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专利号: 2019113068081
申请人: 北部湾大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2025-03-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种实验室超声波生物处理的PWM驱动流程,其特征是:SuSt1.设置计时时钟变量t/C计时初值为0秒,设置局部次序变量i初值为1;读取正弦波半周脉冲个数NT/2;

SuSt2.控制器芯片UC的PC0、PC1、PC2和PC3各引脚寄存数据清零;

SuSt3.从PWM脉冲数据库PWDB读取第i个脉冲上升沿时刻数据τUPi和第i个脉宽数据τi;

计时时钟变量t/C计时开始;

SuSt4.若读取的超声波处理反馈周期TF大于超声波处理给定周期T,则以0.99Tτ修正PWM脉冲数据库PWDB中的脉冲周期Tτ,以0.99τUPi修正第i个脉冲上升沿时刻数据τUPi;若读取的超声波处理反馈周期TF小于超声波处理给定周期T,则以1.01Tτ修正PWM脉冲数据库PWDB中的脉冲周期Tτ,以1.01τUPi修正第i个脉冲上升沿时刻数据τUPi;否则,判断计时时钟变量t/C是否达到第i个脉冲上升沿时刻数据τUPi值;

SuSt5.若计时时钟变量t/C尚未达到第i个脉冲上升沿时刻数据τUPi值,则延时等待,直到计时时钟变量t/C达到第i个脉冲上升沿时刻数据τUPi值,进入下一步;

SuSt6.以第i个脉宽数据τi赋值控制器芯片UC的PC3和PC0引脚寄存并输出;

SuSt7.若尚未完成NT/2个脉宽数据赋值并输出,则当前PWM驱动数据处理次序变量i增值1,返回SuSt3;否则,PWM驱动数据处理次序变量i赋值1,控制器芯片UC的PC0、PC1、PC2和PC3各引脚寄存数据清零;计时时钟变量t/C重新0初始化;

SuSt8.运行SuSt3~SuSt5的过程;

SuSt9.以第i个脉宽数据τi赋值控制器芯片UC的PC1和PC2引脚寄存并输出;

SuSt10.若尚未完成NT/2个脉宽数据赋值并输出,则当前PWM驱动数据处理次序变量i增值1,返回SuSt8;否则,一个PWM驱动数据周期结束。

2.根据权利要求1所述的实验室超声波生物处理的PWM驱动流程,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所述的实验室超声波生物处理的PWM驱动流程,其特征是:系统的超声波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;

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

4.根据权利要求1所述的实验室超声波生物处理的PWM驱动流程,其特征是:系统的PWM驱动和逆变电路分别为以IR2110型逆变桥左臂驱动芯片DrA、逆变桥右臂驱动芯片DrB为核心的PWM驱动电路和以增强型MOSFET逆变桥左臂驱动高端MOSFET开关QHA、逆变桥左臂驱动低端MOSFET开关QLA、逆变桥右臂驱动高端MOSFET开关QHB和逆变桥右臂驱动低端MOSFET开关QLB为核心的逆变电路;

逆变桥左臂驱动逻辑低端输入信号隔离光耦LCLA的正极输出端A、逆变桥左臂驱动逻辑高端输入信号隔离光耦LCHA的正极输出端、逆变桥右臂驱动逻辑低端输入信号隔离光耦LCLB的正极输出端和逆变桥右臂驱动逻辑高端输入信号隔离光耦LCHB的正极输出端均连接到信号处理电源正极接线端E1;逆变桥左臂驱动逻辑低端输入信号隔离光耦LCLA的负极输出端通过逆变桥左臂驱动逻辑低端输入信号端TLA连接到逆变桥左臂驱动芯片DrA的LIN引脚;逆变桥左臂驱动逻辑高端输入信号隔离光耦LCHA的负极输出端通过逆变桥左臂驱动逻辑高端输入信号端THA连接到逆变桥左臂驱动芯片DrA的HIN引脚;逆变桥右臂驱动逻辑低端输入信号隔离光耦LCLB的负极输出端通过逆变桥右臂驱动逻辑低端输入信号端TLB连接到逆变桥右臂驱动芯片DrB的LIN引脚;逆变桥右臂驱动逻辑高端输入信号隔离光耦LCHB的负极输出端通过逆变桥右臂驱动逻辑高端输入信号端THB连接到逆变桥右臂驱动芯片DrB的HIN引脚;

逆变桥左臂驱动芯片DrA的VCC引脚和逆变桥右臂驱动芯片DrB的VCC引脚均连接到信号处理电源正极接线端E1;逆变桥左臂驱动芯片DrA的Com引脚和逆变桥右臂驱动芯片DrB的Com引脚均通过逆变桥驱动芯片公共端TCO接地;逆变桥左臂驱动芯片DrA的Vb引脚和逆变桥右臂驱动芯片DrB的Vb引脚分别与逆变桥左臂驱动自举二极管DVbA的负极和逆变桥右臂驱动自举二极管DrB的负极连接;逆变桥左臂驱动自举二极管DVbA的正极和逆变桥右臂驱动自举二极管DrB的在极均连接到信号处理电源正极接线端E1;逆变桥左臂驱动芯片DrA的VS引脚通过逆变桥左臂驱动自举平波电容CVA1和逆变桥左臂驱动自举电容CVA2的并联支路与逆变桥左臂驱动芯片DrA的Vb引脚连接;逆变桥左臂驱动自举电容CVA2的正极与逆变桥左臂驱动芯片DrA的Vb引脚连接,负极与逆变桥左臂驱动芯片DrA的VS引脚连接;逆变桥右臂驱动芯片DrB的VS引脚通过逆变桥右臂驱动自举平波电容CVB1和逆变桥左臂驱动自举电容CVB2的并联支路与逆变桥右臂驱动芯片DrB的Vb引脚连接;逆变桥右臂驱动自举电容CVB1的正极与逆变桥右臂驱动芯片DrB的Vb引脚连接,负极与逆变桥右臂驱动芯片DrB的VS引脚连接;

