一种微型超声波发生器的高效节能方法
【专利摘要】一种微型超声波发生器的高能效节能方法。它是运用开关型功率放大技术、开关型控制执行技术和振子切换频率技术来发生多功能超声波。超声波发生器主要由振子、机体、主电路和电源开关操作电路构成。其工作方式为通过开机设置组合信号控制，以给定频率、间歇时间和功率发生超声波驱动信号，从选定的工作端—振子结构尖端输出超声波。在频率1工作选择下，具有频率1挡振子阻抗的工作端—振子结构投用；在频率2工作选择下，具有频率2挡振子阻抗的工作端—振子结构投用；在频率3工作选择下，具有频率3挡振子阻抗的工作端—振子结构投用。
【专利说明】一种微型超声波发生器的高效节能方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高微型超声波发生装置能效的方法及其节能型电路实现方法。【背景技术】
[0002]现有的低功率微型超声波发生装置中，许多专用应用种类，如便携式、袖珍式超声波保健器械、药物处理器械、生物处理、试验装置等，要求为灵活移动、多变而不依赖固定市电电源的。这就意味着，除了装置的小巧、紧凑外，高功效的节能要求尤为重要。鉴于此，有必要研发一种新的高效节能型微型超声波发生方法，使得所开发的装置能以最低的电能消耗，产生最高的工作效能，同时控制作用时间、功率和频率，以提高应用过程中的工作性能及经济效益。同时，应用中还要求能够提供多种不同组合的超声波输出，为系统提供多种工作方式，以减少实验中仪器使用的数量并且降低应用成本。另外，这类装置中的保健、康复辅助器械以其广泛适用功能，如低功率的机械波、安全无副作用的超声波频率等，非常适用于包括保健需求的各种人群，以致提出家庭、随身、随时、随地应用的需求。这意味着便携式、易操作、适用于各种人群的广泛适用型医治、理疗、康复和保健的超声波装置，如果具备高效、节能的特点，必受到广泛呼唤。因此，亟待研发该类提高微型超声波发生器的高能效节能方法。
【发明内容】
[0003]为满足超声波发生装置小巧、紧凑外，高效、节能的广泛需求，本发明提供一种微型超声波发生器的高能效节能方法。它是运用开关型功率放大技术、开关型控制执行技术和振子切换频率技术来发生多功能超声波。超声波发生器主要由振子、机体、主电路和电源开关操作电路构成。其工作方式为通过开机设置组合信号控制，以给定频率、间歇时间和功率发生超声波驱动信号，从选定的工作端一振子结构尖端输出超声波。在频率I工作选择下，具有频率I挡振子阻抗的工作端一振子结构投用；在频率2工作选择下，具有频率2挡振子阻抗的工作端一振子结构投用；在频率3工作选择下，具有频率3挡振子阻抗的工作端一振子结构投用。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]在机壳操作面板结构的左端面，开有扁圆柱盒形内凹式振子装配口。装配口的圆柱侧壁制有安装内螺纹，安装内螺纹为表面经止退防滑处理的标准结构。装配口的底面由内向外划分为中心、内环、中环和外环。装配口的底面中心装嵌有中心摩触接点，装配口的底面外环装嵌有外摩触接点F1，装配口的底面中环装嵌有中摩触接点F2,装配口的底面内环装嵌有内摩触接点F3 ;中心摩触接点和外摩触接点F1、中摩触接点F2、内摩触接点F3均为经表面耐摩处理的磷铜材料制成的球冠环形弹性电接触体，接触面向前。在装配口的底面外环，紧靠安装内螺纹，安装有频率I控制功能操作滑压键；在装配口的底面中环，安装有频率2控制功能操作滑压键；在装配口的底面内环，安装有频率3控制功能操作滑压键；频率I控制功能操作滑压键、频率2控制功能操作滑压键和频率3控制功能操作滑压键均为微型微动滑触开关回弹滑压键。
[0006]在开机设置的频率F、模式M和功率P组合控制信号下，给定频率、间歇时间和功率的超声波驱动信号由系统发生，并从工作端振子结构的尖端输出超声波。
[0007]在频率I工作选择下，具有频率I挡振子阻抗Z1的工作端振子结构投用，即频率I挡振子阻抗Z1的一侧接线端连接到外摩触接点F1,另一侧接线端接地；在频率2工作选择下，具有频率2挡振子阻抗Z2的工作端振子结构投用，即频率2挡振子阻抗Z2的一侧接线端连接到中摩触接点F2，另一侧接线端接地；在频率3工作选择下，具有频率3挡振子阻抗Z3的工作端一振子结构投用，即频率3挡振子阻抗Z3的一侧接线端连接到内摩触接点F3,另一侧接线端接地。
