專利名稱：全自動高頻熔樣設備的制作方法
技術領域：
本實用新型與高頻熔樣設備有關。
技術背景現有高頻熔樣設備，主要來源是進口。國內尚無廠家制造，其感應加熱電源部份是由電子管高頻感應加熱電源組成。其缺點是電子管的工作效率低度、有固定的壽命、維護成本高。
實用新型的內容本實用新型的目的是提供一種工作效率高、自動化程度高、使用壽命長、維護成本低的全自動高頻熔樣設備。
本實用新型是這樣實現的本實用新型是利用功率場效應晶體管MOSFET高頻逆變產生的高頻振蕩電流在感應器上流過就會產生高頻電磁場，加熱載體處在高頻電磁場中就會感應出高頻渦流，從而使載體發熱。
本實用新型采用了固態器件作為逆變振蕩管，使用壽命長，維護成本低。工作效率高，自動化程度高，可靠性高，能耗低。
圖1為本實用新型的框圖。
圖2為中心控制模塊及熔化程序控制模塊的框圖。
圖3為驅動模塊的框圖。
圖4為本實用新型的電路原理圖。
圖5為中心控制模塊及熔化程序控制模塊的電路原理圖。
圖6為驅動模塊電路原理圖。
具體實施方式
參見圖4，220V/50Hz的交流電經單相整流橋D1、D2、D3、D4整流后，經C4、C5濾波后轉換成300V直流、供橋式逆變電路使用，R1為C4、C5的放電電阻，R6為C4、C5，的充電電阻，K1為繼電器，K1受電壓取樣電路“DYQY”的控制，當電壓取樣電路檢測到C4上的電壓超過200V時，趨動繼電器K1閉合。K1、R6及“DYQY”的作用是防止上電時浪涌電流對D1、D2、D3、D4、D5的沖擊，功率場效應晶體管MOSFET，M1、M2、M3、M4及C6、T1組成全橋式逆變電路，T1及C6構成諧振回路。T1為匹配變壓器，其次極與感應器相連，因而T1等效為一電感。整個橋式逆變電路的工作過程是這樣的假設電路的工作周期為T，則在0～1/2T時間內，M1與M4導通，電流從M1流向C6、T1、M4，電容C6充電，T1貯能，在1/2T～T時間內，M2、M3導通，M1、M4關閉，電流從M2流向T1，C6、M3，C6放電，T1貯能釋放。當M1、M2、M3、M4的工作頻率與C6、T1構成的L、C回路的固有頻率相等時，橋式逆變電路即工作于串聯諧振狀態，此時逆變效率達到最高。T1既作為振蕩回路的電感，又作為匹配變壓器T1的次極與感應器L相連，高頻電流流過感應器時產生高頻電磁場，高頻電磁場作用于負載，在負載上將感應出高頻渦流，使負載被加熱，R2、D7、C7及C9、R4、D9；C8、R3、D8；C10、R5、D10組成開關尖峰吸收電路，抑制逆變電路產生的開關尖峰。
T2與C11、C12、C13、C14構成高頻濾波器，濾除電網上的高頻干擾，T3與T4為電源變壓器，T3給驅動模塊“DRV”及中心控制模塊“CCC”供電，“XS”與“CCC”相連，它是整機工作狀態的顯示，它包括電源顯示、工作狀態顯示和故障狀態指示，T4為程序控制模塊“HPC”供電。
“DRV”的電路原理圖見圖6，它由4塊相同的驅動模塊組成，D32、D33、D34、D35及C31、C20、C22、C21組成全波整流電路，它將來自T3的±18V交流轉換成直流電壓；7815與7909為三端穩壓管，它輸出+15V和-9V的直流電源；C23、C24、C25、C26為直流濾波電容，來自“CCC”的脈沖信號經R47、R46送至IC7(CD4011)的1、2腳，IC7內部包含4個相同的二輸入端與非門(A、B、C、D)，A、B為輸入脈沖整形，C、D構成驅動保護，D36、R51、R50、R49、D37構成保護檢測電路，當驅動信號送至M1MOSFET時，M1飽和導通，M1漏極與源極間的飽和壓降應為2.5～3V，若此時有短路或過流發生，其飽和壓降必＞3V，通過D37使IC7的(12)腳變為高電平，經過整形的脈沖信號通過R48、C30延時后，加至IC7的(13)腳，此時IC7的(11)腳輸出低電平，通過IC7的D門將脈沖信號關閉，此保護方式具有電路簡單，保護迅速的特點。N13、N14、N15、N16構成互補式脈沖電流放大電路，R45、R42、R43、R44是其偏置電路，經過脈沖整形電路后的脈沖信號，由脈沖放大電路放大后，是有足夠的驅動能力，驅動逆變功率場效應晶體管MOSFET工作。
