智能超聲波潔牙機的設計

　　摘  要：介紹在單片機控制下智能超聲波潔牙機的硬件設計、軟件設計和抗干擾設計，特別介紹硬件設計中的幾個關鍵問題：穩定振蕩信號的產生；振蕩信號的強度控制及輸出控制；諧振點的自動掃描搜索。

　　關毽詞：超聲波  潔牙機  推挽功率放大  電流取樣反饋

    超聲波潔牙機在醫療領域已廣泛應用。現國內外所用超聲波潔牙機多采用模擬振蕩電路。存在如下缺陷：第一，振蕩頻率容易漂移。在連續工作一段時間后，振蕩頻率漂移，造成潔牙機工作不正常。第二，由于壓電陶瓷片諧振頻帶范圍窄，諧振頻率點采用手動搜索，不容易找準。本人設計的超聲波沽牙機以單片機為核心，采用電流取樣反饋自動掃描搜索諧振點，諧振頻率和振蕩強度數字鎖定，諧振點漂移極小，從而在根本上解決了上述問題。該電路設計思路新穎，抗干擾能力強，工作穩定可靠。

1 硬件設計

    硬件電路框圖如圖1所示。該潔牙機的基本工作過程如下：TL494為核心振蕩電路在MPU控制下產生占空比可控的推挽脈沖輸出，由MPU串行發送數據到振蕩頻率控制電路，控制振蕩產生電路的振蕩頻率，使振蕩電路產生的振蕩信號的占空比和頻率受MPU控制，該振蕩信號經功率放大電路放大，經高頻變壓器升壓后驅動壓電陶瓷片，把超聲振蕩電信號轉為超聲機械振動信號，該機械振動能良好地清除牙垢和牙結石等，從而達到美觀牙齒的效果。

1.1 電源設計

    超聲潔牙機在正常工作時功率為10～20 W，且要求在180～250 V的寬電壓范圍內工作，為滿足要求，減少電源部分發熱，本電路電源部分采用開關電源。整機電路原理圖如圖2所示。{{分頁}}

    本開關電源采用摩托羅拉公司的DC—DC控制芯片MC34063，該電路具有線路簡單，成本低廉，效率高，溫升低的特點。核心元件MC34063是一種單片雙極型線性集成電路，片內包含有溫度補償帶隙基準源，一個占空比周期控制振蕩器驅動器和大電流輸出開關。輸出電壓U=(1+R2／RI)