一种低温超声波洁牙机的设计
一种低温超声波洁牙机的设计
（ 长沙民政职业技 术学院 ，湖南 长沙 ４ ００ ） １０ ４
［ 摘
要】 文 中介 绍了单片机控制的一种低温洁牙机的设计 ， 设计最大 的特点是能 够 自动搜 索谐 振频率 点 ，温度 该
低 ，工作稳定性高 ，使用寿命长 ， 解决 了普通 的洁牙机 内温度过高所带来 的问题 。与市面上常见 洁牙 机相 比成本 增加
硬件 电路 框 图如 图 １ 示 。该洁 牙机 的基 本工 作 所
过程如 下 ：Ｌ ９ Ｔ ４ ４为核 心振 荡 电路 在 ＭＣ Ｕ控 制下 产 生 占空 比可调 的推挽 脉 冲输 出 ， 推挽 输 出送 给 换 能器 经
转换成 振 动 输 出 。取 样 反 馈 电路 对 输 出信 号 进 行 采
样， 并送 回到 Ｍ Ｕ微处理器 ， Ｃ Ｃ Ｍ Ｕ对反馈信号进行分 析 ， 出调 整信号 到 频 率 控 制 电 路调 整 振 荡 电路 的频 输 率点。
２ １电源设 计 ．
为了降低机 内温度 ， 采用 了电源与沽牙机分离设 计， 电源做成独立 的电源盒。电源盒采用开关电源 ＋ 高效率的 Ｄ Ｄ Ｃ— Ｃ来实现 ， 这种设计方式大大降低 了
发容 易 ， 期短 。 周
（） ２ 高速 ：Ｉ ＰＣ采用哈佛 总线和类精简指令集 ， 指 令 的执 行 速度 比一 般 的单 片机 要快 ４～ ５倍 。
（） ３ 低功 耗 ：Ｉ 用 Ｃ Ｓ电路 设 计 ， 合 了诸 ＰＣ采 ＭＯ 结 多 的节 电特 性 ， 其 功 耗很 低 。在 ４ ｚ时钟 下 工作 使 ＭＨ 耗 电不 超过 ２ Ａ， 眠模式下 低于 ｌＡ。 ｍ 睡 ｕ （） ４ 驱动 能力 强 ： Ｏ端 口驱 动 负 载 的能 力较 强 ， Ｉ ／
２ ．电路 设计
超声波洁牙机的工作原理
超声波洁牙机的工作原理宝子们，今天咱们来唠唠超声波洁牙机这个超酷的小玩意儿。
你去洗牙的时候，是不是对那个在牙齿上“嗡嗡”工作的小仪器特别好奇呀？其实呀，它的工作原理可有意思啦。
超声波洁牙机呢，就像是一个牙齿的小清洁工，不过它的清洁方式超级高科技。
它主要是靠超声波来工作的。
啥是超声波呢？简单说就是一种频率特别高的声波，高到我们人类的耳朵都听不到。
这种声波在洁牙机里可是有大作用的呢。
洁牙机有一个小小的工作尖，这个工作尖就像是一个超级小战士。
当洁牙机开始工作的时候，这个工作尖就会以极高的频率振动起来。
你能想象吗？就像一个超级迷你的小锤子，在那里不停地快速敲打。
这种高频振动可不是乱震的哦。
当这个工作尖接触到牙齿表面的牙结石、牙菌斑这些脏东西的时候，振动就会把它们从牙齿上敲下来。
就好像是你要把墙上的小贴纸弄下来，你用一个小工具轻轻敲，敲着敲着它就掉了一样。
牙结石和牙菌斑在牙齿上待得可牢固了，但是在超声波洁牙机工作尖的高频振动下，它们就只能乖乖地离开牙齿啦。
而且呀，超声波洁牙机在工作的时候，还会产生一种很神奇的效应。
在工作尖振动的时候，周围的水也跟着“热闹”起来了。
水会被工作尖的振动弄成好多小气泡，这个就叫做空化效应。
这些小气泡别看它们小，它们就像一个个小炸弹。
当它们破裂的时候，会产生一股小小的力量，这股力量也能帮助把牙齿上的脏东西给弄掉呢。
你想啊，一方面是工作尖的高频振动像小锤子一样敲打着脏东西，另一方面是这些小气泡破裂产生的力量帮忙，牙齿上的牙结石和牙菌斑就根本招架不住啦。
就像是两个小帮手一起合作，把牙齿打扫得干干净净的。
不过呢，宝子们也不用担心这个洁牙机会伤害到牙齿。
因为它的振动频率和力量都是经过精心设计的。
它主要是针对那些比较硬的牙结石和脏东西，而对于我们健康的牙齿组织，它是比较温柔的。
就像一个很细心的小工匠，只会把不需要的东西去掉，不会破坏好的部分。
而且呀，在洁牙的过程中，那个水还有一个很贴心的作用呢。
