伴隨著全球氣候變暖和工業發展使得空氣污染越來越嚴重的現狀。再加上季節更替期間氣溫的變化，呼吸道疾病侵犯人們的身體健康的趨勢正日益加重。而吃藥打針輸液等傳統的治療模式是無法滿足治療各種的當代復雜呼吸道疾病病，尤其是老人與兒童。 本論文研發了一款以STC單片機為核心的網式超聲霧化器。網式超聲霧化器是一種新型醫療儀器。該儀器采用了較為先進的脈沖寬度調制技術來直接控制換能器的工作頻率;通過使用BOOST升壓電路來提升換能器的震蕩電壓幅值。換能器將電能轉換成高頻振動，再經過變幅桿將振蕩幅度放大。不需要使用加熱或者化學方法將藥液霧化。藥液從微網孔板霧化噴出，形成可以被病人直接吸入的氣霧，操作簡單方便。 本論文介紹了網式超聲霧化器的研究背景、霧化治療的歷史、霧化治療的優勢和霧化器的市場需求。然后簡略描述了網式超聲霧化器原理，最后著重介紹了網式超聲霧化器硬件電路的設計與軟件設計。其中在硬件設計部分主要介紹了電源處理模塊、A/D采樣模塊、控制電路模塊、升壓電路模塊、wifi控制模塊、液晶顯示模塊、微控制器模塊。軟件設計使用C語言進行開發，軟件模塊主要包括主程序模塊、AD采樣模塊、顯示模塊、PWM驅動模塊、wifi轉串口通信模塊。 最后對研發系統的子模塊進行了電路仿真。并對網式超聲霧化器的電路輸出進行了測試。
標簽： 嵌入式
上傳時間： 2022-05-28
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旋轉編碼器速度檢測控制資料在電纜生產線上，通常需要檢測電纜的走線速度，用來控制收線電機的轉速和計算線纜的長度。成纜工藝參數的穩定，直接關系到電線電纜的質量。該項目是為某電纜廠的技術改造項目，要改造的設備是利用束線原理制造的盤絞式成纜機，改造的內容是更換全部電氣控制系統。這種成纜機的放線盤固定，而收線盤固在盤絞架上同時完成絞合和收線的雙重運動。工作時，在線纜盤直流電機的帶動下，完成電纜的收線運動，在排線電機的帶動下實現電纜在收線盤的整齊排列。在大盤電機的帶動下，通過齒輪箱帶動盤絞架實現軸向旋轉，完成電纜絞合運動，是保證節距的關鍵。線速度是由收線盤的旋轉速度決定的，如果收線電機的轉速恒定，收線盤隨著收線軸的變粗，線速度會增大，因此，為保證收線速度恒定，要逐漸降低收線電機的轉速。摘 要：通過對盤絞式成纜機工作過程的分析，說明了對收線電機的控制要求，采用ＡＴ８９Ｃ５１ 單片機為控制核心，通過檢測旋轉編碼器在單位時間內輸出的脈沖數，與標準脈沖數進行比較，控制收線電機調速器的給定值，從而控制收線電機的旋轉速度，實現了線纜的均勻走線速度控制。給出單片機與旋轉編碼器組成的閉環線速度控制系統的電路原理及主要控制程序的設計方法。其簡潔的電路設計和典型的控制方法具有較高的參考價值。
標簽： 旋轉編碼器
上傳時間： 2022-06-06
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1-1前言一般人所能夠感受到聲音的頻率約介於5H2-20KHz，超音波（Ultrasonic wave）即爲頻率超過20KHz以上的音波或機械振動，因此超音波馬達就是利用超音波的彈性振動頻率所構成的制動力。超音波馬達的內部主要是以壓電陶瓷材料作爲激發源，其成份是由鉛（Pb）、結（Zr）及鈦（Ti）的氧化物皓鈦酸鉛（Lead zirconate titanate，PZT）製成的。將歷電材料上下方各黏接彈性體，如銅或不銹鋼，並施以交流電壓於壓電陶瓷材料作爲驅動源，以激振彈性體，稱此結構爲定子（Stator），將其用彈簧與轉子Rotor）接觸，將所産生摩擦力來驅使轉子轉動，由於壓電材料的驅動能量很大，並足以抗衡轉子與定子間的正向力，雖然伸縮振幅大小僅有數徵米（um）的程度，但因每秒之伸縮達數十萬次，所以相較於同型的電磁式馬達的驅動能量要大的許多。