[0008]对于开机设置的频率F:如果选择频率1，则具有频率I挡振子阻抗Z1的工作端一振子结构I投用，使得频率I控制功能操作滑压键键被压下，即频率I挡滑压开关接点Kfi接通，从而50kHz超声波信号发生，同时频率I挡振子阻抗Z1通过内摩触接点F1接入超声波驱动信号匹配输出回路。如果选择频率2，则具有频率2挡振子阻抗Z2的工作端一振子结构I投用，使得频率2控制功能操作滑压键键被压下，即频率2挡滑压开关接点Kf2接通，从而75kHz超声波信号发生，同时频率2挡振子阻抗Z2通过内摩触接点F2接入超声波驱动信号匹配输出回路。如果选择频率3，则具有频率3挡振子阻抗Z3的工作端一振子结构I投用，使得频率3控制功能操作滑压键键被压下，即频率3挡滑压开关接点Kf3接通，从而IOOkHz超声波信号发生，同时频率3挡振子阻抗Z3通过内摩触接点F3接入超声波驱动信号匹配输出回路。
[0009]对于开机设置的模式M选择:如果在I秒内按下I次模式控制功能操作按键，即模式控制开关接点Km接通I次，则长间歇控制信号发生，使得超声波驱动信号周期性间歇I秒；如果在I秒内按下2次模式控制功能操作按键，即模式控制开关接点Km接通2次，则短间歇控制信号发生，使得超声波驱动信号周期性间歇0.5秒；如果在I秒内按下3次模式控制功能操作按键，即模式控制开关接点Km接通3次，则无间歇控制信号发生，使得超声波驱动信号无间歇。
[0010]对于开机设置的功率P选择:如果在I秒内按下I次功率控制功能操作按键，即功率控制开关接点Kp接通I次，则弱功率控制信号发生，使得超声波驱动信号匹配0.1ff功率输出；如果在I秒内按下2次功率控制功能操作按键，即功率控制开关接点Kp接通2次，则中功率控制信号发生，使得超声波驱动信号匹配0.2W功率输出；如果在I秒内按下3次功率控制功能操作按键，即功率控制开关接点Kp接通3次，则强功率控制信号发生，使得超声波驱动信号匹配0.3W功率输出。
[0011]本发明的有益效果是:一种新的高效节能型微型超声波发生装置及其实现方法，能同时控制作用时间、功率和频率；能够提供多种不同组合的超声波输出。其电路是一种高性价比的超声波驱动电源电路，其Buck型模式、功率操控方式、振子频率切换方式、开关型功率放大方式、OTL输出匹配结构和简单的电路结构使得能效和性价比大大提高，可有力驱动换能振子，高效支持功能实现。所开发的装置可使体积更小，应用更灵活，其便携式、易操作的特点广泛适用于医治、理疗、康复、保健，以及药物处理、器械清洗等各种人群、医疗场合应用，以及科研院所，实验台等场所应用。系统的纯硬件构成使得维护、维修简便易行；便于组装、调整与试验；机体及电路结构简单，易于批量生产。【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013]图1是本发明实施例一微型超声波发生器的高效结构外观正面视图。
[0014]图2是微型超声波发生器的高效结构振子装配口结构视图。
[0015]图3是微型超声波发生器的高效电路结构框图。
[0016]图4是是微型超声波发生器的高效主电路结构图。
[0017]图5是微型超声波频率I振子的装配端结构视图。
[0018]图6是微型超声波频率I振子结构剖视图(局部)。
[0019]图7是微型超声波频率2振子的装配端结构视图。
[0020]图8是微型超声波频率2振子结构剖视图(局部)。
[0021]图9是微型超声波频率3振子的装配端结构视图。
[0022]图10是微型超声波频率3振子结构剖视图(局部)。
[0023]图11是微型超声波振子结构剖视图(局部)。
[0024]图12是微型超声波发生器的工作流程图。
[0025]在图f 11中:1.工作端一振子结构，2.机壳操作面板结构，3.模式控制功能操作按键，4.功率控制功能操作按键，5.电源开关拨柄，6.电源指示色面，7.功率挡级指示灯，
8.频率挡级指示灯，9.模式挡级指示灯。
[0026]在图2~12中:2.1.安装内螺纹，2.2.中心摩触接点，F1为外摩触接点，2.3.频率I控制功能操作滑压键，F2为中摩触接点，2.4..频率2控制功能操作滑压键，F3为内摩触接点，2.5.频率3控制功能操作滑压键。
[0027]在图3、4、12中為P为模式控制操作功能模块，Ftff为频率控制操作功能模块，Ptff为功率控制操作功能模块，Htjs为主功能模块；E为工作电源正极接线端，Km为模式控制开关接点，M为脉冲控制信号接线端，Kfi为频率I挡滑压开关接点，Kf2为频率2挡滑压开关接点，Kf3为频率3挡滑压开关接点，Kp为功率控制开关接点，P为斩波控制信号接线端，K为电源开关接点，Bat为蓄电池，S。。为充电插口。