超声波清洗设备的设计与制造技术研究
超声波清洗设备的设计与制造技术研究随着科技的不断发展，现代工业的发展也越来越快速，而清洗工程作为工业生产中最基础、最重要的一环，也得到了广泛的重视。
超声波清洗设备作为一种新型的清洗方式，由于其高效、节能、环保等诸多优点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
超声波清洗的原理是利用高频振动产生的微小气泡爆炸、湍流等效果清除清洗物体表面的污垢和微生物，达到深层次的清洗效果。
因此，超声波清洗设备的设计与制造技术非常关键。
本文将从以下几个方面进行探讨。
一、超声波清洗设备的工作原理超声波清洗设备主要由控制系统、超声波发生器、换能器、清洗槽等组成。
其中，超声波发生器为整个设备的核心，通过电能转换为机械振动，并通过换能器将振动传导至清洗槽内的清洗液中。
清洗液随着换能器的振动产生超声波波动，形成数以亿计的微小气泡，并随着波动的变化产生高速涡流和空化作用，从而清洗物体表面的污垢。
二、超声波清洗设备的设计要点1. 清洗槽的设计清洗槽是超声波清洗设备的核心部件之一，其设计对超声波清洗的效果具有至关重要的影响。
清洗槽一般由不锈钢制成，表面光滑，容易清洗。
另外，清洗槽的尺寸和形状也需要具有一定的规律性，以保证清洗液的均匀分布和物品的全面清洗。
2. 换能器的选择换能器是将电能转化为机械振动的设备，也是整个超声波清洗设备中最重要的部件之一。
换能器的质量和振动特性直接影响了清洗效果。
在选择换能器时，应考虑其输出功率、工作频率等参数，并选择合适的换能器尺寸和形状，以保证其振幅和频率的稳定输出。
3. 超声波发生器的选用超声波发生器是将电能转换为机械振动并调节其输出频率、振幅以及输出功率等参数的设备。
在选用超声波发生器时，应考虑其性能和稳定性，尽量选择具有较高平均功率和宽工作频率范围的产品。
三、超声波清洗设备的制造技术在制造超声波清洗设备时，需要考虑多个方面的技术问题，包括超声波发生器的电路设计、换能器的制造和组装、清洗槽的钣金加工和搭建、以及整个设备的调试和优化等。
新型牙科小器械超声清洗设备的设计
CHINESE NURSING RESEARCH January,2023 Vol.37 No.2新型牙科小器械超声清洗设备的设计与应用研究1)吴悠，刘东玲，常文娟，杨华*吉林大学口腔医院，吉林 130000Design and application of a new ultrasonic cleaning equipment for dental instrumentsWU You, LIU Dongling, CHANG Wenjuan, YANG Hua Hospital of Stomatology, Jilin University, Jilin 130000 China Corresponding Author YANGHua,E⁃mail:****************.cnKeywords dental small instruments ； ultrasonic cleaning equipment ； nursing efficiency ； cleaning effect摘要 目的:设计一种新型牙科小器械超声清洗设备，便于口腔科护士清洗小器械。
方法:选取120个牙科车针，对照组将60个车针经传统超声清洗设备清洗，试验组将60个车针经新型超声清洗设备清洗，比较两组车针清洗效果；选择同一名护理人员清洗回收小器械，从中随机选取1名医生的小器械作为试验组，采用新型超声设备清洗，选取另1名医生的小器械作为对照组，采用传统超声设备清洗，比较两组清洗小器械所用时间。