超音波馬達的優點爲：1，轉子慣性小、響應時間短、速度範圍大。2，低轉速可產生高轉矩及高轉換效率。3，不受磁場作用的影響。4，構造簡單，體積大小可控制。5，不須經過齒輸作減速機構，故較爲安靜。實際應用上，超音波馬達具有不同於傳統電磁式馬達的特性，因此在不適合應用傳統馬達的場合，例如：間歇性運動的裝置、空間或形狀受到限制的場所；另外包括一些高磁場的場合，如核磁共振裝置、斷層掃描儀器等。所以未來在自動化設備、視聽音響、照相機及光學儀器等皆可應用超音波馬達來取代。
標簽： 超聲波電機
上傳時間： 2022-06-17
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一種新穎的正弦正交編碼器細分方法摘要，提出了一種不用查詢表的正弦正交編碼器細分方法利用控制系統臨界穩定原理生成一個高頻數字正弦載波與采樣得到的正弦編碼信號實時比較來獲取相位信息，與傳統查詢表細分方法相比，節省了大量的存儲空間而且整個細分過程通過軟件實現，不需要添加額外的硬件，同時闡述了影響細分分辨率的因素，推導出了防止電機高速運行時細分混登的條件；最后，以一臺7kw的電梯用永磁同步電機配套海德漢的ERN487-2048正弦增量式編碼器為平臺，驗證了該細分方法用于轉子初始位置識別及速度控制的可行性.關鍵詞，正弦編碼器，細分，永磁同步電機，電梯，轉子初始位置隨著社會的發展人們對電梯的體積載重量功耗調速精度及調速范圍等提出了越來越高的要求永磁同步電機以功率密度大氣隙密度高轉矩電流比高轉矩慣量比大壽命長及結構簡單等優點成為無齒輪電引機的首選 對于正弦波永磁同0步電機矢量控制系統坐標變換中的轉子位置角是否能準確實時地檢測直接影響到整個系統的性能因此高性能要求的系統一般采用分辨率高的光電式編碼器檢測轉子位置.
標簽： 正弦正交編碼器
上傳時間： 2022-06-18
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在馬達控制類應用中，正交編碼器可以反饋馬達的轉子位置及轉速信號.TM32F10x系列MCU集成了正交編碼器接口，增量編碼器可與MCU直接連接而無需外部接口電路。該應用筆記詳細介紹了STM32F1Ox與正交編碼器的接口，并附有相應的例程，使用戶可以很快地掌握其使用方法.1正交編碼器原理正交編碼器實際上就是光電編碼器，分為增量式和絕對式，較其它檢測元件有直接輸出數字量信號，慣量低，低噪聲，高精度，高分辨率，制作簡便，成本低等優點。增量式編碼器結構簡單，制作容易，一般在碼盤上刻A.B.Z三道均勻分布的刻線，由于其給出的位置信息是增量式的，當應用于伺服領域時需要初始定位格雷碼絕對式編碼器一般都做成循環二進制代碼，碼道道數與二進制位數相同。格富碼絕對式編碼器可直接輸出轉子的絕對位置，不需要測定初始位置，但其工藝復雜、成本高，實現高分辨率、高精度較為困難。本文主要針對增量式正交編碼器，它產生兩個方波信號A和B，它們相差+-90.其符號由轉動方向決定。如下圖所示：圖1：增量式正交編碼器輸出信號波形2 STM32F10x正交編碼器接口詳述STM32F10x的所有通用定時器及高級定時器都集成了正交編碼器接口，定時器的兩個輸入TII和TI2直接與增量式正交編碼器接口，當定時器設為正交編碼器模式時，這兩個信號的邊沿作為計數器的時鐘，而正交編碼器的第三個輸出（機械零位），可連接外部中斷口來觸發定時器的計數器復位.
