本文關(guān)鍵詞：超聲波埋線器電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 埋線器 動(dòng)態(tài)匹配 換能器 頻率搜索與跟頻

【摘要】：隨著中國人民銀行對芯片卡取代磁條卡計(jì)劃的部署,國內(nèi)智能卡生產(chǎn)領(lǐng)域掀起了一波新的發(fā)展熱潮。智能卡生產(chǎn)流程復(fù)雜,其中埋線(植入天線)是至關(guān)重要的一步,直接關(guān)系到智能卡的性能和質(zhì)量,對埋線系統(tǒng)要求很高。埋線系統(tǒng)最核心的部分是輸出焊接能量的超聲部分。超聲部分又分為超聲波電源和振動(dòng)子,其中超聲波電源是超聲部分的核心部件,關(guān)系到能量輸出的效率和穩(wěn)定性。超聲波電源有數(shù)字式電源和模擬電源兩種。模擬電源發(fā)展較早技術(shù)比較成熟,國內(nèi)應(yīng)用最多。但是模擬電源無法方便且實(shí)時(shí)調(diào)整輸出功率,振動(dòng)子匹配麻煩,不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成控制等缺點(diǎn)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對埋線系統(tǒng)的要求。目前國內(nèi)的數(shù)字式超聲波電源穩(wěn)定性還比不上模擬電源。本文對數(shù)字式功率超聲電源在智能卡埋線領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行研究,以期實(shí)現(xiàn)數(shù)字式電源穩(wěn)定性趕超模擬電源。在硬件電路設(shè)計(jì)方面本文主要闡述了匹配、反饋、主控三個(gè)電路模塊。匹配電路部分首先闡述了靜態(tài)匹配不能滿足換能器諧振點(diǎn)實(shí)時(shí)飄移的特性,在此基礎(chǔ)上提出了動(dòng)態(tài)匹配,基于耦合震蕩理論將匹配電路和換能器看做一個(gè)整體進(jìn)行分析從而實(shí)現(xiàn)了對換能器諧振點(diǎn)的實(shí)時(shí)跟蹤。反饋電路部分,闡述了電流和電壓、電流相位差兩個(gè)主要反饋參量的控制意義及其采集電路的設(shè)計(jì)。主控電路部分,首先說明了主控目的是控制輸出PWM波的頻率和占空比。然后通過對比單片機(jī)自帶的PWM模塊調(diào)整輸出頻率的精度不夠,提出了引入了波形可編程芯片和脈寬調(diào)制芯片控制輸出波形的頻率和占空比的設(shè)計(jì)方案。在軟件設(shè)計(jì)方面重點(diǎn)介紹了幾個(gè)控制算法:搜頻算法、跟頻算法、恒流算法。搜頻算法是電源啟動(dòng)的時(shí)候完成對換能器正、反諧振點(diǎn)的搜索,正諧振點(diǎn)作為電源初始輸出頻率,正、反諧振點(diǎn)將帶入算法計(jì)算出恒流參考值。跟頻算法是實(shí)時(shí)調(diào)整電源的輸出頻率與換能器諧振頻率保持一致,跟頻算法中最重要的是簡單跟頻算法和對換能器是否處于反諧振點(diǎn)的判定方法。恒流算法的核心是對傳統(tǒng)PID的改進(jìn):在電源啟動(dòng)時(shí)為了快速提升電流,只用P調(diào)節(jié),工作時(shí)為了避免微分控制單元在高頻信號(hào)的干擾下引起震蕩,只用PI調(diào)節(jié)。本文設(shè)計(jì)的超聲設(shè)備在深圳源明杰科技有限公司投入生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)720小時(shí)穩(wěn)定工作。對于更長時(shí)間的穩(wěn)定性還有待時(shí)間考驗(yàn)。總體來講,只要不斷收集工業(yè)現(xiàn)場的使用反饋,不斷對細(xì)節(jié)加以改進(jìn),實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性趕超模擬電源指日可待。
【關(guān)鍵詞】：埋線器 動(dòng)態(tài)匹配 換能器 頻率搜索與跟頻
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN409;TN86
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 功率超聲概述10-13
• 1.1.1 發(fā)展簡介10
• 1.1.2 研究現(xiàn)狀10-12
• 1.1.3 應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.2 超聲波埋線技術(shù)簡介13-14
• 1.2.1 超聲波埋線技術(shù)原理13-14
• 1.2.2 超聲波埋線器設(shè)計(jì)要求14
• 1.3 本文的研究背景及意義14-15
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 第2章 超聲波換能器16-26
• 2.1 超聲波換能器的簡介16-20
• 2.1.1 壓電換能器的概念16-17
• 2.1.2 壓電換能器的動(dòng)態(tài)特性及其等效電路17-18
• 2.1.3 壓電換能器的導(dǎo)納和阻抗特性18-20
• 2.2 溫度對壓電換能器的影響20-23
• 2.2.1 換能器溫度升高的原因20-21
• 2.2.2 溫度對換能器靜態(tài)電容的影響21-23
• 2.2.3 溫度對換能器諧振頻率的影響23
• 2.3 大功率下壓電換能器特性變化23-25
• 2.3.1 換能器的非線性現(xiàn)象23-24
• 2.3.2 大功率與小信號(hào)下?lián)Q能器的特性比較24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 功率超聲電源的硬件設(shè)計(jì)26-41
• 3.1 電源的組成26-27
• 3.2 電源電路的匹配部分27-31
• 3.2.1 壓電換能器匹配的目的27
• 3.2.2 壓電換能器靜態(tài)匹配方法27-28
• 3.2.3 壓電換能器動(dòng)態(tài)匹配方法28-31
• 3.3 電源電路的反饋部分31-35
• 3.3.1 壓電換能器的頻率反饋31-33
• 3.3.2 壓電換能器的電流反饋33-35
• 3.4 電源電路的主控部分35-40
• 3.4.1 信號(hào)發(fā)生電路35-38
• 3.4.2 人機(jī)交互電路38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 功率超聲電源的軟件設(shè)計(jì)41-51
• 4.1 電源恒流算法的設(shè)計(jì)41-44
• 4.2 電源輸出頻率控制算法的設(shè)計(jì)44-48
• 4.2.1 搜頻算法的設(shè)計(jì)44-46
• 4.2.2 諧振頻率跟蹤算法的設(shè)計(jì)46-48
• 4.3 外部通信協(xié)議的設(shè)計(jì)48-49
• 4.4 交互界面的設(shè)計(jì)49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 超聲波埋線器的測試與應(yīng)用分析51-55
• 5.1 超聲波電源測試分析51-53
• 5.1.1 交互界面功能測試51
• 5.1.2 電源啟動(dòng)時(shí)間測試51
• 5.1.3 振動(dòng)子通配性測試51-52
• 5.1.4 水負(fù)載老化測試52
• 5.1.5 振動(dòng)子發(fā)熱測試52
• 5.1.6 負(fù)載急劇變化測試52-53
• 5.2 埋線系統(tǒng)說明53-54
• 5.3 埋線系統(tǒng)應(yīng)用分析54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 第6章 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 總結(jié)55-56
• 6.2 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 附錄 作者在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加的科研項(xiàng)目62

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本文編號(hào)：1122260