结果:目测法结果显示，试验组清洗效果合格率为91.7%，对照组清洗效果合格率为88.3%，两组比较差异无统计学意义（P >0.05）；ATP 生物荧光检测法观察两组清洗效果合格率均为100%；试验组超声清洗所用时间为（315.30±3.25）s ，对照组超声清洗所用时间为（354.00±3.34）s ，两组比较差异有统计学意义（P <0.001）。
超声波洁牙机工作原理
超声波洁牙机工作原理超声波洁牙机是一种先进的口腔治疗设备，它利用高频的超声波振动作用下，将接触表面的牙菌斑和牙石打散，同时将牙齿表面的污渍和色素去除，从而使牙齿恢复健康。
本文将介绍超声波洁牙机的工作原理及其优点。
超声波洁牙机的工作原理是将液体(水、漱口剂)通过手术仪的管路输送到超声波振荡器的尖端，然后经过高频的超声波振动，在刷头与牙齿表面的接触处产生了高强度的机械作用，从而将牙齿表面的牙菌斑、污渍和牙石震碎并去除。
同时，超声波锯齿形认为对于附着在牙齿表面的细菌和疾病有很好的消毒杀菌效果。
超声波洁牙机的优点是多方面的。
首先，它通过高频的超声波振动作用下，能够将牙齿表面的污渍和色素去除，而且不会对牙齿表面构成损伤，大大地提高口腔的清洁水平。
其次，由于超声波通过液体输送被引导，因此使操作更便捷。
最后，由于超声波波长较短，因而具有很好的消毒性，能够深入清洁牙缝及牙周袋等不能通过常规治疗手段到达的部位，从而备受患者的喜爱。
超声波洁牙机的使用不仅仅是美容，更有助于口腔健康。
牙龈炎和龋齿病是不可避免的，随着时间推移，它们会造成细菌的繁殖和牙齿表面的损伤。
洁牙机依靠超声波振动和水硬化性质的协作作用把牙缝和死角中的细菌洁除。
没有足够的护理，这些细菌会不断繁殖，堆积，最终会导致口腔巨大的健康问题。
此外，普通牙刷也不能完全地清洗牙缝，牙刷刷头的形状以及适合前方口腔的表面，但是磨损后的牙齿或后门口腔存在空隙时就会存在问题。
由于超声波特性的设计，它尤其适合清洁牙缝和咬合点的区域，减少口腔健康问题的发生率。
总之，超声波洁牙机是21世纪开发的一种新型口腔保健设备，它利用高频振荡技术和水流进行有效的口腔清洁。
与传统的牙刷相比，超声波洁牙机不仅清洁效果更好，又能深入到口腔细微缝隙进行清洁，从而彻底清除口腔中隐藏的污垢和细菌。
由于超声波洁牙机的工作原理非常先进，因此在未来必将成为口腔护理卫士的最佳选择。
基于PIC单片机的超声波清洁器设计
苍 于Ｐｃ萆 机 的 起 声渡 滑 洁 器後 针 Ｉ
谱 瑞集成 电路 （ 上海 ）有 限公 司 李静波
【 摘要 】本文利用Ｐｃ ６９７ Ｉ１Ｆ１芯片设计 了一种低成本超声波清洗嚣控制 系统，给出了控制 系统的硬件设计框 图和软件设计方法，具有 良好的通用 性和 可靠性 。 【 关键 词ｌ超声波清洁器 ；ＰＣ ６ ９７ Ｉ １Ｆ １ ；单片机
～
钟 源 可 以配 置 为 由两 个 内 部振 荡器 之 一 提 供 ，并 可 以通 过 软件 选择 速 度 。Ｐ Ｃ ６ ９ ７ Ｉ １Ｆ １ 有 两个 内部振 荡器 ：８Ｈ 高 频 内部振 荡器和 Ｍｚ ３ｋ ｚ￣ 内部振 荡器 。… １Ｈ ｛ 频 ３ 系统 设计 ． 该 系统通 过用 户提 供 的直流 电信 号来 检 测 装置 的功 率、 过温 度传 感器 来检 测清洗 ，通 液 温度 。清 洗液温 度超 过 设定温 度 ，装置 发
