文档介绍：第九届“挑战杯”
河南省大学生课外学术科技作品竞赛
作
品
说
明
书
作品名称: 超声波振动筛自动控制电源
学校: 河南师范大学
团队: ZJ小组
指导老师: 袁延忠
前言
超声技术是声学中发展最迅速、应用最广泛的领域。尤其在近年来,随着电子技术和材料科学等方面的飞速发展,大功率超声技术如超声清洗、超声焊接、超声加工、超声雾化、超声乳化、超声粉碎等在国民经济相关行业中的应用越来越广,这又反过来促进了对功率超声机理和应用等方面的研究。
在超声振动加工中, 为得到大的振幅以提高加工质量, 发挥超声加工的优越性, 要求振动系统工作在谐振状态。一般, 换能器振动系统工作前, 通过调节电源的电频率, 可满足系统处于共振的工作条件。
但是, 在实际加工中, 由于负载的变化、系统发热等一系因素的影响, 使振动系统的固有频率发生变化, 此时, 若不及时调整换能器的电源频率即不采用自动频率跟踪, 振动系统将工作在非谐振状态, 从而使振动系统的输出振幅减小, 造成加工质量下降, 当失谐严重时, 超声振动加工的优越性消失。因此, 在超声振动加工中采用自动频率跟踪是非常必要的

目录
前言……………………………………………………………………………2
一项目背景…………………………………………………………… 4
二设计目的…………………………………………………………… 5
三系统设计…………………………………………………………… 6
电流控制型PWM的设计……………………………………………6
单片机采集数据的设计………………………………………………7
PID算法………………………………………………………………………7
自动跟踪频率………………………………………………………………8
DDS高精度振荡源的应用………………………………8
四系统流程图………………………………………………………….9
五作品创新点与技术指标………………………………………10
六作品应用前景………………………………………………………11
七作品原理图………………………………………………………… 12
八作品部分代码………………………………………………………13
九附件……………………………………………………………………………16
项目背景
超声振动筛是将220V、50Hz或110V、60Hz电能转化为18KHz的高频电能,输入超声换能器,将其变成18KHz机械振动,从而达到高效筛分和清网的目的。该系统在传统的振动筛基础上在筛网上引入一个低振幅、高频率的超声振动波(机械波),以改善超微细分体的筛分性能。特别适合高附加值精细分体的用户使用
作为超声波振动筛的核心部分——电源的设计尤为重要,就目前人工手动控制电源而言,由于振动筛筛选出的是200目以上的极微小颗粒,筛选成雾状,生产环境及其恶劣,不适于人长期工作。而且,人工控制准确度不高,不能及时地跟踪振动筛的频率。而本产品正是克服了以上种种缺点。自动控制电源采用PID控制,自动扫描振动筛的本振频率,已达到快速、精确地动态调节振源频率,使之始终工作在最合适的频率和电流,从而大大的提高了生产量。由于具有频率扫描功能,因此适应于所有型号的超声换能器。换能器频率偏移率低,能量转换率达到95%以上,实现功率输出最大化。系统兼容性好,自动调节程度高,有很宽的频率跟踪范围。电源可以输出平稳的能量和振幅,并对换能器的最大输出功率、振幅、电压进行限制,电源有过压、过温、过流等多重保护手段。我们设计的作品可适用于各种超声波系统中,制药、冶金、化工、选矿、食品等要求精细筛分过滤的行业,所以本作品具有很好的应用价值。
项目设计目的
目前,超声波振动筛的应用越来越广泛,由于普通机械式振动筛只能筛分200目以下的颗粒,对于200-600目的颗粒,只有采用更高的振动频率。超声波振动的频率可以从20KHZ到60KHZ,对于微小颗粒筛分具有很好的效果。超声波振动的实现原理是:利用振荡源同步驱动PMW专用电路SG3525,驱动脉冲再经功率放大电路,驱动超声波换能器,从而产生高频振动。在超声振动加工中,为大幅提高加工质量,发挥超声加工的优越性,要求振动系统工作在谐振状态。一般,换能器振动系统工作前,通过调节电源的频率,使之满足系统处于共振状态。但是,在实际运行中,由于负载的变化、系统发热等一系列因素的影响,使振动系统的固有频率不断发生随机性变化。当换能器的频率偏离其供电频率时,便几乎停止振动。而在目前的生产工作中,超声波电源以人工手动控制居多,从而无法快速、精确、及时地调整换能器的电源频率, 振动系统将工作在非谐振状态,从而使振动系统的输出振幅减小,造成加