[0028]在图4中:RM1为模式长间歇挡级指示灯上拉电阻，Rm2为模式短间歇挡级指示灯上拉电阻，Rm3为模式无间歇挡级指示灯上拉电阻，Rpi为功率弱挡级指示灯上拉电阻，Rp2为功率中挡级指示灯上拉电阻，Rp3为功率强挡级指示灯上拉电阻，Rfi为频率I挡级指示灯上拉电阻，Rf2为频率2挡级指示灯上拉电阻，Rf3为频率3挡级指示灯上拉电阻；DM1为模式长间歇挡级LED指示灯，Dm2为模式短间歇挡级LED指示灯，Dm3为模式无间歇挡级LED指示灯，Dfi为频率I挡级LED指示灯，Df2为频率2挡级LED指示灯，Df3为频率3挡级LED指示灯，Dpi为功率弱挡级LED指示灯，Dp2为功率中挡级LED指示灯，Dp3为功率强挡级LED指示灯；Cpl为上起振电容，Cp2为下起振电容，Cf为晶振。U为单片机芯片。Z1为频率I挡振子阻抗，Z2为频率2挡振子阻抗，Z3为频率3挡振子阻抗；Ι^为大谐振电感，Ltj2为中谐振电感，L03为小谐振电感。Dp为斩波控制与门二极管，Dm是间歇控制与门二极管；REb为斩波驱动基极偏流电阻，Res为斩波开关MOSFET器件栅极偏流电阻，Qe为斩波开关MOSFET器件，Rec为斩波驱动集电极负载电阻，Te为斩波驱动三极管，De为稳压续流二极管，Le为平波电感，Ce为平波电容。Rif为上耦合电阻，R2f为下耦合电阻，Qif为上开关MOSFET器件，Q2f为下开关MOSFET器件；0D为驱动信号匹配输出端。Rki为复位充电电阻，Ce为复位缓冲电容，Re2为复位放电电阻，Ke为复位操作单按键。
[0029]在图5?11中:1.1.安装外螺纹，1.2.中心摩触盘，1.3.外滑压楞摩触环，1.4.中滑压楞摩触环，1.5.内滑压楞摩触环，1.6.膜片引线，1.7.压电转换膜片，1.8.换能器一变幅杆结构，1.9.护套，1.10.换能器一基座结构，1.11.基壳体。
【具体实施方式】
[0030]在图1所示的本发明实施例一微型超声波发生器的高效结构外观正面视图中:工作端一振子结构I装配在机壳操作面板结构2的左端。在机壳操作面板结构2的正面，从左至右依次装配薄膜型模式控制功能操作按键3、薄膜型功率控制功能操作按键4和电源开关拨柄5。在机壳操作面板结构2正面右端的电源开关拨柄5上部，配有电源指示色面6 ;在机壳操作面板结构2正面中右端的功率控制功能操作按键4上部，配有功率挡级指示灯7 ;在机壳操作面板结构2正面中左端的模式控制功能操作按键3上部，配有模式挡级指示灯9 ;在机壳操作面板结构2正面的功率控制功能操作按键4及其功率挡级指示灯7和模式控制功能操作按键3及其模式挡级指示灯9之间，配有频率控制功能标示及其频率挡级指示灯8。
[0031]在图1所示的微型超声波发生器高效结构外观正面视图和图2所示的微型超声波发生器的高效结构振子装配口结构视图中:在机壳操作面板结构2的左端面，开有扁圆柱盒形内凹式振子装配口。装配口的圆柱侧壁制有安装内螺纹2.1，安装内螺纹2.1为表面经止退防滑处理的标准结构。装配口的底面由内向外划分为中心、内环、中环和外环。装配口的底面中心装嵌有中心摩触接点2.2，装配口的底面外环装嵌有外摩触接AF1，装配口的底面中环装嵌有中摩触接点F2,装配口的底面内环装嵌有内摩触接点F3 ;中心摩触接点2.2和外摩触接点F1、中摩触接点F2、内摩触接点F3均为经表面耐摩处理的磷铜材料制成的球冠环形弹性电接触体，接触面向前。在装配口的底面外环，紧靠安装内螺纹2.1，安装有频率I控制功能操作滑压键2.3 ;在装配口的底面中环，安装有频率2控制功能操作滑压键2.4 ；在装配口的底面内环，安装有频率3控制功能操作滑压键2.5 ;频率I控制功能操作滑压键
2.3、频率2控制功能操作滑压键2.4和频率3控制功能操作滑压键2.5均为微型微动滑触开关回弹滑压键。
[0032]在图1所示的微型超声波发生器高效结构外观正面视图、图3所示的微型超声波发生器的高效电路结构框图和图4所示的微型超声波发生器的高效主电路结构图中:功率挡级指示灯7包括模式长间歇挡级LED指示灯Dm1、模式短间歇挡级LED指示灯Dm2和模式无间歇挡级LED指示灯Dm3,频率挡级指示灯8包括频率I挡级LED指示灯Df1、频率2挡级LED指示灯Df2、频率3挡级LED指示灯DF3，模式挡级指示灯9包括功率弱挡级LED指示灯Dp1、功率中挡级LED指示灯Dp2和功率强挡级LED指示灯DP3。