ＡＤ 换 器 ： １位 分辨 率 并且 最 多８ ／转 ０ 个 驱 动 ４ 公 共端 和 ２ 段 的面 板 。模 块 同时 可 个 ４ 通 道 以控 制Ｌ Ｄ Ｃ 像素 数据 。Ｌ Ｄ 动模 块 具 有３ Ｃ驱 个 超 声波清 洗 器采 用超 声波清 洗 的原理 ， Ｐ Ｃ ６ ９ ７ 很 多 种 时钟 源 和 选 择 功 可用 的时钟 源 ： Ｉ １Ｆ １有 可 以达 到物 件全 面洁 净 的清 洗 效果 ，特别 对 ・Ｆ Ｓ ／ １ ２ ＯＣ ８９ 深孔 ，盲 孔 ， 凹凸槽 清洗 是最 理想 的设备 ， 能 ，从而 使其应 用非 常广 泛 ，并可 最大 限度 ・ Ｔ ０ Ｃ ３ １Ｓ／２ 不 影 响 任 何 物 件 的材 质 及 精 度 。 同时 在 生 地 提 高性 能和 降低功 耗 。时钟 源可 以配置 为 化 ，物 理 ，化学 ， 医学 ，科研 及大 专 院校 的 由外 部振 荡器 、石英 晶体 谐振 器 、陶瓷谐 振 ・Ｌ Ｉ Ｔ Ｓ ／ ２ ＦＮ ＯＣ ３ Ｒ ）电路提 供 。此外 ，系 统 时 第一个 时 钟源 是系统 时钟 的８ ９分 频时 １２ 实 验 中可作 提取 ，脱 气 ，混匀 ，细 胞粉碎 之 器 以及 阻容 （ ｃ
超声洁牙设备检测仪的设计
Ｋｅ ｒ ｓ Ｕ ｔ ｓ ｎ ｃ ｅ ｔｌ ｄ ｓ ａｅ ；Ｓ ｓ ｍ ｄ ｌ ；Ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｏ ｔ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌ ａ ｏ ｉ ｒ ｄ ｎａ ｅ ｃ ｌ ｒ ｙ ｔ ｅ ｍｏ ｕ ｅ ｎ ｅ ｉｅ ｔ ｃ ｎ ｒ ；Ｄｅ ｅ ｔ ｇ ｓ ｓ ｍ；Ｒ ａ — ｍｅ ｏ ｔ ｃｉ ｙ ｔ ｎ ｅ ｅｌｔ ｉ
超声 洁牙设 备检测仪 的设计
甘德 成
（ 江西渝州科技ｔｄ 学 院， ｔｋ ￣ 江西 新余 ３ ８ ２ ） ３ ０ ９ 摘 要 ： 为实现对超声洁牙设备检测 ， 依据超声洁牙设备原理 和行业标准规定 ， 对测量方法进行了探索研究 ， 设计 出
一
种基于智能化控制系统 的检测方法 ， 该检测系统具有成本低 、 实时性高 、 可移植性等特点 ， 具有很好的应用价 值。 ０ 年 ５月 ０８
中国测试技术
Ｃ Ｎ Ａ Ｕ Ｅ Ｎ ＆ Ｔ Ｓｆ Ｇ Ｔ Ｃ Ｎ Ｉ Ｙ ＨＩ Ａ ＭＥ Ｓ Ｒ ＭＥ Ｔ Ｅ １ Ｎ Ｅ Ｈ ０ ＤＧ １
Ｖｏ． Ｎｏ３ １３４ ． Ｍ ａ ０ ８ ｙ ２ ０
中图 分 类 号 ： － ８ ；Ｐ ７ ＂ ３ Ｉ ７Ｔ ２ ３． ７７ ５ 文 献 标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：６２ ４ ８ ［０ ８０ － ０ ７０ １７ － ９ ４ ２ ０ ）３ ０ ８ － ４
关键词 ： 声洁牙设备 ； 超 系统模块 ； 智能化控 制； 检测系统 ； 实时性
【设计】超声波清洗机设计及制造完美整理版
【关键字】设计目录第一节第二节超声波清洗机摘要：超声波清洗始于20世纪50年代初，随着技术的进步应用日益扩大。
目前已广泛地用于电子电器工业、清洗半导体器件、电子管零件、印刷电路、继电器、开关和滤波器等；机械工业中用于清洗齿轮、轴承、油泵油嘴偶件、燃油过滤器、阀门及其他机械零件，大如发动机及导弹部件，小如手表零件；再如光学和医疗器械方面用于清洗各种透镜、眼镜及框、医用玻璃器皿、针管和手术器具等；此次设计的超声波清洗机主要应用于家庭中厨具和一些难洗的生活用具。
该产品是一种机电产品，通过压电陶瓷材料做成的超声波换能器将超声频电振荡转变成机械振动，在液体中产生超声波振动进行清洗。
利用超声波可以穿透固体物质而使整个清洗介质振动并产生空化气泡，该清洗方式对任何生活用具不存在清洗不到的死角，且清洗洁净度非常高。
这种新一代时尚家电，能够使人们从繁琐的家务劳动中解脱出来。
