1.一种实验室超声波生物处理频率控制系统,由比较环节 频率控制环节Cf、转换处理环节Tr(c)、放大环节>(d,e)、换能执行环节Ex(f,g)和频率转换反馈环节Fd构成;其特征是:
所设置的超声波处理给定频率fR与超声波处理反馈频率fF为在存储于控制器芯片UC的比较环节 中比较,产生偏差频率Δf;经存储于控制器芯片UC的频率控制环节Cf计算处理,偏差频率Δf转换成为偏差PWM脉宽占空比Δ(τ/Tτ);偏差PWM脉宽占空比Δ(τ/Tτ)经转换处理环节Tr(c)转换为PWM脉宽占空比τ/Tτ;在放大环节>(d,e)中,PWM脉宽占空比τ/Tτ控制该环节的换能驱动电压v;换能驱动电压v经换能执行环节Ex(f,g)的匹配、谐振,产生换能驱动电流i;经频率转换反馈环节Fd计算处理,换能驱动电压v和换能驱动电流i转换为超声波处理反馈频率fF引入比较环节
装置的超声波生物处理系统为以系统的信号处理、控制部作为核心环节、超声波处理执行部h作为执行环节的全闭环控制系统;超声波生物处理系统的电源部a将220V交流电变换为三个等级恒定直流电压;并通过系统的母线电源正极接线端EV、系统驱动电路工作电源正极接线端E1和控制电路工作电源正极接线端E输出;超声波生物处理系统的调功部b在系统的调功、模式控制信号PC控制下输出所需母线电压及其连续时长;系统的PWM驱动部c在正弦占空比PW控制信号Dsin控制下输出PWM驱动控制信号Dr;系统的PWM逆变部d在PWM驱动控制信号Dr控制下截切母线电压时长,形成母线电压正弦波PW序列;超声波生物处理系统的功率匹配部e、系统的频带切换部f和超声波生物处理系统的频带匹配部g在频带匹配控制信号FC控制下切换、匹配输出功率、电感值段和换能器;同时,从超声波生物处理系统的功率匹配部e产生功率匹配电压反馈信号v输出,从超声波生物处理系统的频带匹配部g产生频带匹配电流反馈信号i输出;系统的超声波处理执行部h在所产生超声波作用下处理生成目标物,并通过所配传感器产生处理槽目标物浓度反馈信号De输出;系统的信号处理、控制部i分别从超声波生物处理系统的功率匹配部e、超声波生物处理系统的频带匹配部g和系统的超声波处理执行部h接收功率匹配电压反馈信号v、频带匹配电流反馈信号i和处理槽目标物浓度反馈信号De反馈,分别向超声波生物处理系统的调功部b、系统的PWM驱动部c和系统的频带切换部f输出系统的调功、模式控制信号PC、正弦占空比PW控制信号Dsin和频带匹配控制信号FC;系统的人机交互部j从系统的信号处理、控制部i接收频率显示数据fS、功率显示数据PS和效率显示数据Ef予以显示,通过屏幕操作向系统的信号处理、控制部i输出处理工作脉振次数数据KR、处理工作模式选择数据MR、频率设置数据FR和功率设置数据PR。
2.根据权利要求1所述的实验室超声波生物处理频率控制系统,其特征是:超声波周期反馈数据处理流程为:首先读取从引脚PA5输入的脉宽时长信号;经控制器芯片UC计算转换为脉宽数据后送入超声波处理反馈周期TF变量,而后经控制器芯片UC依fF=1/TF计算转换为超声波处理反馈频率fF变量;再将超声波处理反馈周期TF变量数据和超声波处理反馈频率fF变量数据寄存。