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以单片机为核心的超声波洁牙机软硬件的设计方案-亚愽体育app下载官网

本文摘要:本文探究以单片机为核心的超声波洁牙机软硬件设计,该洁牙机使用电流采样对系统自动扫瞄搜寻谐振点,谐振频率和波动强度数字瞄准,谐振点飘移大于,解决问题了使用仿真振荡电路设计的超声波洁牙机的一些固有缺失,一、硬件设计硬件电路框图如图1右图。

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本文探究以单片机为核心的超声波洁牙机软硬件设计,该洁牙机使用电流采样对系统自动扫瞄搜寻谐振点,谐振频率和波动强度数字瞄准,谐振点飘移大于,解决问题了使用仿真振荡电路设计的超声波洁牙机的一些固有缺失,一、硬件设计硬件电路框图如图1右图。该洁牙机的基本工作过程如下:TL494为核心振荡电路在MPU掌控下产生频率高效率的推挽脉冲输入,由MPU串行发送数据到波动频率控制电路,掌控波动产生电路的波动频率,使振荡电路产生的波动信号的频率和频率不受MPU掌控,该波动信号经功率放大电路缩放,经高频变压器降压后驱动压电陶瓷片,把成像波动电信号改以成像机械振动信号,该机械振动能较好地清理牙垢和牙结石等,从而超过美观牙齿的效果。

   1、电源设计成像洁牙机在长时间工作时功率为10~20W,且拒绝在180~250V的长电压范围内工作,为满足要求,增加电源部分痉挛,本电路电源部分使用开关电源。整机电路原理图如图2右图。    本开关电源使用摩托罗拉公司的DC-DC掌控芯片MC34063,该电路具备线路非常简单,成本便宜,效率高,温升较低的特点。核心元件MC34063是一种单片双极型线性集成电路,片内包括有温度补偿带上隙基准源,一个频率周期掌控振荡器驱动器和大电流输入电源。

输入电压U=(1+R2/RI)·1.25V,限流电阻为1Omega;,故输人电流被容许在0.3V/1Omega;=0.3A。2、振荡电路  波动信号的产生有多种方法。最简单的方法是由PIC16F73必要产生PWM输入,该方法简练便利,但有两个缺失:第一,无法产生推挽波动信号。

因而功率放大电路不能工作在于是以半周,效率较低,痉挛较相当严重,有利于电路平稳工作。第二,压电陶瓷片的谐振点在(30plusmn;5)kHz,谐振频带宽度le;80Hz。

PIC16F73的PWM输入在25~35kHz频率下,Q频率ge;lOOHz,因此PICl6F73的PWM输入有可能去找将近压电陶瓷片的最佳谐振点。笔者设计的振荡电路圆满解决了上述问题。  振荡电路掌控芯片使用TLt94,该芯片内部框图如图3右图,明确电路闻图2。推挽波动信号由TL494的9脚和10脚输入,该信号的频率由T1。

494的5脚和6脚外接的电容Ct和电阻Rt要求,Rt和Ct省辖市用低温浪的电阻和电容。该信号波动频率计算公式为:fosc=1.1/2Rt·Ct;该信号的频率由TL494的1脚和2脚的外接信号电压要求。  3、频率掌控  为符合压电陶瓷片波动频率为25~35kHz,Q频率le;80Hz的拒绝,图2电路中的Rw是阻值为20kOmega;的粗调电位器,数字电位器IC4是PICl6F73掌控下的细调电位器。

经计算出来Rw粗调(以1C4为5kOmega;计),使,fosc变化范围为24.5~35.7kHz,满足要求。细调的数字电位器IC4搭配总阻值10kOmega;,256级固定式的MCP41010,MCP41010与PIcl6F73的通信使用方便快捷的SPI方式,Q阻值是39.0625Omega;。振荡器的Q频率为:  波动频率为35kHz时的Q频率为30.4Hz,波动频率为25kHz时的Q频率为15.6Hz。

由上述数据由此可知,使用数字电位器掌控TL494工作方式可符合压电陶瓷片谐振比特率的拒绝。本洁牙机设计了灵敏的强度控制电路。PIC16F73的RAl脚外接电位器Rw1,徵在有所不同方位则RAl输出的仿真电压有所不同,经PICl6F73内部A/D切换为数字信号,该信号要求由CCPl输入的PWM信号的频率。