关键词：超声波；清洗机；换能器Ultrasonic washerAbstract: ultrasonic cleaning began in the early 1950s, with the development of technology application widening. Currently has been widely used in electronic industry, semiconductor device, cleaning tube parts and printing circuit, relays, switches and filter; etc. Mechanical industry for the cleaning gears, bearings, diesel oil, fuel filter, valves and other mechanical parts, such as engine and missile components, such as watch of small parts, Again, such as optical and medical equipment used for washing various aspects lens, glasses and frame, glassware, medical and surgical instruments, etc.; adjusted The design of ultrasonic cleaning machine is mainly used in the family of kitchen utensils and appliances and some difficult life washing. This product is a kind of mechanical and electrical products, through the piezoelectric materials made of ultrasonic transducer will exceed audio electrical oscillation into mechanical vibration, ultrasonic vibration in liquid in cleaning. Using ultrasonic can penetrate solid material and make the cleaning medium vibration and produce cavitation bubbles, the cleaning method for any life appliance does not exist in a corner, and not cleaned clean cleanliness is very high. This new generation of fashionable home appliance, can make people from the housework.Keywords: ultrasonic, Cleaner, transducer引言超声波是一种超过人类听力频率范围的声波，具有频率高、方向性准、穿透能力强等特点，广泛应用于清洗、距离测量、医学等领域。
一种利用超声波的牙齿打磨清洗装置[发明专利]
![一种利用超声波的牙齿打磨清洗装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7f52cae8b52acfc788ebc97b.png)
专利名称：一种利用超声波的牙齿打磨清洗装置专利类型：发明专利
发明人：舒春柳,洪艳
申请号：CN201810258908.0
申请日：20180327
公开号：CN108742912A
公开日：
20181106