上傳時間： 2022-06-18
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隨著科學水平的提高，生物、化學以及醫療相關器械領域對精度要求也在不斷地提升.生物制劑提取、注射，化學藥品傳輸供給以及藥物治療等MEMS的研究不單單是對精密儀器的攻堅克難，更是交叉學科賦予高精密儀器研究發展的難題。技術革新便要理論創新，才能突破現有技術發展的瓶頸。現有的壓電超聲波霧化器理論發展已頗具成熟，產業化發展也甚是豐富，可是由于產品的不斷創新換代，同時也導致理論創新的不同步，致使許多創新產品缺少對應的系統理論支持。本文立足微泵型壓電超聲波霧化器的研究，提出了系統的霧化理論、結構仿真和霧化效果實驗研究。本文主要的研究內容和成果如下：在霧化理論分析方面，通過對霧化片金屬基片和錐孔的變形公式推導分析，建立了微泵型壓電超聲波霧化器霧化理論數學模型，并結合變形分析對其霧化機理進行了完整的闡述在有限元仿真分析計算方面，通過對霧化片簡化建模，進行了霧化片的諾響應計算分析，得出霧化片諾響應工作模態及其相應振型。并結合霧化理論分析了各模態相應霧化效果，提出霧化效果改進意見。在霧化效果實驗方面，進行多普莉激光測振實驗，與諾響應仿真計算相互論證，提高其可行性，并通過霧化效果實驗來驗證霧化效果理論分析結果，最后結合仿真計算和多普勒激光測振結果綜合分析、總結出霧化效果的影響因素。關鍵詞：MEMS，壓電泵，超聲波，霧化器，壓電陶瓷，振型。本文工作在機械結構力學及控制國家重點實驗室完成。
標簽： 超聲波霧化器
上傳時間： 2022-06-18
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超聲波是一種能量存在的方式，超聲波通過高頻的振動作用于水介質，從而產生超聲空化效應，這種空化效應已經在超聲波清洗中得到應用，或者超聲波作用于傳聲媒介當中，能夠引起媒介之間發生不同的效應，已經在基礎學科研究和工程應用開發都表示出非常廣闊的應用前景[12]。按照超聲波研究內容上劃分，可以分為功率超聲和檢測超聲兩大領域Bl]。檢測超聲是工業及醫學檢查的一種方法之一，也被認為是弱超聲的“被動應用”，功率超聲主要是通過超聲接觸對接觸面進行高頻的振動摩擦，以改變介質的一些特性，所以功率超聲也被稱為“主動應用”[]。本課題主要是針對功率超聲波換能器進行研究。超聲波的產生主要依靠的是超聲波換能器。超聲波換能器是一種能夠進行機、電能量或者聲、電能量轉換的器件。對于功率超聲換能器而言，換能器通過壓電材料的壓電效應將輸入的高頻電能轉換成高頻振動的機械能量。換能器的種類有很多，應用的領域也不相同，如磁致伸縮超聲換能器間，壓電陶瓷換能器等等。目前研究最為廣泛的是壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷換能器是依靠壓電陶瓷的壓電效應及逆壓電效應來實現能量的轉換。壓電陶瓷的壓電效應是由它的內部結構引起的，壓電材料主要有鈦酸鋇、錯鈦酸鉛、偏銳酸鉛、銳酸鉀鈉、鈦酸鉛等]。這些電介質在某一恰當的方向施加一定的外力時，會引起內部電極分布狀態發生改變，在介質的相對表面上會出現和外力成正比且極性相反的帶電電荷，這種由外力引起的電介質的現象叫做壓電效應則。相反，若在電介質上某一恰當的方向加上一定強度的外電場時，會引起電介質內部電極分布發生相應的變化，從而產生和外電場強度成正比的應變效應，這種由于外電場引起的電介質的應變現象叫做逆壓電效應]。功率超聲換能是超聲學領域中一個重要的分支學科。本課題主要針對壓電陶瓷式功率超聲波換能器展開研究。20世紀初期超聲波技術開始出現，而我國50年代才開始進行大功率超聲的研究[]。隨著科學技術的發展特別是電子技術的發展，如單片機、DSP、FPFA等微處理器得快速發展，微處理器功能越來越強大，運算速度越來也快，以及IGBT、MOSFET等功率器件的快速發展，功率器件的容量不斷的增加，響應速度不斷的提高。對超聲波發生器的要求也越來越高，體積越來越小，功能越來越強大，越來越智能，可靠性進一步提高。
標簽： 超聲波換能器
上傳時間： 2022-06-18
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在現代信息戰中，隨著電子對抗技術和裝備的不斷發展，戰場的電磁環境更加惡劣，通信的電子戰日益激烈。這就限制了無線電通信在某些特殊的戰術背景下的應用。為了保證通信鏈路的安全順暢，研究各種適用于軍事通信的抗干擾、抗偵收、抗測向技術和尋求適應于這些特定的環境下新的通信方式就顯得十分必要。超聲波語音通信就是在這樣的背景下提出來的。本文首先概略的介紹了AM調制、采樣定理、直接數字頻率合成等相關的基礎理論；接著結合課題的具體要求，提出了基于DDS的基本原理，依托FPGA與單片機相結合的硬件平臺來實現AM數字調幅的方案。設計中將軟件無線電的思想滲透其中，將原來運用模擬器件構建的電路都通過軟件編程的方法來實現，增加了系統的靈活性。其次，對整個系統的硬、軟件設計進行了詳細的敘述；系統的硬件電路由AM調制電路和功放電路組成，其中，M調制電路包括模擬部分、數字部分、電源部分，它主要完成語音信號與載波信號的數字調幅功能；功放電路是單獨的一塊電路板，它主要對調幅信號進行功率放大以驅動換能器，從而以超聲波的形式將信息發出。而且，還詳細分析了各部分硬件電路的設計和工作過程，并給出了相應的電路圖。系統的軟件設計包括有兩個方面內容，一方面是單片機的軟件設計，它主要利用IAR Embeded Workbench開發環境，完成系統的界面顯示及各種調幅參數的設置；另一方面是FPGA軟件的設計，它主要利用Quartusll開發軟件，采用VHDL和QuartusII內嵌的圖表編輯器的原理圖式圖形輸入法混合編程的方式，編寫了各模塊單元，在FPGA內部實現了調幅功能。最后，對調制系統進行測試，測試結果表明系統工作性能穩定，基本上達到了預期的設計要求。