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的实验室超声波生物处理频率控制系统,其特征是:超声波功率源输出周期检测反馈电路为以MAX9382型鉴相处理芯片IC1为核心器件的鉴相、信号处理电路;输出电压检测正半周整流二极管Dv1的正极和输出电压检测负半周整流二极管Dv2的正极分别连接到功率匹配输出电压上端子Tv和功率匹配输出电压下端子Tv0,输出电压检测正半周整流二极管Dv1的负正极和输出电压检测负半周整流二极管Dv2的负极同时通过电压信号分压电阻Rvi连接到鉴相处理芯片IC1的引脚7;输出电流检测正半周整流二极管Di1的正极和输出电流检测负半周整流二极管Di2的正极分别连接到频带匹配输出电流检测同名端Ti和频带匹配输出电流检测异名端Ti0,输出电流检测正半周整流二极管Di1的负极和输出电流检测负半周整流二极管Di2的负极通过电流信号分压电阻Rii连接到连接到鉴相处理芯片IC1的引脚6;电压信号滤波电容Cvi与电压信号削波二极管Dvi并联;电压信号削波二极管Dvi的正极连接到鉴相处理芯片IC1的引脚7;电压信号削波二极管Dvi的正极接地;
电流信号削波二极管Dii正极连接到鉴相处理芯片IC1的引脚6;电流信号削波二极管Dii负极接地;鉴相处理芯片IC1的引脚8连接到控制电路工作电源正极接线端E,鉴相处理芯片IC1的引脚5接地;鉴相处理芯片IC1的引脚1连接到双D触发器芯片IC2的引脚11;双D触发器芯片IC2的引脚13与其引脚3连接,其引脚12与引脚9连接,其引脚10、引脚8、引脚6和引脚4均接地,其引脚5与引脚2连接,其引脚1通过频率反馈输出端子FF连接到控制器芯片模拟输入引脚5,即UC.PA5。
4.根据权利要求1所述的实验室超声波生物处理频率控制系统,其特征是:超声波功率源输出电流、电压检测反馈电路为以输出电压信号运放AV和输出电流信号运放AI为核心器件的电流、电压检测反馈电路;超声波生物处理系统的功率匹配部e通过功率匹配输出电压上端子Tv与超声波生物处理系统的频带匹配部g连接;输出电压半周平衡二极管Dv与输出电压信号整流-隔离光耦LCv的输入端反向并联;输出电压信号整流-隔离光耦LCv的正极输入端通过输出电压检测分压电阻Rv0连接到功率匹配输出电压上端子Tv;输出电压信号整流-隔离光耦LCv的正极输入端连接到功率匹配输出电压下端子Tv0;输出电压信号整流-隔离光耦LCv的正极输出端通过输出电压信号分压电阻Rv1连接到控制电路工作电源正极接线端E;
输出电压信号整流-隔离光耦LCv的负极输出端通过输出电压信号反馈分压电阻Rv2;输出电压信号整流-隔离光耦LCv的负极输出端连接到输出电压信号运放AV的反相输入端;输出电压信号运放AV的同相输入端通过输出电压信号放大接地电阻Rv3接地;输出电压信号运放AV的电源正极端连接到控制电路工作电源正极接线端E,输出电压信号运放AV的电源负极端接地;输出电压信号运放AV的信号输出端作为电压信号输出端子FV,连接到控制器芯片模拟输入引脚3,即UC.PA3;输出电压信号反馈电阻Rvf跨接在到输出电压信号运放AV的反相输入端与输出电压信号运放AV的信号输出端之间;超声波生物处理系统的频带匹配部g中的输出电流检测绕组Wi引出频带匹配输出电流检测同名端Ti和频带匹配输出电流检测异名端Ti0;频带匹配输出电流检测同名端Ti连接到输出电流检测信号整流二极管Di的正极,频带匹配输出电流检测异名端Ti0接地;输出电流检测信号整流二极管Di的负极与输出电流信号运放AI的反相输入端连接;输出电流信号运放AI的同相输入端通过输出电流信号放大接地电阻Ri接地;输出电流信号运放AI的电源正极端连接到控制电路工作电源正极接线端E,输出电流信号运放AI的电源负极端接地;输出电流信号运放AI的信号输出端作为电流信号输出端子FI,连接到控制器芯片模拟输入引脚4,即UC.PA4;输出电压信号反馈电阻Rif跨接在到输出电流信号运放AI的反相输入端与输出电流信号运放AI的信号输出端之间。