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种利用超声波的牙齿打磨清洗装置，所述手柄两端分别设有修牙体和洗牙装置，所述洗牙装置包括设于手柄内部设有泵组件、马达、超声波组件、电源装置和电路控制面板，所述泵组件与所述马达传动配合，所述马达和电源装置均与所述电路控制面板电路连接，所述洗牙装置还包括设于手柄端部的水箱和设于手柄侧壁凹槽内的出水孔，所述水箱的出水端与所述泵组件的进水端连通，所述泵组件的出水端与超声波组件的进水端连通，所述超声波组件的出水端与洗牙装置的出水孔连通，所述修牙体上设有修正牙齿磨片，本装置结构简单操作方便，能够有效清除牙齿黑黄多年污垢和解决牙齿上下左右残差不齐的问题。
申请人：四川力智久创知识产权运营有限公司
地址：610000 四川省成都市武侯区长华路19号3栋1单元11楼1113号
国籍：CN
代理机构：四川力久律师事务所
代理人：熊晓果
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长沙民政职业技术学院学报 Journa l of Changsha Soc ial W ork Co llege
V o l 17 N o 3 Sep 2010
一种低温超声波洁牙机的设计
谭刚林
( 长沙民政职 业技术学院 , 湖南 长沙TL494 输 出的 脉 宽调 制 信号 经 R21 、 R22 、 R23 、 R24分压后送到 Q2 、 Q 3的栅极 , 分别去推动 Q2 、 Q3 输 出。 Q2 、 Q3 的内阻的大小是影响洁牙机内温 度的一 个最主要的因素 , 而洁牙机内的温度进而会影响 Q2 、 Q3 的工作稳定性 , 影响输出功率。所以选取高耐压、
[ 收稿日期 ] [ 作者简介 ] 图 2 DC - DC 转换 图 1 硬件电路框图
洁牙机内的温度。 DC - DC ( 30V- 15V )是 M oto ro la 的 LM 2576来完成的, LM 2576 的最大电流是 3A, 能满足 洁牙机最大 1 3A 电流的要求。如图 2 所示 , 该电路 外围元件少 , 工作稳定性高, 转换效率可达到 88 % (理 想值 )。开关电源输出的 + 30V 电压经 C1 和 C4 滤波 后送到 LM 2576 的输入 脚 脚, 从 第 脚 输出, 再经 L1 , C2 滤波 , 输出稳定的 + 15V 电源。第 择脚, 直接接地选择为电路工作。第 是使能选 脚为输出反馈。
品牌 1 小时 赛特力 P5 EM S 国内某品牌 本设计产品 53. 5 55 51 42 60 62 57 47 温度 : 2 小时 3小时 65 68 61 49 4 小时 64. 5 69 62 49
从测试数据可以看出 , 本设计产品的温度要比市 面上常见的洁牙机的温度低 14
图 5 功率 放大与输出信号采样
电路中所用的 + 5V 电源由 7805 来提供。
2 2 主控芯片 P I C 16F 876 P IC16F876 作 为主控 芯片 的控制 电路如 图 3 所 示。 P IC16F876 是美国 微芯 公司 ( M icrochip) 推出 的 CMOS8 位 P IC 系列单片 机, 具 有实用、 低价、 指 令集 小、 体积小、 功能强等特点。 P IC16F876 是微芯公司的
- - 20 , 大大降低
了洁牙机内的温度, 提高了电路工作稳定性。 4 结束语 本设计最大的特点是能够自动搜索谐振频率点, 温度低 , 工作稳定性高, 使用寿命长, 解决了普通的洁 牙机内温度过高所带来的问题。与市面上常见洁牙机 相比成本增加不多, 具有实用推广价值。 [ 参考文献 ]
[ 1]M yke P redko著 , 胡光华译 P IC 微控制器基 础与实践 [M ]
文 中介绍了单片机控制的一种低温洁牙机的设计 , 该设计 最大的特点 是能够自 动搜索谐振 频率点 , 温度
