CN203724255U - 超声牙齿除垢系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种超声牙齿除垢系统，包括共振电路、换能器和洁牙工作尖。其中共振电路主要由单片机、功率调节电路、频率调节电路、固定频率脉宽调制电路、放大电路、采样电阻R1和互补推挽电路组成。单片机的2个输出端分别经功率调节电路和频率调节电路后连接固定频率脉宽调制电路的2个输入端。固定频率脉宽调制电路的2个输出端连接互补推挽电路的2个输入端。互补推挽电路的采样端分为2路，一路经采样电阻R1连接电源地，一路经放大电路连接单片机的输入端。互补推挽电路的输出端连接换能器。洁牙工作尖与换能器机械连接。本实用新型只需简单的电路结构便能让超声波换能器保持在平稳的共振状态，从而有效提高洁牙的舒适度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种牙科医疗设备，具体涉及一种超声牙齿除垢系统。
背景技术
超声牙齿除垢系统的原理是利用超声振动的工作尖与牙齿表面接触，通过物理方法实现去除牙齿表面牙垢、牙菌斑的目的。牙齿除垢系统需要用超声换能器将电能转化为超声振动的机械能，而为了能够让工作尖获得稳定的振动功率和效率，超声换能器最好能够时刻工作在共振状态下。然而，在实际应用过程中，连接于超声波换能器上的工作尖与不同性质的组织（液体、硬组织、软组织等）接触时，其谐振频率是有变化的，如果要使牙齿除垢系统上的工作尖始终保持最佳的工作状态，则超声发生器在工作期间，其振动频率必须是变化的，以保持共振状态。
为了实现这一目的，现有牙齿除垢系统的共振电路结构一般都设计得较为复杂，所需要使用到的电路元器件较多。如公开号为CN1368867A的中国专利公开了一种用于超声振荡牙科手机的功率辅助装置，包括电源装置（1），两个电路，即超声产生器与其端子（S1，S2）连接的工作电路，以及控制电路，工作电路包括并联在其输出端（S1，S2）的电感（Ls），电源（1）适于在输出端（A，B）提供与在输入端（I，J）向其提供的电压同相位的电压（Vs），控制电路由一强度变换器（T2）组成，其初级（7）与工作电路串联配置，而其次级（11）与其相关的电容器（13）和电阻器（15）形成一RLC电路，该电路在电阻器（15）端的电压馈送到所述电源（1）的输入端，控制电路包括用于改电容器（13)的值和/或变换器（T2）次级(11)的自感线圈的值的装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超声牙齿除垢系统，其只需简单的电路结构便能让超声波换能器保持在平稳的共振状态，从而有效提高洁牙的舒适度。
为解决上述问题，本实用新型所设计的超声牙齿除垢系统，包括共振电路、换能器和洁牙工作尖，共振电路与换能器电连接，洁牙工作尖与换能器机械连接。所述共振电路主要由单片机、功率调节电路、频率调节电路、固定频率脉宽调制电路、放大电路、采样电阻R1和互补推挽电路组成。其中单片机的第一路PWM输出端经功率调节电路连接固定频率脉宽调制电路的第一输入端。单片机的第二路PWM输出端经频率调节电路连接固定频率脉宽调制电路的第二输入端。固定频率脉宽调制电路的第一输出端连接互补推挽电路的第一输入端，固定频率脉宽调制电路的第二输出端连接互补推挽电路的第二输入端。互补推挽电路的采样端分为2路，一路经采样电阻R1连接电源地，一路经放大电路连接单片机的输入端。互补推挽电路的输出端连接换能器。
上述方案中，所述功率调节电路包括运算放大器PA2，电阻R4和电容C1。单片机的第一路PWM输出端经电阻R4和电容C1构成的第一低通滤波电路连接运算放大器PA2的一输入端。运算放大器PA2的输出端分为2路，一路直接输入固定频率脉宽调制电路的第一输入端，一路返回运算放大器PA2的另一输入端。
上述方案中，所述频率调节电路包括运算放大器PA3，电阻R6，电阻R5和电容C2。单片机的第一路PWM输出端经电阻R5和电容C2构成的第二低通滤波电路连接运算放大器PA3的一输入端。运算放大器PA3的输出端分为2路，一路直接输入固定频率脉宽调制电路的第二输入端，一路返回运算放大器PA3的另一输入端。电阻R6一端连接在运算放大器PA3的输出端上，一端与电源地相连。
上述方案中，所述放大电路包括运算放大器PA1，电阻R2和电阻R3。运算放大器PA1的一输入端连接采样电阻R1和互补推挽电路的采样端。运算放大器PA1的另一输入端分为2路，一路经电阻R3连接电源地，一路经电阻R2连接运算放大器PA1的输出端。运算放大器PA1的输出端连接单片机的输入端。
上述方案中，所述互补推挽电路包括2个场效应管和变压器T。第一场效应管的栅极连接固定频率脉宽调制电路的第一输出端，第二场效应管的栅极连接固定频率脉宽调制电路的第二输出端。第一和第二场效应管的源极相连后经采样电阻R1连接电源地。第一场效应管的漏极连接变压器T初级的一端，第二场效应管的漏极连接变压器T初级的另一端。变压器T的输出端与换能器相连。两个场效应管与变压器T组成互补推挽电路，提高超声波输出效率。
