超声波焊接机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及智能化测控领域，尤其是设及一种多频率超声波焊接机的控制系统。
【背景技术】
[0002] 超声波塑焊是利用超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高 频振动，运种高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面 处声阻大，因此会产生局部高溫，致使两个塑料的接触面迅速烙化，加上一定压力后，便会 融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，运样就形成一个坚 固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波焊接因其快捷、环保、 清洁等优势已被很多行业广泛使用。
[0003] 超声波设备电源，不同于其他类型的交流电源，其输出的正弦波电压频率必须和 换能器模具自身的谐振频率完全同步，否则会使换能器设备及超声波电源自身损坏。又由 于换能器模具在受到外界的压力时频率也会随压力大小随之改变，运就迫切要求测控系统 有更加敏感的测控装置。
[0004] 现有技术一般采用自激震荡放大式工作电路，但是放大式电路的缺点是工作效率 低，放大管发热严重，自激震荡电路的频率不能外控，难W实现频率自动跟踪，也经常出现 停震等现象(即所谓的死波现象）。
[0005] 市场上也有一些应用锁相环技术解决了频率跟踪问题，但是运些技术都仅仅是解 决了某种设备的单一问题，其实还有很多问题需要解决，只是运些问题没有被重视而已，比 如换能器模具空载识别、模具压力大小检测、换能器和模具机械的频率匹配问题等等，而运 些数据的识别和测控，往往和设备节能和系统是否稳定有关，其实小问题也大有文章。更为 值得关注的是市场上的超声波设备不能实现一机多用，比如用户需要更换多种频率超声波 换能器时，为此用户不得不买齐所需产品规格种类，在增加购买费用的同时也给生产维护 带来额外的开销。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的是提供一种多频率的超声波焊接机控制系统。
[0007] 为了实现上述的主要目的，本发明提供的超声波焊接机控制系统包括信号采集电 路，用于采集换能器的物理信号;控制电路，接收信号采集电路输出的物理信号，控制电路 对物理信号进行分析处理;驱动电路，接收控制电路输出的指令信号;开关电源电路，驱动 电路根据指令信号驱动开关电源电路;谐振匹配电路，接收开关电源电路输出的高频电压 信号和控制电路输出的控制信号，谐振匹配电路根据控制信号对高频电压信号进行匹配处 理;换能器接收谐振匹配电路输出的匹配信号，换能器用于将所述匹配信号转换为机械能。 [000引由上述方案可见，本发明的超声波焊接机控制系统能够将不同频率的换能器模具 在单片机的测控下，通过切换谐振电容的通断开关，完成谐振回路的匹配，让每一种频率的 换能器模具都能在完全谐振的情况下正常工作，做到一机多用，为用户节省投入成本。
[0009] -个优选的方案是，物理信号包括电流信号、电压信号和/或相位信号。
[0010] 由上可知，信号采集电路包括负载的电压信号和负载的电流信号，其中电流信号 是通过电流环采集负载的电流；电压信号是通过电阻分压或者电容分压的方式获取的负载 的电压信号。
[0011] 一个优选的方案是，控制系统还包括显示电路，显示电路显示换能器的信息。
[0012] 由上可知，本发明的超声波焊接机控制系统的显示电路，能够动态显示换能器在 线焊接的频率、显示和运行焊接时间、压力时间、模具风冷时间，还可W显示焊接产品的数 量、超声波振幅大小W及状态告警等内容。
[001引一个优选的方案是，控制电路包括P歷发生器，P歷发生器向驱动电路输出第一 PWM信号W及第二PWM信号。
[0014] -个优选的方案是，驱动电路包括第一变压器W及第二变压器，PWM发生器输出第 一 PWM信号至第一变压器，PWM发生器输出第二PWM信号至第二变压器;第一变压器输出第一 方波信号，第二变压器输出第二方波信号，第一方波信号的幅度与第二方波信号的幅度相 同，第一方波信号的相位与第二方波信号的相位相反。
[001引由上可知，控制电路的PWM发生器及附属电路输出两路P歷信号，运两路信号分别 送到第一驱动变压器和第二驱动变压器的原边，由第一驱动变压器和第二驱动变压器的副 边输出两路大小相等、相位相反的方波信号，运两路信号分别驱动功率半桥开关电源电路 的上臂场效应管和下臂场效应管。
[0016] 一个优选的方案是，开关电源电路包括第Ξ变压器、第一电容、第二电容、第Ξ电 容、第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极连接，第一 电容的第一端与第一场效应管的源极连接，第一电容的第二端与第Ξ变压器的原边连接， 第二电容的第一端与第Ξ电容的第一端连接，第一场效应管的漏极和第二电容的第二端分 别接电源端，第二电容的第一端接第Ξ变压器的副边，第二场效应管的源极和第Ξ电容的 第二端接地。
[0017] 由上可知，由场效应管组成的开关管能够组成半桥电路或者全桥电路，连接的电 源端为整流高压308V。
[0018] -个优选的方案是，谐振匹配电路包括谐振电感和多个电容组，谐振电感的第一 端与第Ξ变压器的副边连接，多个电容组之间并联连接，电容组中包括至少一个电容和电 容串联连接的开关，电容组的第一端与谐振电感的第二端连接，电容组的第二端接第Ξ变 压器的副边。
[0019] 由上可知，谐振匹配电路的电容组通过开关的接地和断开可W形成不同的容量回 路组合，它能够匹配不同频率的换能器模具，其中开关的通断受控于控制电路。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明超声波焊接机控制系统实施例的系统框图。
[0021] 图2是本发明超声波焊接机控制系统实施例中驱动电路的电路图。
[0022] 图3是本发明超声波焊接机控制系统实施例中开关电源电路的电路图。
[0023] 图4是本发明超声波焊接机控制系统实施例中谐振匹配电路的电路图。
[0024] 图5是应用本发明超声波焊接机控制系统实施例的方法流程图。
[0025] W下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
[0026] 参见图1，图1为本发明超声波焊接机控制系统实施例的系统框图，本发明的超声 波焊接机控制系统包括信号采集电路1、控制电路2、驱动电路3、开关电源电路4、谐振匹配 电路5、换能器6W及显示电路7,其中控制电路包括PWM发生器21。信号采集电路1用于采集 换能器6的物理信号;控制电路2接收信号采集电路1输出的物理信号，控制电路2对物理信 号进行分析处理;驱动电路3接收控制电路输出的指令信号，驱动电路3根据指令信号驱动 开关电源电路4;开关电源电路4输出高频电压信号；谐振匹配电路5接收开关电源电路4输 出的高频电压信号和控制电路2输出的控制信号，谐振匹配电路5根据控制信号对高频电压 信号进行匹配处理;换能器6接收谐振匹配电路5输出的匹配信号，换能器6用于将匹配信号 转换为机械能。
[0027] 信号采集电路1，信号采集电路1采集负载的物理信号，其中物理信号包括电流信 号、电压信号和/或相位信号，信号采集电路1通过电流环采集负载的电流信号，通过电阻分 压或者电容分压的方式采集获取负载的电压信号。
[0028] 控制电路2,对信号采集电路1采集的电流信号W及电压信号进行分析和处理，分 析的数据包括换能器6的输入电压、换能器6的输出电流、负载的振幅波动大小、负载的电流 相位、负载的电压相位W及负载是否在空载等;控制电路2由微处理器W及附属电路组成， 控制电路2包括PWM发生器，PWM发生器及附属电路输出两路PWM信号至驱动电路3。
[0029] 驱动电路3,驱动电路3由第一变压器B1和第二变压器B2组成，下面结合图2对本发 明超声波焊接机控制系统实施