上傳時間： 2022-06-18
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超聲波電源廣泛應用于超聲波加工、診斷、清洗等領域，其負載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉變為機械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負載，因此換能器與發生器之間需要進行阻抗匹配才能工作在最佳狀態。串聯匹配能夠有效濾除開關型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應用較為廣泛。但是環境溫度或元件老化等原因會導致換能器的諧振頻率發生漂移，使諧振系統失諧。傳統的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時換能器內部動態支路工作在非諧振狀態，導致換能器功率損耗和發熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實際應用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調節逆變器開關頻率的同時應改變匹配電感才能使諧振系統工作在最高效能狀態。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數存在的缺點，本文應用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關系建立數學模型，證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關系動態選擇換能器匹配電感的方法。經過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調節電抗值。并給出了實現這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSPTMS320F2812為核心設計出實現這一原理的超聲波逆變電源。實驗結果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現電抗值隨電抗控制度線性無級可調，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復合控制策略，穩態時，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態時，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現功率連續可調。該超聲波換能系統能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發生漂移系統仍能保持工作在最佳狀態，具有實際應用價值。
上傳時間： 2022-06-18
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摘要：提出了一種 Boost電路軟開關實現方法，即同步整流加上電感電流反向。根據兩個開關管實現軟開關的條件不同，提出了強管和弱管的概念，給出了滿足軟開關條件的設計方法。一個24V輸入，40V/2.5A輸出，開關頻率為 200kHz的同步Boost變換器樣機進一步驗證了上述方法的正確性，其滿載效率達到了 96.9%關鍵詞：升壓電路；軟開關；同步整流引言輕小化是目前電源產品追求的目標。而提高開關頻率可以減小電感、電容等元件的體積。但是，開關頻率提高的瓶頸是器件的開關損耗，于是軟開關技術就應運而生。一般，要實現比較理想的軟開關效果，都需要有一個或一個以上的輔助開關為主開關創造軟開關的條件，同時希望輔助開關本身也能實現軟開關。Boost電路作為一種最基本的 DC/DC拓撲而廣泛應用于各種電源產品中。由于Boost電路只包含一個開關，所以，要實現軟開關往往要附加很多有源或無源的額外電路，增加了變換器的成本，降低了變換器的可靠性Boost電路除了有一個開關管外還有一個二極管。在較低壓輸出的場合，本身就希望用一個 MOSFET來替換二極管（同步整流），從而獲得比較高的效率。如果能利用這個同步開關作為主開關的輔助管，來創造軟開關條件，同時本身又能實現軟開關，那將是一個比較好的方案。本文提出了一種 Boost電路實現軟開關的方法。該方案適用于輸出電壓較低的場合。
標簽： 整流電源
上傳時間： 2022-06-19
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