基于AVR與DDS技術(shù)的超聲波電源研制

本超聲波電源采用了兩種鎖相式頻率跟蹤方式，即零相位跟蹤和定相位跟蹤。定相位跟蹤由零相位跟蹤通過對(duì)電壓反饋串接移相電路實(shí)現(xiàn)。
2.2.2 最大電流法跟蹤方法
串聯(lián)諧振時(shí)，換能器電流具有最大值；并聯(lián)諧振時(shí)，其電流具有最小值 [7]，因此根據(jù)電流反饋實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤是一種有效的辦法。最大電流跟蹤的原理是，在一定區(qū)間上，通過改變頻率，找到工作電流的最大值或最小值，即可跟蹤到換能器的串聯(lián)或并聯(lián)諧振頻率。本系統(tǒng)通過采樣電阻從換能器兩端采集的電流信號(hào)，經(jīng)過真有效值檢測(cè)電路送至單片機(jī)，單片機(jī)通過改變頻率來搜索電流的最大值或最小值實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤。
2.3 振幅控制

超聲系統(tǒng)實(shí)際工作過程中，機(jī)械負(fù)載是經(jīng)常變化的，造成換能器的諧振頻率產(chǎn)生變化，從而使輸出振幅與功率不穩(wěn)定。此外，當(dāng)變幅桿從有載變?yōu)榭蛰d (或空載變?yōu)橛休d ) 時(shí)，機(jī)械阻抗急劇變小(或大)，這種往復(fù)變化導(dǎo)致超聲波電源和換能器極易受損，且嚴(yán)重影響工作界面超聲振幅的穩(wěn)定性。本超聲電源采用三種方案控制換能器的振幅輸出，即恒壓控制，恒流控制，恒功率控制。實(shí)現(xiàn)方法是：將電壓、電流信號(hào)反饋并經(jīng)過真有效值電路，再輸入單片機(jī)后進(jìn)行采集，根據(jù)二者的有效值改變輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)恒定電壓、電流與功率的輸出。

2.4 上位機(jī)軟件系統(tǒng)
采用 Visual Basic編寫上位機(jī)軟件，包括通信控制和功能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模塊。通信控制模塊實(shí)現(xiàn)與超聲板的通信，功能實(shí)現(xiàn)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲的各參數(shù)和功能的控制。功能實(shí)現(xiàn)模塊通過對(duì)超聲板的底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)的調(diào)用實(shí)現(xiàn)了波形發(fā)生、頻率跟蹤、焊接控制、換能器老化等功能。波形發(fā)生功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)換能器的可控掃頻，并顯示掃描曲線。頻率跟蹤功能可以設(shè)置頻率跟蹤的各參數(shù)，如跟蹤精度、跟蹤方式。焊接控制用于設(shè)置超聲焊接中的一、二、三、四焊焊接的各參數(shù)頻率跟蹤方式。換能器老化用于實(shí)現(xiàn)對(duì)換能器可控老化，包括恒壓老化、恒流老化、恒功率老化及變功率老化等。界面如圖 4所示。

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