[0033]在图f 12所示的本发明实施例附图中:在频率I工作选择下，具有频率I挡振子阻抗Z1的工作端一振子结构I投用，即频率I挡振子阻抗Z1的一侧接线端连接到外摩触接点F1,另一侧接线端接地；在频率2工作选择下，具有频率2挡振子阻抗Z2的工作端一振子结构I投用，即频率2挡振子阻抗Z2的一侧接线端连接到中摩触接点F2，另一侧接线端接地；在频率3工作选择下，具有频率3挡振子阻抗Z3的工作端一振子结构I投用，即频率3挡振子阻抗Z3的一侧接线端连接到内摩触接点F3,另一侧接线端接地。
[0034]在图1、2所示的微型超声波发生器高效结构视图、图3、4所示的微型超声波发生器高效电路结构图和图12所示的微型超声波发生器工作流程图中:
[0035]对于开机设置的频率F:如果选择频率1，则具有频率I挡振子阻抗Z1的工作端一振子结构I投用，使得频率I控制功能操作滑压键2.3键被压下，即频率I挡滑压开关接点Kfi接通，从而50kHz超声波信号发生，同时频率I挡振子阻抗Z1通过内摩触接点F1接入超声波驱动信号匹配输出回路。如果选择频率2，则具有频率2挡振子阻抗Z2的工作端一振子结构I投用，使得频率2控制功能操作滑压键2.4键被压下，即频率2挡滑压开关接点Kf2接通，从而75kHz超声波信号发生，同时频率2挡振子阻抗Z2通过内摩触接点F2接入超声波驱动信号匹配输出回路。如果选择频率3，则具有频率3挡振子阻抗Z3的工作端一振子结构I投用，使得频率3控制功能操作滑压键2.5键被压下，即频率3挡滑压开关接点Kf3接通，从而IOOkHz超声波信号发生，同时频率3挡振子阻抗Z3通过内摩触接点F3接入超声波驱动信号匹配输出回路。
[0036]在图1所示的本发明实施例一微型超声波发生器的高效结构外观正面视图和图11微型超声波振子结构剖视图(局部)中:微型超声波发生器的工作端一振子结构I为多曲线连接旋转体结构。其中换能器一变幅杆结构1.8为由钛合金材料制成的双曲线旋转体，其尖端为超声波作用点(面)，尾座端为超声波发生面；压电转换膜片1.7为以压电陶瓷材料为核心的膜片形压电转换器件，两根膜片引线1.6为其电能输入引线；基壳体1.11为由热固性绝缘材料制成的圆柱形壳套体；换能器一基座结构1.10为经压铸处理的不锈钢材料制成的圆柱体，各表面经硬化处理，后端部制成椭球面；护套1.9为由柔性弹力材料制成的套膜体。换能器一变幅杆结构1.8与换能器一基座结构1.10同轴前后配合，两部件夹层中部双面紧密刚性粘贴压电转换膜片1.7，外围封以非刚性粘合剂。基壳体1.11的内窝壁面中后部与换能器一基座结构1.10的侧、后面刚性粘贴，内窝壁面前部与换能器一变幅杆结构1.8的侧面后段非刚性粘贴。换能器一变幅杆结构1.8外套护套1.10，护套1.9的后端与基壳体1.11的前端面粘合。
[0037]在图1所示的本发明实施例一微型超声波发生器高效结构外观正面视图和图12所示的微型超声波发生器工作流程图中:
[0038]对于开机设置的模式M选择:如果在I秒内按下I次模式控制功能操作按键3，即模式控制开关接点Km接通I次，则长间歇控制信号发生，使得超声波驱动信号周期性间歇I秒；如果在I秒内按下2次模式控制功能操作按键3，即模式控制开关接点Km接通2次，则短间歇控制信号发生，使得超声波驱动信号周期性间歇0.5秒；如果在I秒内按下3次模式控制功能操作按键3，即模式控制开关接点Km接通3次，则无间歇控制信号发生，使得超声波驱动信号无间歇。
[0039]对于开机设置的功率P选择:如果在I秒内按下I次功率控制功能操作按键4，即功率控制开关接点Kp接通I次，则弱功率控制信号发生，使得超声波驱动信号匹配0.1ff功率输出；如果在I秒内按下2次功率控制功能操作按键4，即功率控制开关接点Kp接通2次，则中功率控制信号发生，使得超声波驱动信号匹配0.2W功率输出；如果在I秒内按下3次功率控制功能操作按键4，即功率控制开关接点Kp接通3次，则强功率控制信号发生，使得超声波驱动信号匹配0.3W功率输出。[0040]在开机设置的频率F、模式M和功率P组合控制信号下，给定频率、间歇时间和功率的超声波驱动信号由系统发生，并从工作端一振子结构I的尖端输出超声波。
[0041]在图2所示的微型超声波发生器的高效结构振子装配口结构视图和图5?10所示的微型超声波振子结构视图中:安装外螺纹1.1与安装内螺纹2.1构成滑动配合。中心摩触盘1.2与中心摩触接点2.2构成电接触滑动配合。