PWM信号经滤波后送往TI.494的2脚,与l脚送到的参照电压较为,从而要求TL494的9脚和10脚输入的波动信号脉长在0~48%。当插槽电源插入时,PIC16F73辨别到RC3输出为高电平,则PICl6F73的PWM输入频率为0,TL494的9脚和10脚输入波动信号频率为O,从而掌控洁牙机暂停机械波动输入。  5、推挽功率放大  成像机械波动为了起着较好的洁牙效果,机械波动必需超过一定的强度,即送往压电陶瓷片的由TL494输入的波动信号必需再行经过功率放大。

由于功率管流到的瞬间电流超过1.1A,为增加功率管痉挛,增大散热片,使用场效应管作为功率驱动管。本电路中的场效应管使用简法驱动,实践证明,该功率放大电路性能平稳,痉挛很少,能有效地增大线路板体积。经功率放大后的信号由高频变压器降压到峰峰值250~350V,送往压电陶瓷片切换为成像机械波动。

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  6、谐振点的扫瞄搜寻  压电陶瓷片的谐振点自动扫瞄搜寻是本电路的众多特点和难题。由于压电陶瓷片的谐振点各不相同,为了让电路能适应环境各种压电陶瓷片,笔者设计了谐振点自动扫瞄搜寻电路。

当PICl6F73刚上电,且插槽电源接上时,CCPl的PWM输入脉长相同为80%,从而TL494的9脚和10脚的输入信号脉长相同恒定。同时PICl6F73周期地发送数据到数字电位器MCP41010,使MCP41010的6脚和5脚问的电阻从OQ到10kOmega;,则TL494的9脚和lO脚的输入频率以15.6~30.4HzQ变化。

频率相同恒定的信号,当波动信号频率与压电陶瓷片的谐振频率完全一致时,流经场效应管源漏极的电流仅次于。该电流由取样电阻Ra改变为电压信号,经运敲缩放后送往PICl6F73的RAO,PIC16F73对该电压展开A/D切换为数值Q,记忆寄居Q为最大值时送往数字电位器的数据P。当数字电位器由O变化到10kOmega;时,压电陶瓷片谐振点的扫瞄搜寻已完成。把数据P送往数字电位器,则TL494输入相同频率的波动信号,即是压电陶瓷片的谐振频率。

运放的选型一定要留意比特率小于2MHz,因为取样电阻Ra的峰值电压在扫瞄搜寻时变化迅速,如果运放的比特率严重不足,则有可能去找将近压电陶瓷片的最佳谐振点。本电路搭配比特率为2.8MHz的MCP602。二、软件设计  本洁牙机的硬件设计略为贞简单,软件设计比较非常简单。

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软件总流程图如图4右图。三、抗干扰设计  沽牙机自身有电磁阀、脚摔电源、高频变压器等器件不会产生较强的阻碍。

另外,本机还设施用作牙科化疗台,该化疗台有好几台功率较强的电机在工作,不会对洁牙机导致相当严重的电磁干扰。当干扰信号来临时,有可能经常出现死机,程序乱飞,毁坏系统参数等不长时间现象,故而在硬件和软件上都适当采行一些抗干扰措施。

  1、硬件抗干扰  在洁牙机的电源输出末端终端电源滤波器,杂讯电网中的古志谐波和脉冲阻碍。单片机选型时自由选择带上硬件看门狗的型号,或者另加看门狗电路,可以有效地监控程序否陷于死循环故障。在每个芯片的电源输出末端与共地端并相接一个O.1mu;F去耦电容,对脚电源送的信号展开光隔绝。

以上措施都是行之有效的。  2、软件抗干扰  第一,软件校验。对给定的输入信号和设置皆大大反复创下,且周期原作在5ms。

对A/D切换使用切换8次求平均法,以获得尽可能精确的信号。  第二,软件陷阱。软件陷阱技术是通过函数调用指令擅自将捕捉到的乱飞程序引进废黜地址0000H,使程序划入正轨。在各掌控模块之间和并未用于的程序空间设置软件陷阱可以有效地诱导程序乱飞,使程序运行更为可信。


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