清洗機:超聲發(fā)生器簡單的說就是一套 與換能器頻率相匹配的大功率源,就是把電能轉化為機械能輸送到超聲波振子后由振子的陶瓷芯片產(chǎn)生聲能傳導到清洗槽內(nèi),作用于清洗液體,產(chǎn)生空化效用形成高壓沖擊作用從而使工件變的清洗潔凈。

      概括來說,超聲波發(fā)生器和以換能器為核心的超聲清洗缸,其技術狀況已遠遠跟不上時代的發(fā)展和我國經(jīng)濟事業(yè)多領域的需求。超聲波清洗機生產(chǎn)現(xiàn)狀的特點是技術陳舊落后,清洗效率不理想,故障率高。這已成了制約它進一步擴 大應用范圍的瓶頸。目前市場上不是以提高技術、改進設計、簡化工藝結構、降低成本、提高其性價比為先導,而是往往以低價相互競靜,這給整個行業(yè)和超聲清洗事業(yè)的發(fā)展帶來了消極的負面影響,應該引起我們的關注。如果再不引起關注這個行業(yè)可謂直走 下坡路了,最終行業(yè)人士都會后悔的。

      超聲波清洗機技術在全國的地區(qū)不同而都由著不同的區(qū)別;在華東地區(qū),超聲波發(fā)生器的制式不外乎下列幾種:

      A.第一代產(chǎn)品是電子管式的，隨著技術的進步,已屬于淘汰產(chǎn)品了(但仍有廠家在生產(chǎn)主要是小型廠家,技術低端,資金投入少。

      B、仿制美國必能信公司的超聲波發(fā)生器, 單板功率300W ,頻率固定為25KHz(自激式半橋輸出電路) ,配有大電源變壓器, 是市場份額占有率最多的一種簡易機型。但是該電路很難調(diào)整在超聲換能器最佳頻率諧振點上,輸出功率不可能達到理想的效果,質(zhì)量也就不言而喻了。但考慮到該發(fā)生器的線路比較簡單,穩(wěn)定性尚可,整機調(diào)試得好, 故障率還是很低的,加之生產(chǎn)這種機型的中小型超聲波清洗機的企業(yè)較多,能否對其線路加以改進和提高呢?我們提供下面一種設計方案供參考:去掉電源變壓器,減少輸出匹配變壓器的漏磁,達到減輕、減少整機重量和體積，降低成本,提高效率之目的。要去掉電源變壓器,首先要考慮解決兩個問題,一是電源輸入和高頻功率輸出之間的絕緣問題 :二是將供電電壓降低在適合大功率管E常工作的耐壓值下,才能保證整機的安全運行(原機供電電壓約為DC150V-180V之間。圖1介紹的這個電路可以解決供電電壓符合原機的設計要求。注意:調(diào)試時注意安全, 防止觸電。

      原機的輸出變壓器選用的是單條磁芯,漏磁較大, - -旦靠近鐵制外殼,將形成渦流,產(chǎn)生很高的熱量,建議改用I磁芯,線圈由單組改繞為初、次級雙繞組,這樣就可以解決電源輸入和高頻功率輸出之間的隔離和絕緣問題。輸出變壓器的有關技術參數(shù)如匝數(shù)和初次級的匝數(shù)比及電感量由于諸多的不確定因素,我們很難給出-一個確定的數(shù)據(jù)。

      C、MC機型及其改進后的機型:這也是一個老產(chǎn)品了,線路設計煩瑣,由于歷史的原因，是一 個沒有設計到位的產(chǎn)品。門電路用得多,SCR調(diào)壓,工藝繁亂,故障率高,已受到用戶的冷落,生產(chǎn)這種機型的原國營知名大廠, 我們認為只有忍痛甩掉舊的落后的機型,開發(fā)或選用新的機型,才能重振昔日雄風,立足于今天的市場。

      改進后的機型,簡化了電路,增加了“跳頻”同步技術,所謂“跳頻”實際上是在PWM的主振頻率上,加了- -個多諧振蕩器,其頻率和主頻相配,該振蕩器的輸出脈沖再去調(diào)制主振極。雖然做到了恒功率輸出,但受功率元件MOSFET電流容量的限制,沒有做到滿功率輸出,輸出功率也就不盡人意,清洗效率也無明顯提高,應用行業(yè)面不寬,特別是每一個跳頻周期,清洗缸內(nèi)總有周期性的響聲,沒有慢啟動功能,并設有“調(diào)功”旋鈕，一旦操作失誤將出現(xiàn)故障,也不能和其他設備實現(xiàn)聯(lián)動控制。究其原因,沒有跳出原MC機型的設計框框和思路,雖然更換了原專用控制芯片,遺憾的是新的芯片功能卻沒有完全用，上。