[0042]在图2所示的微型超声波发生器的高效结构振子装配口结构视图和图5、6所示的微型超声波3振子结构视图中:外滑压楞摩触环1.3与外摩触接点F1和频率I控制功能操作滑压键2.3构成滑动配合，且与外摩触接点F1电接触。
[0043]在图2所示的微型超声波发生器的高效结构振子装配口结构视图和图7、8所示的微型超声波频率2振子结构视图中:中滑压楞摩触环1.4与中摩触接点F2和频率2控制功能操作滑压键2.4构成滑动配合，其与中摩触接点F21电接触。
[0044]在图2所示的微型超声波发生器的高效结构振子装配口结构视图和图9、10所示的微型超声波频率3振子结构视图中:内滑压楞摩触环1.5与内摩触接点F3和频率3控制功能操作滑压键2.5构成滑动配合，且与内摩触接点F3电接触。
[0045]在图3所示的微型超声波发生器高效电路结构框图中:超声波发生器功能模块主要由主功能模块Hos和模式控制操作功能模块、频率控制操作功能模块Ftff、功率控制操作功能模块Ptff构成。主功能模块Hre通过脉冲控制信号接线端M和公共接地端与模式控制操作功能模块Mw连接，通过外摩触接点F1、中摩触接点F2、内摩触接点F3和公共接地端与频率控制操作功能模块Ftff连接，通过斩波控制信号接线端P和公共接地端与功率控制操作功能模块Ptff连接；工作电源正极接线端E和公共接地端连接到主功能模块、模式控制操作功能模块、频率控制操作功能模块Ftff和功率控制操作功能模块模式控制操作功能模块Mop和功率控制操作功能模块Ptff分别通过模式控制开关接点Km和功率控制开关接点Kp与模式控制功能操作按键3和功率控制功能操作按键4构成操作连接；频率控制操作功能模块Fw通过频率I挡滑压开关接点Kf1、频率2挡滑压开关接点Kf2、频率3挡滑压开关接点KF3，分别与频率I控制功能操作滑压键2.3、频率2控制功能操作滑压键2.4和频率3控制功能操作滑压键2.5构成操作连接。蓄电池Bat与充电插口 S。。同极端并联连接，该连接点负极接地，正极通过的电源开关接点K连接到工作电源正极接线端E，即蓄电池Bat与充电插口 S。。的并联组正极端通过电源开关按键5与工作电源正极接线端E构成操作连接。
[0046]在图3所示的微型超声波发生器高效电路结构框图和图4所示的微型超声波发生器高效主电路结构图中:微型超声波发生器的高效主电路采用Atmega8型单片机芯片U作为核心器件，与外围电路构成系统硬件，通过系统软件的相应程序实现主功能模块Hos和模式控制操作功能模块、频率控制操作功能模块Ftff、功率控制操作功能模块Ptff的系统功倉泛。
[0047]在图4所示的微型超声波发生器高效主电路结构图中:
[0048]模式长间歇挡级指示灯上拉电阻Rm1、模式短间歇挡级指示灯上拉电阻Rm2、模式无间歇挡级指示灯上拉电阻Rm3、功率弱挡级指示灯上拉电阻Rp1、功率中挡级指示灯上拉电阻Rra、功率强挡级指示灯上拉电阻Rto、频率I挡级指示灯上拉电阻RF1、频率2挡级指示灯上拉电阻Rf2、频率3挡级指示灯上拉电阻Rf3分别与模式长间歇挡级LED指示灯Dm1、模式短间歇挡级LED指示灯Dm2、模式无间歇挡级LED指示灯Dm3、频率I挡级LED指示灯Df1、频率2挡级LED指示灯Df2、频率3挡级LED指示灯Df3、功率弱挡级LED指示灯Dp1、功率中挡级LED指示灯Dp2、功率强挡级LED指示灯Dp3串联，对应串联支路的LED负极一端分别与单片机芯片U的PDO、PDU PD2, PD3、PD4、PD5、PD6、PD7、PBO引脚连接，各串联支路LED正极一端均连接到工作电源正极接线端E ;上起振电容Cpl的一端与下起振电容Cp2的一端连接并接地；上起振电容Cpl的另一端与下起振电容Cp2的另一端分别与晶振Cf的两端连接，该二连接点分别与单片机芯片U的XTALl和XTAL2引脚连接。单片机芯片U的VCC引脚连接到工作电源正极接线端E。