“CCC”、“HPC”的電源理圖見圖3，它主要由起動掃頻，自激同步，脈沖封鎖，脈沖輸出，及各種保護電路和加熱程序控制等電路組成。
IC6是脈寬調制集成電路3525，但若改變(6)腳的偏置電流，可改變其輸出頻率，這里是把3525作調頻電路使用，改變E2上的直流電壓，可改變(6)腳的偏置電流，從而改變其振蕩頻率。接通電源后，R23、R21為N10提供偏置電流，N10導通，E2不起作用，IC6的振蕩頻率由C16、R19、R11、R20決定f=1C16·(0.7R20·R11R20+R11+3R10)]]>此時振蕩頻率f處于最高點fH，閉合K2加熱開關后，光耦O1導通，N10截止，E2通過R20充電，隨著其電壓的變化，⑥腳的偏置電流逐漸減小，IC6的振蕩頻率由fH逐漸下降至fL(E2電壓VE2＝5V時)，由C6與T1構成的LC振蕩其諧振頻率為f0，f0應滿足fH＞f0＞fL，則當IC6振蕩頻率從fH下降至接近f0時，C6，與T1構成的LC振蕩回路接近于諧振狀態，T1繞組O、P、Q上有較高的電壓輸出，使晶體管N6、N7、N8、N9導通，輸出窄脈沖至IC6(3)腳，IC6(3)腳是強制同步端，當(3)腳上同步脈沖到來時，IC6的振蕩頻率即與同步脈沖頻率相等。從而完成了啟動從它激轉自激的過程。光電耦合器O1及晶體管N10構成設備的啟動電路。當設備處于加熱狀態時，K2閉合，光耦O1導通，晶體管N10截止，電容E2被充電，頻率掃描開始，IC6的脈沖信號從(11)腳和(14)腳輸出，驅動T5、T6脈沖變壓器，脈沖變壓器將脈沖信號傳遞給驅動模塊“DRV”。來自電流互感器U1的電流信號被送至功率調節電路“GLK″，改變W1的電位，可改變“GLK”輸出，“GLK”輸出通過R25，與E2相連，E2上的電壓得以改變，使振蕩頻率改變，逆變器的工作頻率偏離串聯諧振頻率f0，振蕩電流將下降，從而使振蕩功率減小，調節W1即可調節振蕩功率，N11、R22、R24構成脈沖封鎖電路，IC6的(10)腳為脈沖封鎖端，當(10)腳為高電平時，輸出脈沖被關閉。與N11基極相連的分別為過流保護電路“GLBH″，過壓保護電路“GYBH”，欠壓保護電路“QYBH”，缺水保護電路“QSBH”，超溫保護電路“CWBH”。當其中某一保護電路動作時，N11基極變為低電平，N11截止，IC6(10)腳變為高電平，輸出脈沖被關閉。同時，晶體管P1導通蜂鳴器，S1發出報警聲。
“HPC”加熱程序控制電路分別由“加熱控制”、“加熱時間控制”、“搖動時間控制”、“搖動裝置”、“自然冷卻時間控制”、“風冷時間控制”及“提示報警”幾部分電路組成。繼電器J1的1、2端為常開觸點，J2的1、2端為常閉觸點，按下開關K4，J1、J4線包通電，J1閉合接通電源，J4閉合接通J5的電源，IC1通電，IC1為與非門，(1)、(2)腳被J5的常閉觸點4、5，J7，的常閉觸點4、5接地，則IC1③輸出高電平N1導通，J3閉合，J3常開觸點并接于K2兩端，則高頻電源被起動，IC1、N1及J3構成“加熱控制”電路，J5、J6為時間繼電器，J5通電后開始計時，計時時間到，J5吸合觸點2、3接通，J6通電，J6的1、2為常閉觸點，則擺動電機MD通電，搖動裝置開始工作，J6計時時間到后，J6吸合，MD斷電，搖動裝置停止工作。