低 , 工作稳定性高 , 使用寿命长 , 解决了普通的洁 牙机内温度过高所带来的问题。与市面上常见洁牙机相 比成本增加 不多 , 具有实用推广价值。 [ 关键词 ] 超 声波 ; 洁 牙机 ; 低 温 ; 自动 搜索 ; P WM TH 787 [ 文章标识码 ] A [ 文章编号 ] 1671- 5136 ( 2010) 03- 0111- 03 [ 中图分类号 ]
2010- 08- 25 谭刚林 ( 1978- ), 男 , 湖南邵阳人 , 长沙民政职业技术学院电子信息工程系教师、硕士。
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长沙民政职业技术学院学报
2010 年
中档产品, 采用 14 位的类 R ISC 指令系统 , 在保持低价 格的前提下 , 增加了 A /D 转换器、 内部 E2PROM 存储 器 ( 256) 、 比较输出、 捕捉输入、 P WM 输出、 I2C 总线和 SP I总线接口电路、 异步串行通信 ( USART )接口电路、 模拟电压比较器、 F lash 程序存储器 ( 8K) 等许多功能。 P IC16F876 具有如下特点: ( 1) 简单性: 采用类 R ISC 指令集, 指令数目少, 开 发容易 , 周期短。 ( 2) 高速 : P IC 采用哈佛总线和类精简指令集, 指 令的执行速度比一般的单片机要快 4~ 5 倍。 ( 3) 低功耗: P I C 采用 CMOS 电路设计, 结合了诸 多的节电特性, 使其功耗很低。在 4 MH z时钟下工作 耗电不超过 2mA, 睡眠模式下低于 1u A。 ( 4) 驱动能力强 : I/O 端口驱动负载的能力较强, 每个 I/O 引脚吸 入和输出电流的最大值可分 别达到 25mA 和 20mA, 能够直接驱动发光二极管、 光电耦合 器或者微型继电器等。 ( 5) 外围电路简洁 : 单片机内集成 了上电复位电 路、 I /O 引脚上拉电路、 看门狗定时器等, 可以最大程 度地减少外围器件。 最重要的一点是 P IC16F876 单片机内部集成有 2 个 CCP (捕捉、 比较、 脉宽调制 P WM ) 模块。当它工作 在 PWM 方式下时 , 具有 2 个脉冲宽度调制输出通道, 它们可 以 产 生 宽 度 和 周 期 均 由 编 程 决 定 的 PWM 波形。 B 口作为功率显示输出, 利用一个 7 段数码管来 显示当前功 率的大小 , 显示 的功率档 位有 0 - 9 档。 RC4口、 RC5口分别作为功率增加与减小按键信号输 入。为了防止干扰信号进入 , 加了 C5 、 C6 进行 滤波, 并在软件中设有防抖程序。 RC7 口作为脚踏 开关的 检测端口, 在踩下脚踏时, 脚踏开关 S1 闭合, 此时 RC7 口检测到一个低电平信号 , 启动电路 , 开始工作。 RC6 口输出一个高电平提供给 Q 1 , 驱动电磁阀吸合, 水量 开关打开。 RA 0口是输出端采样信号的反馈端口, 单 片机对反馈回来的信号进行 A /D 转换, 并与原有数据 进行比较分 析, 自 动搜索 最佳 频率点。 RC1 口、 RC2 口分别输出振荡频率和输出幅值的调整信号。 2 3 振荡电路 P IC16F876 本身带有 P WM 输出, 但是存在两个缺 陷 : 第一, 不能产生推挽输出的激励信号 , 电路只能在 半个周期里工作 , 效率低 , 发热严重。第二 , 超声波换 能器的谐振点在 ( 30+ 5) KH z, 谐振频带宽度≦ 80H z 。 P IC16F876 的 PWM 输出在 25 - 35KH z频率下 , 步进