[0049]模式控制功能操作按键3的模式控制开关接点KM、功率控制功能操作按键4的功率控制开关接点Kp、频率I控制功能操作滑压键2.3的频率I挡滑压开关接点Kf1、频率2控制功能操作滑压键2.4的频率2挡滑压开关接点Kf2和频率3控制功能操作滑压键2.5的频率3挡滑压开关接点Kf3均有两侧静接点接线端。模式控制开关接点Km的一侧接线端、功率控制开关接点Kp的一侧接线端、频率I挡滑压开关接点Kfi的一侧接线端、频率2挡滑压开关接点Kf2的一侧接线端和频率3挡滑压开关接点Kf3的一侧接线端分别连接到单片机芯片U的PCO引脚、PCl引脚、PC2引脚、PC3引脚和PC4引脚；模式控制开关接点Km的另一侧接线端、功率控制开关接点Kp的另一侧接线端、频率I挡滑压开关接点Kfi的另一侧接线端、频率2挡滑压开关接点Kf2的另一侧接线端和频率3挡滑压开关接点Kf3的另一侧接线端均接地。
[0050]大谐振电感Ltjl、中谐振电感Ltj2和小谐振电感Ltj3为串联电感一体组。大谐振电感L01的一端连接到驱动信号匹配输出端0D，另一端与中谐振电感Lt52的一端连接，该连接点抽头并连接到外摩触接点匕；中谐振电感Lt52的另一端与小谐振电感Lt53的一端连接，该连接点抽头并连接到中摩触接点F2 ;小谐振电感Ltj3的另一端连接到内摩触接点F3。
[0051]斩波控制与门二极管Dp的负极与单片机芯片U的PB5引脚连接，间歇控制与门二极管Dm的负正极与单片机芯片U的PB4引脚连接；斩波控制与门二极管Dp的正极与间歇控制与门二极管Dm的正极连接。斩波驱动基极偏流电阻Ra的一端连接到工作电源正极接线端E，另一端与斩波驱动三极管Te的基极连接，该连接点与斩波控制与门二极管Dp的正极及间歇控制与门二极管Dm的正极同时连接。斩波开关MOSFET器件栅极偏流电阻Rfs的一端连接到工作电源正极接线端E，另一端与斩波开关MOSFET器件Qe的栅极连接，该连接点与斩波驱动集电极负载电阻Re。的一端连接；斩波驱动集电极负载电阻Re。的另一端与斩波驱动三极管Te的集电极连接；斩波驱动三极管Te的发射极接地。斩波开关MOSFET器件Qe的源极连接到工作电源正极接线端E ;斩波开关MOSFET器件Qe的漏极与稳压续流二极管De的负极连接；稳压续流二极管De的正极接地。平波电感Le的一端与斩波开关MOSFET器件Qe的漏极连接，平波电感Le的另一端与平波电容Ce的正极连接；平波电容Ce的负极接地。
[0052]上耦合电阻Rif的一端与单片机芯片U的PB3引脚连接，另一端与上开关MOSFET器件Qif的栅极连接。下耦合电阻R2f的一端与单片机芯片U的PB2引脚连接，另一端与下开关MOSFET器件Q2f的栅极连接。上开关MOSFET器件Qif的源极与与平波电容Ce的正极连接；上开关MOSFET器件Qif的漏极与下开关MOSFET器件Q2f的漏极连接，该连接点作为驱动信号匹配输出端Od ;下开关MOSFET器件Q2f的源极接地。
[0053]复位充电电阻Rki的一端连接到工作电源正极接线端E，另一端与复位放电电阻Rk2的一端连接；复位充电电阻Rki和复位放电电阻Rk2的连接点与单片机芯片U的RESET引脚连接；复位放电电阻Rk2的另一端与复位操作单按键Kk的一接线端连接；复位操作单按键Kk的另一接线端接地。复位缓冲电容Ck跨接在单片机芯片U的RESET引脚与GND引脚之间；单片机芯片U的GND引脚接地。
[0054]在图5?11所示的微型超声波振子结构视图中:基壳体1.11侧面中后部制有安装外螺纹1.1 ;安装外螺纹1.1为表面经止退防滑处理的标准结构。基壳体1.11后端面由内向外划分为中心、内环、次内环、中环、次外环和外环。在基壳体1.8后端面中心，紧密贴嵌中心摩触盘1.2。中心摩触盘1.2为由磷铜材料制成、经表面耐摩处理的圆盘形凸楞电接触体。压电转换膜片1.7通过穿越基壳体1.11引线孔道的两根膜片引线1.6。
[0055]在图5所示的微型超声波频率I振子的装配端结构视图和图6所示的微型超声波频率I振子结构剖视图(局部)中:在基壳体1.11后端面外环，紧密贴嵌外滑压楞摩触环1.3。外滑压楞摩触环1.3由经表面耐摩处理的磷铜材料制成，为圆环形凸楞电接触体，滑压接触面向后。压电转换膜片1.7通过穿越基壳体1.11引线孔道的两根膜片引线1.6，分别连接到中心摩触盘1.2和外滑压楞摩触环1.3。
[0056]在图7所示的微型超声波频率2振子的装配端结构视图和图8所示的微型超声波频率2振子结构剖视图(局部)中:在基壳体1.11后端面次外环，紧密贴嵌中滑压楞摩触环
1.4。中滑压楞摩触环1.4由经表面耐摩处理的磷铜材料制成，为圆环形凸楞电接触体，滑压接触面向后。压电转换膜片1.7通过穿越基壳体1.11引线孔道的两根膜片引线1.6，分别连接到中心摩触盘1.2和中滑压楞摩触环1.4。
