pf)，它的容量与压电振子TD和L1等元件的参数有关。电路正常工作时，振荡管(BG)的发射极电压约为4(V)，发射极电流Ie约为0.8(A)，振荡管基极直流电压VB应比Ve低1伏左右，这是因为振荡管(BG)的导通角小于180°，大部分时间处于截止状态。喷泉盆中没有水时，不得开机。否则会损坏压电振子TD，即喷水头〔1〕，本电路应至少能连续工作8小时。电源变压器次级电压以50～60伏为宜，当它高于70伏时，虽然喷水猛烈，产雾量大，但压电振子TD容易疲劳，当电源变压器次级电压低于40伏时，产雾喷水量将明显下降，所以，在必要时可从变压器的次级绕组中引出2个抽头，通过开关切换，以调节该装置的产雾喷水量，使其处于最佳的应用状态。
权利要求1.一种采用超声波振荡器电路控制的产雾喷泉装置，其特征在于振荡器电路中有两个连接在电路输入端，以提高电路工作效率，使电路容易起振的大功率锗二极管D7和D8，D7与D8并联并且与分压电容C8并联连接；振荡器电路中还有一个由射极电阻R5、傍路电容C9组成，并与振荡管[BG]的发射极和D7、D8相连接的振荡管自生负偏压电路。
2.根据权利要求1所述的产雾喷泉装置，其特征在于它所采用的振荡器电路中有一个由电阻R2、R3、R4组成的，具有温度补偿作用，以实现电路稳定性的振荡管基极静态偏置电路。
3.根据权利要求1所述的产雾喷泉装置，其特征在于它所采用的超声波振荡器电路中具有(1)由限流电阻R1、稳压管D6组成的6伏稳压电源；(2)一个以磁棒为磁芯材料的振荡线圈L1。
专利摘要本实用新型提供了一种采用超声波振荡器电路控制的产雾喷泉装置。在该装置的控制电路中，利用大功率锗二极管的削波作用与PN结的变容效应，对反馈信号进行特殊加工处理，使该电路容易起振并确保振荡管工作于高效率的丙类状态，从而提高其产雾喷水的应用效果。该装置结构简单、易于制造、使用方便、效果良好、可广泛地应用于家庭、宾馆、病房及办公室等多种场合。
文档编号B05B17/06GK2035276SQ8820704
公开日1989年4月5日 申请日期1988年6月7日 优先权日1988年6月7日
发明者陈银德 申请人:陈银德