      該機型在華東地區(qū),僅有少數(shù)企業(yè)在生產(chǎn),如果再進一步改進 ,將功率元件改換為IGBT ,可以擴大整機容量,設法去掉缸內(nèi)周期性的響聲，用好新的PWM控制芯片的全部功能,如慢啟動功能和脈寬調(diào)制功能,這就很方便的實現(xiàn)“-鍵操作”(只設- -只電源開關) ,不失為一種好的機型。

      D、IGBT做為功率元件用在超聲波發(fā)生器上已經(jīng)引起了廣泛的關注和應用,但從部分產(chǎn)品來看,仍沒有跳出傳統(tǒng)的設計思路和方法,比如說，單單兩個推動組件,如: EXB840/ 841 ,是矩形扁片形封裝的厚膜集成電路,其體積和電路及其成本已占了相當大的比重,要知道 單臺超聲發(fā)生器的功率要求足不可能很大的。當然用IGBT作高頻功率元件,由于它的耐壓高、容大、輸入阻抗高、壓降小,當屬首選,這也是個進步。

      F、IGBT恒功率超聲波清洗機:

      這是以目前國際流行的新-代電力電子元件一IGBT(絕緣 冊雙極型大功率晶體管一模塊)為高頻功率器件、 軍用級專用集 成控制芯片(PWM而非CPU)和具有自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新電路、配以高效換能器組合而成,采用模塊化設計,積木式安裝I藝的新-代超聲波清洗機。

      該機具有三個顯著的特點:

1 :恒功率輸出。所謂”恒功率”就是說在清洗缸中,不同高度的水位和不同大小的工件進行清洗,其清洗效率不變。(反映出輸出功率不變)從而具有穩(wěn)定、高效、長壽等特點。

      要達到恒功率輸出,唯-的辦法是采用頻率自動跟蹤電路來實現(xiàn),有關專業(yè)雜志的專家論壇最近也就此作了論述和分析,并介紹了多種頻率跟蹤電路,遺憾的是大多理論上講得通,在工藝上卻難以實現(xiàn)。所以說頻率跟蹤電路要實用、簡潔、低成本。否則不可能形成工業(yè)化的產(chǎn)品。

      2 :該機的第二個特點足能做成< 99%C的加溫機型,這在行業(yè)中也是不小的突破。

      3:工藝性的簡潔,是該機的第三個特點。三個部件,就組成了可以適應各種不同頻率和功率的超聲功率發(fā)生器,簡潔就意味著可靠、造價低和使用維護的方便。

      一個好的超聲功率發(fā)生器同樣要一個好的換能器 清洗缸)與之相匹配,否則也難以達到預期的效果。換能器(超聲波振子)在超聲波清洗機中扮演著一個非常重要的角色,是個很關鍵的執(zhí)行元件機構。在目前一般中小型生產(chǎn)超聲波清洗機的企業(yè)中,換能器都是外購成品,不大注意其質(zhì)量,或是無設備能力測試其主要的技術參數(shù),比如阻抗的大小,頻率的一致性等等,心中無數(shù),來上機就用,這就給整機的效率、壽命埋下質(zhì)量的隱患。進一步說 ,即使檢測,也是小功率的一般工藝性的檢測,很難反映出真正在實際工作中的技術參數(shù)。

      在此,根據(jù)我們多年來生產(chǎn)換能器的經(jīng)驗和教訓,總結了一生產(chǎn)換能器的完整工藝 ,再加上自己研發(fā)的大功率換能器測試儀,模擬檢測出換能器在實際工作中的真實技術參數(shù),如阻抗均控制在200以下,頻率的一致性保持在90%以 上,從源頭上保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

      根據(jù)以往的經(jīng)驗教訓,壓電陶瓷換能器在工作中晶片極易發(fā)生破裂、極片易斷、接線易脫焊的機理類型(這些都是行業(yè)中一直存在的通病) ，究其發(fā)生上述故障的原因,除了換能器的本身質(zhì)量外,主要因為功率發(fā)生器沒有能很好跟蹤換能器在工作中由于受水位、溫度、工件大小的變化而影響其頻率的變化，二者之間處于失諧狀態(tài)的結果。在這點上頻率的自動跟蹤顯得尤為重要。另一個不被人們所忽視的原因,則是缸內(nèi)多個換能器在工作時產(chǎn)生的各不相同頻率的反峰電壓,沒有被有效抑制所產(chǎn)生的后果。

      另外超聲波發(fā)生器輸出給換能器的高頻電壓高低也是個重要參數(shù),但是不能認為“不同電路的超聲波發(fā)生器,其輸出電路、電壓的不同足導致傳播效率的重要原因”“輸出電壓低 ,發(fā)生器消耗的電能就大,同時振子還容易發(fā)熱,產(chǎn)生的感應電場強,適當?shù)恼{(diào)整電路,增大輸出給振子的電壓可能會取得很好的效果”。