[0057]在图9所示的微型超声波频率3振子的装配端结构视图和图10所示的微型超声波频率3振子结构剖视图(局部)中:在基壳体1.11后端面次内环，紧密贴嵌内滑压楞摩触环1.5。内滑压楞摩触环1.5由经表面耐摩处理的磷铜材料制成，为圆环形凸楞电接触体，滑压接触面向后。压电转换膜片1.7通过穿越基壳体1.11引线孔道的两根膜片引线1.6，分别连接到中心摩触盘1.2和内滑压楞摩触环1.5。
【权利要求】
1.一种微型超声波发生器的高能效节能方法，其特征是: 在机壳操作面板结构的左端面，开有扁圆柱盒形内凹式振子装配口 ；装配口的圆柱侧壁制有安装内螺纹，安装内螺纹为表面经止退防滑处理的标准结构；装配口的底面由内向外划分为中心、内环、中环和外环；装配口的底面中心装嵌有中心摩触接点，装配口的底面外环装嵌有外摩触接点F1，装配口的底面中环装嵌有中摩触接点F2，装配口的底面内环装嵌有内摩触接点F3 ;中心摩触接点和外摩触接点F1、中摩触接点F2、内摩触接点F3均为经表面耐摩处理的磷铜材料制成的球冠环形弹性电接触体，接触面向前；在装配口的底面外环，紧靠安装内螺纹，安装有频率I控制功能操作滑压键；在装配口的底面中环，安装有频率2控制功能操作滑压键；在装配口的底面内环，安装有频率3控制功能操作滑压键；频率I控制功能操作滑压键、频率2控制功能操作滑压键和频率3控制功能操作滑压键均为微型微动滑触开关回弹滑压键； 在开机设置的频率F、模式M和功率P组合控制信号下，给定频率、间歇时间和功率的超声波驱动信号由系统发生，并从工作端一振子结构的尖端输出超声波； 在频率I工作选择下，具有频率I挡振子阻抗Z1的工作端一振子结构投用，即频率I挡振子阻抗Z1的一侧接线端连接到外摩触接点F1,另一侧接线端接地；在频率2工作选择下，具有频率2挡振子阻抗Z2 的工作端一振子结构投用，即频率2挡振子阻抗Z2的一侧接线端连接到中摩触接点F2,另一侧接线端接地；在频率3工作选择下，具有频率3挡振子阻抗Z3的工作端一振子结构投用，即频率3挡振子阻抗Z3的一侧接线端连接到内摩触接点F3,另一侧接线端接地； 对于开机设置的频率F:如果选择频率1，则具有频率I挡振子阻抗Z1的工作端一振子结构I投用，使得频率I控制功能操作滑压键键被压下，即频率I挡滑压开关接点Kfi接通，从而50kHz超声波信号发生，同时频率I挡振子阻抗Z1通过内摩触接点F1接入超声波驱动信号匹配输出回路；如果选择频率2，则具有频率2挡振子阻抗Z2的工作端一振子结构I投用，使得频率2控制功能操作滑压键键被压下，即频率2挡滑压开关接点Kf2接通，从而75kHz超声波信号发生，同时频率2挡振子阻抗Z2通过内摩触接点F2接入超声波驱动信号匹配输出回路；如果选择频率3，则具有频率3挡振子阻抗Z3的工作端一振子结构I投用，使得频率3控制功能操作滑压键键被压下，即频率3挡滑压开关接点Kf3接通，从而IOOkHz超声波信号发生，同时频率3挡振子阻抗Z3通过内摩触接点F3接入超声波驱动信号匹配输出回路； 对于开机设置的模式M选择:如果在I秒内按下I次模式控制功能操作按键，即模式控制开关接点Km接通I次，则长间歇控制信号发生，使得超声波驱动信号周期性间歇I秒；如果在I秒内按下2次模式控制功能操作按键，即模式控制开关接点Km接通2次，则短间歇控制信号发生，使得超声波驱动信号周期性间歇0.5秒；如果在I秒内按下3次模式控制功能操作按键，即模式控制开关接点Km接通3次，则无间歇控制信号发生，使得超声波驱动信号无间歇； 对于开机设置的功率P选择:如果在I秒内按下I次功率控制功能操作按键，即功率控制开关接点Kp接通I次，则弱功率控制信号发生，使得超声波驱动信号匹配0.1ff功率输出；如果在I秒内按下2次功率控制功能操作按键，即功率控制开关接点Kp接通2次，则中功率控制信号发生,使得超声波驱动信号匹配0.2W功率输出；如果在I秒内按下3次功率控制功能操作按键，即功率控制开关接点Kp接通3次，则强功率控制信号发生，使得超声波驱动信号匹配0.3W功率输出。