逆变桥左臂驱动芯片DrA的HO引脚通过逆变桥左臂驱动高端耦合电阻RHA连接到逆变桥左臂驱动高端MOSFET开关QHA的栅极;逆变桥左臂驱动芯片DrA的LO引脚通过逆变桥左臂驱动低端耦合电阻RLA连接到逆变桥左臂驱动低端MOSFET开关QLA的栅极;逆变桥右臂驱动芯片DrB的HO引脚通过逆变桥右臂驱动高端耦合电阻RHB连接到逆变桥右臂驱动高端MOSFET开关QHB的栅极;逆变桥右臂驱动芯片DrB的LO引脚通过逆变桥右臂驱动低端耦合电阻RLB连接到逆变桥右臂驱动低端MOSFET开关QLB的栅极;

逆变桥左臂驱动高端MOSFET开关QHA的漏极和逆变桥左臂驱动低端MOSFET开关QLA的漏极均连接到PWM逆变母线电源正极接线端EP;逆变桥左臂驱动高端MOSFET开关QHA的源极和逆变桥右臂驱动高端MOSFET开关QHB的源极分别与逆变桥左臂驱动低端MOSFET开关QLA的漏极和逆变桥右臂驱动低端MOSFET开关QLB的漏极连接;逆变桥左臂驱动低端MOSFET开关QLB的源极和逆变桥右臂驱动低端MOSFET开关QLB的源极通过逆变桥驱动芯片公共端TCO接地;

逆变桥母线滤波电容CPWM的正极连接到PWM逆变母线电源正极接线端EP,负极通过逆变桥驱动芯片公共端TCO接地;逆变桥左臂驱动高端MOSFET开关QHA的源极与逆变桥左臂驱动低端MOSFET开关QLA的连接点连接到功率匹配输出电压上端子Tv;逆变桥右臂驱动高端MOSFET开关QHB的源极与逆变桥右臂驱动低端MOSFET开关QLB的连接点连接到功率匹配输出电压下端子Tv0。

5.根据权利要求1所述的实验室超声波生物处理的PWM驱动流程,其特征是:系统的主控和人机交互电路为以Mega16型单片机控制器芯片UC为核心的控制、操作电路;

触摸屏显示模块UD的VCC引脚连接到控制电路工作电源正极接线端E,其GND引脚接地;

触摸屏显示模块UD的WR引脚连接到控制器芯片UC的PD0引脚,其RD引脚连接到控制器芯片UC的PD1引脚;

控制系统启动键KM与启动信号缓冲电阻RKM串联,控制器芯片UC的PA0引脚通过该串联支路接地;启动信号缓冲电容CKM跨接在控制器芯片UC的PA0引脚与地之间;控制器芯片UC的PA1引脚、PA2引脚、PA3引脚、PA4引脚和PA5引脚分别连接到声强信号输出端子FS、处理槽效率信号输出端子FD、电压信号输出端子FV、电流信号输出端子FI和频率反馈输出端子FF;控制器芯片UC的XTAL1引脚通过第一自激电容Cp1接地,其XTAL2引脚通过第二自激电容Cp2接地;晶振Cf跨接在控制器芯片UC的XTAL1引脚与XTAL2引脚之间;

控制器芯片UC的VCC引脚连接到控制电路工作电源正极接线端E;控制器芯片UC的PC5引脚、PC4引脚、PC3引脚、PC2引脚、PC1引脚和PC0引脚分别通过光耦LCPw分压电阻RPC5、光耦LCMd分压电阻RPC4、光耦LCHA分压电阻RPC3、光耦LCLA分压电阻RPC2、光耦LCHB分压电阻RPC1和光耦LCLB分压电阻RPC0连接到光耦LCPw的输入端正极、光耦LCMd的输入端正极、光耦LCHA的输入端正极、光耦LCLA的输入端正极、光耦LCHB的输入端正极和光耦LCLB的输入端正极;光耦LCPw的输入端负极、光耦LCMd的输入端负极、光耦LCHA的输入端负极、光耦LCLA的输入端负极、光耦LCHB的输入端负极和光耦LCLB的输入端负极均接地;控制器芯片UC的PB2引脚、PB1引脚和PB0引脚分别通过光耦LCJ1分压电阻RPB2、光耦LCJ2分压电阻RPB1和光耦LCJ3分压电阻RPB0连接到光耦LCJ1的输入端正极、光耦LCJ2的输入端正极和光耦LCJ3的输入端正极;光耦LCJ1的输入端负极、光耦LCJ2的输入端负极和光耦LCJ3的输入端负极均接地;控制器芯片UC的RESET非引脚通过重置信号上拉电阻RR1连接到控制电路工作电源正极接线端E;控制器芯片UC的RESET非引脚通过重置信号缓冲电阻RR2与控制器重置按键KR的串联支路接地;控制器芯片UC的RESET非引脚通过重置信号缓冲电容CR接地;控制器芯片UC的GND引脚接地。