例中驱动电路3进行说明，控制电路2的PWM发生器21及附属 电路输出两路P歷信号，P歷发生器21输出第一 P歷信号至第一变压器B1，P歷发生器21输出 第二PWM信号至第二变压器B2;第一变压器B1输出第一方波信号，第二变压器B2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，第一方波信号驱动功率半桥开关电源电路4的第一场效应管N1，第二方 波信号驱动功率半桥开关电源电路4的第二场效应管N2。
[0030] 开关电源电路4,包括第Ξ变压器B、第一电容巧、第二电容C6、第Ξ电容C7、第一场 效应管N1和第二场效应管N2,下面结合图3对本发明超声波焊接机控制系统实施例中开关 电源电路4进行说明，图3所示的第一场效应管N1的源极和第二场效应管N2的漏极连接，第 一电容巧的第一端与第一场效应管N1的源极连接，第一电容巧的第二端与第Ξ变压器B的 原边连接，第二电容C6的第一端与第Ξ电容C7的第一端连接，第一场效应管N1的漏极和第 二电容C6的第二端接电源端，第二电容C6的第一端接第Ξ变压器B的副边，第二场效应管N2 和第Ξ电容C7的第二端接地。开关电源电路4是能量产生单元，能量通过高频隔离的第Ξ变 压器B的副边输出，高频隔离的第Ξ变压器B的副边一端接地，另一端输出高频方波电压，此 电压通过谐振电感L1到达谐振匹配电路5。
[0031] 谐振匹配电路5,谐振匹配电路5包括谐振电感L1和多个电容组，下面结合图4对本 发明超声波焊接机控制系统实施例中谐振匹配电路5进行说明，图4所示的谐振匹配电路中 设置有四组电容组，谐振电感L1的第一端与第Ξ变压器B的副边连接，多个电容组之间并联 连接，每个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LI的第二端连接，电容组的第二端接第Ξ变压器B的副边。多个电容之间并联或者串联连 接分别组成第一等效电容C11、第二等效电容C12、第Ξ等效电容C13W及第四等效电容C14， 第一等效电容C11与第一开关K1串联，第二等效电容C12与第二开关K2串联，第Ξ等效电容 C13与第Ξ开关K3串联W及第四等效电容C14与第四开关K4串联。在第一组电容组中，第一 等效电容C11的第一端与第一开关K1的第一端连接，第一等效电容C11的第二端与谐振电感 L1的第二端连接，第一开关K1的第二端接第Ξ变压器B的副边。剩下Ξ组电容组中的等效电 容与开关的连接方式、等效电容与谐振电感L1的连接方式W及开关与第Ξ变压器B的连接 方式，均与上述的第一电容组中的连接方式相同。其中四组谐振电容组都有与之相对应的 频率，根据谐振公式为：
计算可得，式中由于L代表谐振电感，L为一定值，每改变一次谐振电容的C值，与之相 对应的得到一个谐振频率为f的值，任何一款频率为f的换能器6都能找到与之匹配的谐振 电容C。
[0032] 换能器6，一般超声波换能器有15K化、20Ifflz、30Ifflz、35Ifflz、40Ifflz等，运些不同频 率的换能器6模具在单片机的测控下，通过切换谐振匹配电路的等效电容C的通断的开关K， 完成谐振回路的匹配，让每一种频率的换能器6模具都能在完全谐振的情况下正常工作。
[0033] 显示电路7,能够动态显示换能器6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。
[0034] 下面结合图5对本发明的超声波焊接机控制系统的方法流程图进行说明，首先执 行步骤S1，信号采集电路1采集换能器6的物理信号，物理信号包括电压信号、电流信号和/ 或相位信号，然后执行步骤S2,信号采集电路1将电压信号和电流信号发送至控制电路2,接 下来执行步骤S3,根据换能器6的电压信号和电流信号判断负载是否有换能器6存在，是则 执行步骤S5,继续检测换能器6的电压、电流大小W及相位数据，并将运些数据发送至控制 电路2,否则执行步骤S4,超声波焊接机控制系统执行关机命令。执行完步骤S5后执行步骤 S6,控制电路2选择谐振匹配电路4的相应的谐振匹配网络与换能器6相匹配，进而锁定匹配 的谐振网络，最后执行步骤S7,控制电路2通过调整电流和电压的相位关系，实时的通过数 字电路和单片机的配合实现频率自动跟踪。
【主权项】
1. 超声波焊接机控制系统，其特征在于，包括： 信号采集电路，用于采集换能器的物理信号； 控制电路，接收所述信号采集电路输出的所述物理信号，所述控制电路对所述物理信 号进行分析处理； 驱动电路，接收所述控制电路输出的指令信号； 开关电源电路，所述驱动电路根据所述指令信号驱动所述开关电源电路； 谐振匹配电路，接收所述开关电源电路输出的高频电压信号和所述控制电路输出的控 制信号，所述谐振匹配电路根据所述控制信号对所述高频电压信号进行匹配处理； 所述换能器接收所述谐振匹配电路输出的匹配信号，所述换能器用于将所述匹配信号 转换为机械能。2. 根据权利要求1所述的超声波焊接机控制系统，其特征在于： 所述物理信号包括电流信号、电压信号和/或相位信号。3. 根据权利要求1所述的超声波焊接机控制系统，其特征在于： 所述控制系统还包括显示电路，所述显示电路显示所述换能器的信息。4. 根据权利要求1所述的超声波焊接机控制系统，其特征在于： 所述控制电路包括PWM发生器，所述PWM发生器向驱动电路输出第一 PWM信号以及第二 PWM信号。5. 根据权利要求4所述的超声波焊接机控制系统，其特征在于： 所述驱动电路包括第一变压器以及第二变压器，所述PWM发生器输出所述第一 PWM信号 至所述第一变压器，所述PWM发生器输出所述第二PWM信号至所述第二变压器； 所述第一变压器输出第一方波信号，所述第二变压器输出第二方波信号，所述第一方 波信号的幅度与所述第二方波信号的幅度相同，所述第一方波信号的相位与所述第二方波 信号的相位相反。6. 根据权利要求1至5任一项所述的超声波焊接机控制系统，其特征在于： 所述开关电源电路包括第三变压器、第一电容、第二电容、第三电容、第一场效应管和 第二场效应管，所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的漏极连接，所述第一电容 的第一端与所述第一场效应管的源极连接，所述第一电容的第二端与所述第三变压器的原 边连接，所述第二电容的第一端与所述第三电容的第一端连接，所述第一场效应管的漏极 和所述第二电容的的第二端分别接电源端，所述第二电容的第一端接所述第三变压器的副 边，所述第二场效应管的源极和所述第三电容的第二端接地。7. 根据权利要求6所述的超声波焊接机控制系统，其特征在于： 所述谐振匹配电路包括谐振电感和多个电容组，所述谐振电感的第一端与所述第三变 压器的副边连接，多个所述电容组之间并联连接，所述电容组中包括至少一个电容和所述 电容串联连接的开关，所述电容组的第一端与所述谐振电感的第二端连接，所述电容组的 第二端接所述第三变压器的副边。
【专利摘要】本发明提供超声波焊接机控制系统，该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，换能器用于将匹配信号转换为机械能。本发明的超声波焊接机控制系统实现了在多种频率下换能器的使用，降低了厂家的成本，能够提高测控的灵敏度。
【IPC分类】B29C65/08
【公开号】CN105563808
【申请号】CN201610125938
【发明人】王森城
【申请人】珠海灵科自动化科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月4日