2.根据权利要求1所述的微型超声波发生器的高能效节能方法，其特征是:微型超声波发生器的工作端振子结构装配在机壳操作面板结构的左端。在机壳操作面板结构的正面，从左至右依次装配薄膜型模式控制功能操作按键、薄膜型功率控制功能操作按键和电源开关拨柄。在机壳操作面板结构正面右端的电源开关拨柄上部，配有电源指示色面；在机壳操作面板结构正面中右端的功率控制功能操作按键上部，配有功率挡级指示灯；在机壳操作面板结构正面中左端的模式控制功能操作按键上部，配有模式挡级指示灯；在机壳操作面板结构正面的功率控制功能操作按键及其功率挡级指示灯和模式控制功能操作按键及其模式挡级指示灯之间，配有频率控制功能标示及其频率挡级指示灯。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的微型超声波发生器的高能效节能方法，其特征是:工作端一振子结构为多曲线连接旋转体结构。其中换能器一变幅杆结构为由钛合金材料制成的双曲线旋转体，其尖端为超声波作用点(面)，尾座端为超声波发生面；压电转换膜片为以压电陶瓷材料为核心的膜片形压电转换器件，两根膜片引线为其电能输入引线；基壳体为由热固性绝缘材料制成的圆柱形壳套体；换能器一基座结构为经压铸处理的不锈钢材料制成的圆柱体，各表面经硬化处理,后端部制成椭球面；护套为由柔性弹力材料制成的套膜体。换能器一变幅杆结构与换能器一基座结构同轴前后配合，两部件夹层中部双面紧密刚性粘贴压电转换膜片，外围封以非刚性粘合剂。基壳体的内窝壁面中后部与换能器一基座结构的侧、后面刚性粘贴，内窝壁面前部与换能器一变幅杆结构的侧面后段非刚性粘贴。换能器一变幅杆结构外套护套，护套的后端与基壳体的前端面粘合。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的微型超声波发生器的高能效节能方法，其特征是: 换能器一变幅杆结构的基壳体侧面中后部制有安装外螺纹；安装外螺纹为表面经止退防滑处理的标准结构。基壳体后端`面由内向外划分为中心、内环、次内环、中环、次外环和外环。在基壳体后端面中心，紧密贴嵌中心摩触盘。中心摩触盘为由磷铜材料制成、经表面耐摩处理的圆盘形凸楞电接触体。压电转换膜片通过穿越基壳体引线孔道的两根膜片引线。 在基壳体后端面外环，紧密贴嵌外滑压楞摩触环。外滑压楞摩触环由经表面耐摩处理的磷铜材料制成，为圆环形凸楞电接触体，滑压接触面向后。压电转换膜片通过穿越基壳体引线孔道的两根膜片引线，分别连接到中心摩触盘和外滑压楞摩触环。 在基壳体后端面次外环，紧密贴嵌中滑压楞摩触环。中滑压楞摩触环由经表面耐摩处理的磷铜材料制成，为圆环形凸楞电接触体，滑压接触面向后。压电转换膜片通过穿越基壳体引线孔道的两根膜片引线，分别连接到中心摩触盘和中滑压楞摩触环。 在基壳体后端面次内环，紧密贴嵌内滑压楞摩触环。内滑压楞摩触环由经表面耐摩处理的磷铜材料制成，为圆环形凸楞电接触体，滑压接触面向后。压电转换膜片通过穿越基壳体引线孔道的两根膜片引线，分别连接到中心摩触盘和内滑压楞摩触环。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的微型超声波发生器的高能效节能方法，其特征是: 换能器一变幅杆结构的安装外螺纹与安装内螺纹构成滑动配合。中心摩触盘与中心摩触接点构成电接触滑动配合。外滑压楞摩触环与外摩触接点F1和频率I控制功能操作滑压键构成滑动配合，且与外摩触接点F1电接触。 中滑压楞摩触环与中摩触接点F2和频率2控制功能操作滑压键构成滑动配合，其与中摩触接点F21电接触。 内滑压楞摩触环与内摩触接点F3和频率3控制功能操作滑压键构成滑动配合，且与内摩触接点F3电接触。
6.根据权利要求1所述的微型超声波发生器的高能效节能方法，其特征是:微型超声波发生器的功率挡级指示灯包括模式长间歇挡级LED指示灯Dm1、模式短间歇挡级LED指示灯Dm2和模式无间歇挡级LED指示灯DM3，频率挡级指示灯包括频率I挡级LED指示灯Df1、频率2挡级LED指示灯Df2、频率3挡级LED指示灯DF3，模式挡级指示灯包括功率弱挡级LED指示灯Dp1、功率中挡级LED指示灯Dp2和功率强挡级LED指示灯DP3。
7.根据权利要求1所述的微型超声波发生器的高能效节能方法，其特征是: 微型超声波发生器的高效主电路采用AtmegaS型单片机芯片U作为核心器件，与外围电路构成系统硬件，通过系统软件的相应程序实现主功能模块Hre和模式控制操作功能模块、频率控制操作功 能模块Ftff、功率控制操作功能模块Ptff的系统功能。
【文档编号】B06B1/06GK103447221SQ201210181437
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年6月5日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】屈百达 申请人:江南大学