佳频率点为止。 当单片机上电复位, CCP1 的 PWM 输出脉宽固定 为 50 % , 然后再以 20H z步进增加 , 输出电流流经取样 电阻 R27 , 转 换 成 电 压 信 号, 经 反 馈 放 大 送 回 到 P IC16F876 的 RA0 , 单片机对该电压进行 A /D 转换为 数值 M, 记住 M 值最大值时送出的数据。保持此数据 不变, 就能保证电路的振荡频率就是超声波换能器的 谐振频率。 3 同类产品温度比较 为了比较温度的差距 , 笔者从市面上拿了几款较 为常见的洁牙机进行对比实验。在常温下 (测得实际 温度为 : 31 ) , 最大档功率工作 1 分钟, 关断 1 分钟, 再接着工作 1 分钟, 如此循环下去, 测得洁牙机内数据 如下:
1 引言 超声波洁牙机是一种常用的牙科医疗仪器, 主要 用于去除牙结石、 烟渍、 菌斑及茶锈, 与手工洁治相比, 具有出血少、 效率高、 无创齿的特点。目前国内外所用 超声波洁牙机多采用单片机控制, 频率点稳定度较高, 但是都存在一个很大的缺陷, 那就是机内温度过高 , 长 时间工作容易造成电路工作不稳定。本文设计的超声 波洁牙机以单片机为核心, 采用一种新型电源和低内 阻 的推 挽 管 输 出, 比 普 通 超 声 波洁 牙 机 内 温 度 低 10 20 , 同时采用电流取样反馈自动扫描搜索谐 振点, 谐振频率和振荡强度自动锁定 , 谐振点漂移小, 电路中采用了许多抗干扰设计。电路温度低, 工作稳 定可靠 , 使用寿命长。 2 电路设计 硬件电路框图如图 1所示。该洁牙机的基本工作 过程如下: TL494 为核心振荡电路在 M CU 控制下产生 占空比可调的推挽脉冲输出, 经推挽输出送给换能器 转换成振动输出。取样反馈 电路对输出信号 进行采 样 , 并送回到 MCU 微处理器, MCU 对反馈信号进行分 析 , 输出调整信号到频率控制电路调整振荡电路的频 率点。 2 1电源设计 为了降低机内温度 , 采用了电源与洁牙机分离设 计 , 电源做成独立的电源盒。电源盒采用开关电源 + 高效率的 DC - DC 来实现 , 这种设计方式大大降低了
第 3期
谭刚林 : 一种低温超声波洁牙机的设计
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低内阻的功放管成为关键。经过众多试作比较, 最后 选定 了 STM icroe lectron ics ( 意 法半 导 体 ) 的 I RF 630 , I RF630 是 意 法 半 导 体 的 低 内 阻 MOSFET, RDS = 0 35 , VDSS = 200V, I D = 9A。 与 意 法 半 导 体 的 I RF730( RDS = 0 75 , VDSS= 400V, ID= 5 5A ) 相比 较 , 温度明显降低。实验证明 , I R F630 在同等条件下 温度要比 I R F730 低 10 左右。功率放大与输出信号 采样见图 5 、 图 6 。 T1 为输出变压器 , 为了提高抗干扰能力, 在变压 器初级与级之间绕一个 5- 20 圈的隔离绕组, 隔离绕 组的一端接地, 另一端悬空。 变压器初 级的电 流流经 大功 率电 阻 R27 到 地。 输出信号的强弱在电阻 R27 上反映为电压的大小, 采 样电阻 R27上电压由 R28 、 R29 、 R30 、 C18、 C19 、 C20 组 成的滤波器滤波后进入反馈放大环节。
2 5 自动搜索谐振频率点 现在大多数超声波换能器 的谐振频率点 各不相 同 , 为了使不同的手柄接上去后都保持良好的效果 , 洁 牙机要有自动搜索谐振频率点的功能。现在市面上较 为常见 的超 声波 换能 器 的谐 振 频率 点 是 28KH z 和 30KH z 。本设计以 28KH z为基准 , 向上搜索频率 , 搜索 到 35KH z时, 再返回到 25KH z 向上搜索, 直到找到最