同時J7的線包被接通，J7吸合，IC1的(1)、(2)腳接地被斷開，經過R31及E7組成的延時電路延時后，IC1(3)腳為低電平，加熱將被停止，J5，時間繼電器構成“加熱時間控制”電路，J6時間繼電器構成“搖動時間控制”電路，電機MD構成“搖動裝置”。J7吸合后，E5的接地被斷開，E5通過W6，R33充電，IC2為”555”電路。當E5上電壓2/3≥V+時，(7)腳放電管導通，P3導通風機“FJ”工作，同時(3)腳變為低電平N2截止，E6通過W7，R38充電，當E6上的電壓≥2/3V+時，IC3(NE555)(3)腳變為低電平，P2導通J2吸合，致使J1、J4斷電，電路復位，回到初始狀態。同時IC3(7)腳放電管導通，E8被放電，IC4(NE555)③變為高電平，蜂鳴器S2工作發聲，提示熔化程序結束，隨著R41對E8充電，當E8上的電壓≥2/3V+時，IC4(3)腳又變為低電平，S2停止工作。IC2及W6、R33、E5構成“自然冷卻時間控制”電路，調節W6，可改變定時時間，IC3及W7、R38、E6構成“風冷時間控制”電源調節W7可改變定時時間。IC4及R41、E8、S2構成“提示報警”電路。
權利要求1.全自動高頻熔樣設備，其特征在于全橋整流電路(1)的輸出與功率逆變電路(2)的輸入連接，功率逆變電路(2)的輸出經諧振回路(3)與負載(4)連接，諧振回路(3)通過同步取樣電路(5)與中心控制模塊(6)連接，功率逆變電路(2)、諧振回路(3)與電流取樣電路(7)連接，電源(8)分別與中心控制模塊(6)、熔化程序控制模塊(10)、驅動模塊(9)連接，熔化程序控制模塊(10)與中心控制模塊(6)連接，中心控制模塊(6)與電流取樣電路(7)、驅動模塊(9)連接，驅動模塊(9)與功率逆變電路(2)連接。
2.根據權利要求1所述熔樣設備，其特征在于功率逆變電路(2)由4組功率場效應晶體管(M1-M4)組成全橋逆變電路并接于電容C4、C5兩端，驅動模塊(9)的4組輸出A、B、C與D分別連接功率場效應晶體管(M1-M4)的柵極，其中A與D、C與B同相，A與B或C與D相差為180°，諧振回路(3)由諧振電容C6、匹配變壓器T1組成。變壓器T1次極O、P、Q與同步取樣電路(5)相連，另一次級繞組與感應器L相連，電流互感器U1與中心控制模塊(6)連接，C6與T1串聯后分別連接于E、F兩點，E為M1源極與M3漏極相連的連接點，F為M2源極與M4漏極相連的連接點。
3.根據權利要求1所述熔樣設備，其特征在于功率場效應晶體管M3的源極與電流互感器U3連接，M2的漏極與電流互感器U2連接，U2、U3與中心控制模塊(6)連接。
4.根據權利要求1所述熔樣設備，其特征在于中心控制模塊(6)由同步電路(11)，振蕩器(12)、脈沖輸出電路(13)連接，功率調節電路(14)、掃頻電路(15)、啟動控制電路(16)連接，脈沖封鎖電路(23)和掃頻電路(15)與振蕩器(12)連接，脈沖封鎖電路(23)與保護電路連接而構成，同步電路(11)由兩組相同的電路構成，每組電路由一個晶體管(N6或N9)的集電極與另一個晶體管(N7或N8)的基極連接，發射極接地，N6、N9的基極經電阻接變壓器T1次極繞阻O、P、Q，N7、N8的集電極經二極管與振蕩器(12)的集成電路IC6的3腳連接，脈沖輸出電路(13)由脈沖變壓器T5、T6組成，T5、T6的初級分別與IC6的11、14腳連接，次極與驅動模塊(9)連接，功率調節電路(14)包括可調電阻和運算放大器A1、A1的負端與電流取樣互感器U1連接，A1的輸出與掃頻電路(15)連接，掃頻電路(15)包括光耦合器Q1，電阻、電容E2和晶體管N10，O1與啟動控制電路(16)連接，E2與R20連接，脈沖封鎖電路(23)包括二極管D9和晶體管N11，N11的集電極與IC6的10腳，D9與各保護電路的輸出連接。
