低频超声二次雾化喷头智能驱动电路开发

基金项 目：国家 “ ６ ” ８ ３ 计划项 目（ ０ ８ Ａ ０ ９ ５ ； 苏省 自然科 学基 ２ ０Ａ １００ ） 江 金项 目（ Ｋ ０ ７ ９ ）； Ｂ ２ ０ ０ ０ 江苏省 “ 蓝” 青 工程项 目 作者简 介 ：喻 露 （ ９ ８ ， ， 西抚 州 人 ， １ ８ 一） 男 江 硕士 研究 生 ， Ｅ— ｉ） （ ｍａ ｌ
ｙｌ １ ８２０ ｕ ｕ ９８ ＿ ０ ６＠ １ ６． ｏ 。 ２ ｃｎ
一
减１ 计数 ； Ｔ Ｎ Ｏ的值等于 Ｔ Ｍ ０的值 时 ， 当 ＣＴ ＣＰ 定时器
２１ ０ １年 １ ２月
农 机 化 研 究
第 １ ２期
０的输 出 管 脚 Ｔ Ｕ １反 转 ； Ｃ Ｔ ＯＴ Ｔ Ｎ １继 续 减 １计 数 ； 当
时部件 的时钟源 为 Ｐ Ｌ 首先通过两个 ８位预分频 Ｃ Ｋ， 器降低频率 ， 设定 Ｔ Ｍ Ｂ Ｃ Ｐ Ｏ与 Ｔ Ｎ Ｂ Ｃ Ｔ ０两个 寄存器来
收 稿 日期 ：２ １ ０ — ９ ０１ — ３ ０
表示定时器 ｎ的比较值和初始计数值 ； 启动定 时器 ０ ，
通过设置 Ｔ Ｏ ，Ｃ Ｐ ０与 Ｔ Ｎ Ｂ Ｃ ＮＴＭ Ｂ Ｃ Ｔ ０的值装入 Ｔ Ｍ Ｏ Ｃ Ｐ 和 Ｔ Ｎ ０中 ； ＣＴ 在定 时器 ０的工作频率 下 ，Ｃ Ｔ Ｔ Ｎ Ｏ开始
小 以及 难 以形 成 超 细 雾 滴 （ 径 ≤３ 粒 ｍ） 两 个 技 术 的 瓶 颈 ， 出 了基 于 聚焦 式 超声 悬 浮 的低 频 超 声 二 次 雾 提
传统 的换能器 由于频率 固定 、 压电换 能器发热及 老化等原 因 ， 存在工作效率 低与稳定性差 等缺点 ， 针
对 这些 不 足 ， 文 开 展 了基 于低 频 超声 ２次 雾 化 喷 头 本 智 能驱 动 电路研 究 。
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器。￥ Ｃ ４ ０ ３ ２４ 共有 ５ 个定时器 ， 中 ０ １２ ３ Ｐ 其 ， ， ， 有 ＷＭ 功能 ， 可以通过定时器来控制 引脚周期性 的高低 电平
变化 ； 电路 使 用 定 时 器 ０和 １ ＷＭ 发 生 过 程 ： 本 。Ｐ 定
图 １ 金 属球 质 心在 Ｚ方 向 的加速 度 一 间关 系 图 时
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农 机 化 研 究
第 １ ２期
低 频 超 声 二 次 雾 化 喷 头 智 能 驱 动 电 路 开 发
喻 露 ，高 建 民 ，张 刚
２２ １ １ ０ ３）
（ 苏 大学 生 物 机 电 工程 研 究 院 ，江 苏 镇 江 江 摘
要 ：低 频 超 声二 次 雾 化 喷 头通 过 声 悬 浮 实 现 二次 雾 化 ， 工 作 负 载较 为 复 杂 ， 规超 声 驱 动 电路难 以连 续 可 其 常
１ 智 能驱动 电路的设计
本文设 计 的智 能驱 动 电路 的系统框架 如 图 ２
所示 。其 包 括 Ｐ ＷＭ 发 生 模 块 、 变 电 路 、 频 变 压 逆 高
化¨ 。其原理为 ： 聚焦式超声 悬浮 声场 中 ， 滴在 在 雾
超声 雾 化 面经 过 第 一 次 雾 化 后 ， 与悬 浮 金 属 钢 球 发 生 碰撞 ， 生 二 次 雾 化 ， 由超 声 雾 化 面 与 金 属 钢 球 之 产 再 间 的间 隙挤 出 ， 因此 雾 滴 更 细小 均 匀 。 由 于 二 次 雾 化
器、 匹配电路和频率跟踪等 。
中金属钢球 的运动变化 较快 ， 其加速度 与时间的关系 在 Ｌ — Ｙ Ａ 中的仿 真图形 如 图 １ ＳＤ Ｎ 所示 。这表 明 ，
喷头 振 动所 产 生 的声 场 是 非 常不 稳 定 的 ， 负 载 也 复 其
杂多变。
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图 ２ 回 路 框 架 图
Ｔ Ｎ ０的值 到 达 ０时 ， 输 出 管 脚 Ｔ Ｕ ０再 次 反 转 ， ＣＴ 其 ＯＴ
并触 发 定 时器 ０的 中 断 ； 时 器 ０的输 出管 脚 Ｔ Ｕ ０ 定 Ｏ Ｔ
关键 词 ：超 声 雾 化 ；智 能 驱 动 ；功率 反 馈 系 统 ；频 率 跟 踪 ；仿 真
中图分类号 ：Ｔ ７ ７ Ｎ８ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ — ８ Ｘ（ ０ １ １ — １ ５ ０ ０ ３ １ ８ ２ １ ）２ ０ ７ — ４
０ 引言
低频超声雾化利用 超声换能器将液 体雾化 ， 其工 作频率为 ２ ８ ｋ ｚ ０～ ０ Ｈ 。针对低频雾化不能调节雾滴 大
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Ｆ ｇ ２ Ｓ ｈ ｍａｉ ｉ ｇａ ｏ ｅｕ ｎ ｃｒ ｕｔ ｉ． ｃ ｅ ｔ ｄａ ｒｍ ｆｒ ｔｒ ｉｃ ｉ ｃ
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１ １ 数字 Ｐ ． ＷＭ 系统
本 文设 计 的 数 字 Ｐ ＷＭ 系 统 采 用 的 是 友 善 之 臂 Ａ Ｍ９ＭＩＩ４ ０ ， 采 用 Ｓｍｓｎ ３ ２ ４ Ｒ Ｎ２ ４ 其 ａ ｕｇＳ Ｃ ４ ０微 处 理
靠 地 驱 动其 工 作 。应 用 Ｅ Ｃ（ ｍ ｅ ｄｄＶｓａ Ｃ＋ Ｖ Ｅ ｂｄ ｅ ｉ ｌ ＋）， 基 于 Ａ Ｍ９ ０的 ＷＩ Ｃ ． ｕ 在 Ｒ ． Ｎ Ｅ ５ ０平 台 下 开发 了该 喷 头 的智 能 驱 动 程序 ， 现 了频 率 和 占空 比连 续 调 节 ， 设 计 了喷 头 谐 振 频 率 自动 跟 踪 电路 。根 据 跟踪 结 果 ， 变 Ａ Ｍ 的 实 并 改 Ｒ Ｐ ＷＭ输 出频 率 ， 保 证 喷 头工 作 在 谐 振 点 附 近 ； 过对 该 智 能 驱 动 电路 的 Ｓｍ ｌ ｋ仿 真 ， 证 了其 正确 性 。 可 通 ｉ ｕｉ ｎ 验
Ｆ ｇ １ Ｔ ｅ ｒｌ ｔ ｎ ｈ ｐ ｏ ｃ ｅ ｅａｉ ｎ ｂ ｔ ｅ ｉ ｆｍｅａ ａｌ ｉ ． ｈ ｅａ ｉ ｓ ｉ ｆａ ｃ ｌ ｒｔ ｅｗｅ ｎ ｔｍｅ ｏ ｔｌｂ ｏ ｏ ｌ ｃ ｎ ｒｉ ｎ Ｚ ｄ ｒｃ ｉｎ ｅ ｔ ｄ ｉ ｉ ｔ ｏ ｅ ｏ