5.根據權利要求1所述熔樣設備，其特征在于熔化程度控制模塊(10)包括依次連接的加熱時間控制電路(18)、搖動時間控制電路(19)、自然冷卻時間控制電路(20)、風冷時間控制電路(21)、提示報警電路(22)，加熱時間控制電路(18)、搖動時間控制電路(19)與加熱控制電路(17)連接，加熱控制電路(17)與啟動控制電路(16)加接，搖動時間控制電路的輸出與搖動裝置連接，風冷時間控制電路的輸出與風機連接，啟動電路(16)由繼電器J3構成，J3分別與掃頻電路(15)的光耦合O1和加熱控制電路(17)的晶體管N1的集電極連接，加熱控制電路(17)包括N1，集成塊IC1，電容E7，IC1的3腳與N1的基極連接，1、2腳與加熱時間控制電路(18)、搖動時間控制電路(19)連接，加熱時間控制電路(18)由時間繼電器J5組成，其觸點分別與加熱控制電路(17)，搖動時間控制電路(19)連接，搖動時間控制電路(19)由時間繼電器J6組成，J6的觸點分別與搖動電機MD1、自然冷卻時間控制電路(20)的繼電器J7連接，自然冷卻時間控制電路(20)包括J7，集成塊IC1、可調電阻W6、電容E5和晶體管P3，IC2的7腳通過電阻與P3的基極連接，P3的發射極與風機EJ連接，IC2的3腳與風冷時間控制電路(21)連接，W6、R33、E6構成定時電路，風冷時間控制電路(21)包括集成塊IC3、晶體管P2、N2、繼電器J2和電阻W7、R33和電容E6構成的定時電路，N2的基極與IC2的3腳連接，P2的基極與IC3的3腳連接，P2的發射極與J2連接，IC3的7腳與提示報警電路(22)的集成塊IC4的6腳連接，提示報警電路(22)，包括IC4、揚聲器S2和電阻R41、電容E8構成的定時電路，IC4的3腳與S2連接，2、6腳與R41、E8連接。
6.根據權利要求1所述熔樣設備，其特征在于驅動模塊(9)為相同的4個組件構成，每個組件包括集成塊IC7，IC7為集成塊CD4011，內部包括4個相同的二輸入端與非門(A、B、C、D)，與非門(A、B)構成脈沖整形電路(24)，CD構成脈沖封鎖電路(25)、IC7的1、2腳與中心控制模塊(6)的脈沖輸出電路(13)的輸出連接，11腳與脈沖驅動電路(26)連接，脈沖驅動電路(26)由晶體管(N13-N16)構成互補式脈沖電流放大電路，其輸出與功率逆變電路(2)的場效應管(M1-M4)的柵極連接。
7.根據權利要求1所述熔樣設備，其特征在于全橋整流電路(1)包括四個二極管組成的全橋整流電流，其輸出接繼電器K1和電源取樣模塊(DYEY)組成的軟起動電路，軟起動電路的輸出接電容和功率逆變電路(2)。
專利摘要本實用新型為全自動高頻熔樣設備。其構成為全橋整流電路(1)的輸出與功率逆變電路(2)的輸入連接；功率逆變電路(2)的輸出經諧振回路(3)與負載(4)連接；諧振回路(3)通過同步取樣電路(5)與中心控制模塊(6)連接；功率逆變電路(2)、諧振回路(3)與電流取樣電路(7)連接；電源(8)分別與中心控制模塊(6)、熔化程序控制模塊(10)、驅動模塊(9)連接；熔化程序控制模塊(10)與中心控模塊(6)連接；中心控制模塊(6)與電流取樣電路(7)、驅動模塊(9)連接驅動模塊(9)與功率逆變電路(2)連接。工作效率高，自動化程序高，可靠性高，能耗低。
文檔編號H05B6/04GK2617113SQ03234189
公開日2004年5月19日 申請日期2003年4月30日 優先權日2003年4月30日
發明者曾曉林 申請人:曾曉林