上述超声牙齿除垢系统，还进一步包括一电容C3，该电容C3的一端连接固定频率脉宽调制电路，另一端连接电源地。
与现有技术相比，本实用新型所设计的超声牙齿除垢系统设计了一款结构简单、成本低廉的共振电路；该共振电路首先采用负反馈技术，把采样的信号经过低通滤波和放大之后反馈到单片机，从而形成闭环负反馈系统；然后，单片机输出两路PWM信号去控制固定频率脉宽调制电路的输出信号的占空比和振荡频率，以使得固定频率脉宽调制电路能够输出互补推挽式的信号去驱动超声波换能器实现超声波信号的恒定输出。采用上述结构的共振电路不仅结构简单、能够使得超声波换能器输出的超声波信号更为恒定，从而安装在换能器上的洁牙工作尖的工作状态更为平稳，从而很大程度上提高洁牙的舒适度。
附图说明
图1为一种超声牙齿除垢系统的共振电路原理图。
具体实施方式
一种超声牙齿除垢系统，包括共振电路、换能器和洁牙工作尖，共振电路与换能器电连接，洁牙工作尖与换能器机械连接。所述共振电路如图1所示，其主要由单片机、功率调节电路、频率调节电路、固定频率脉宽调制电路、电容C3、放大电路、采样电阻R1和互补推挽电路组成。其中单片机的第一路PWM输出端经功率调节电路连接固定频率脉宽调制电路的第一输入端。单片机的第二路PWM输出端经频率调节电路连接固定频率脉宽调制电路的第二输入端。固定频率脉宽调制电路的第一输出端连接互补推挽电路的第一输入端，固定频率脉宽调制电路的第二输出端连接互补推挽电路的第二输入端。互补推挽电路的采样端分为2路，一路经采样电阻R1连接电源地，一路经放大电路连接单片机的输入端。电容C3的一端连接固定频率脉宽调制电路，另一端连接电源地。互补推挽电路的输出端连接换能器。
上述功率调节电路包括运算放大器PA2，电阻R4和电容C1。单片机的第一路PWM输出端经电阻R4和电容C1构成的第一低通滤波电路连接运算放大器PA2的一输入端。运算放大器PA2的输出端分为2路，一路直接输入固定频率脉宽调制电路的第一输入端，一路返回运算放大器PA2的另一输入端。
上述频率调节电路包括运算放大器PA3，电阻R6，电阻R5和电容C2。单片机的第一路PWM输出端经电阻R5和电容C2构成的第二低通滤波电路连接运算放大器PA3的一输入端。运算放大器PA3的输出端分为2路，一路直接输入固定频率脉宽调制电路的第二输入端，一路返回运算放大器PA3的另一输入端。电阻R6一端连接在运算放大器PA3的输出端上，一端与电源地相连。
上述放大电路包括运算放大器PA1，电阻R2和电阻R3。运算放大器PA1的一输入端连接采样电阻R1和互补推挽电路的采样端。运算放大器PA1的另一输入端分为2路，一路经电阻R3连接电源地，一路经电阻R2连接运算放大器PA1的输出端。运算放大器PA1的输出端连接单片机的输入端。
上述互补推挽电路包括2个场效应管和变压器T。第一场效应管的栅极连接固定频率脉宽调制电路的第一输出端，第二场效应管的栅极连接固定频率脉宽调制电路的第二输出端。第一和第二场效应管的源极相连后经采样电阻R1连接电源地。第一场效应管的漏极连接变压器T初级的一端，第二场效应管的漏极连接变压器T初级的另一端。变压器T的输出端与换能器相连。两个场效应管与变压器T组成互补推挽电路，提高超声波输出效率。
本实用新型的共振电路的工作过程如下：
采样电阻采集换能器的输出功率，并通过放大电路负反馈至单片机中。单片机根据反馈来的信号获知换能器的实时工作状态，并发出2路PWM控制信号。这2路PWM控制信号种的一路信号经功率调节电路后送入固定频率脉宽调制电路用于控制固定频率脉宽调制电路的输出信号的占空比，另一路PWM控制信号经频率调节电路后送入固定频率脉宽调制电路用于控制固定频率脉宽调制电路的振荡频率。固定频率脉宽调制电路输出互补推挽式的信号，分别驱动驱动电路的2个场效应管（MOS-FET），进而通过变压器驱动超声变压器，实现超声波换能器的超声波恒定功率输出。
Claims (6)
1.超声牙齿除垢系统，包括共振电路、换能器和洁牙工作尖，共振电路与换能器电连接，洁牙工作尖与换能器机械连接；其特征在于：所述共振电路主要由单片机、功率调节电路、频率调节电路、固定频率脉宽调制电路、放大电路、采样电阻R1和互补推挽电路组成；其中单片机的第一路PWM输出端经功率调节电路连接固定频率脉宽调制电路的第一输入端；单片机的第二路PWM输出端经频率调节电路连接固定频率脉宽调制电路的第二输入端；固定频率脉宽调制电路的第一输出端连接互补推挽电路的第一输入端，固定频率脉宽调制电路的第二输出端连接互补推挽电路的第二输入端；互补推挽电路的采样端分为2路，一路经采样电阻R1连接电源地，一路经放大电路连接单片机的输入端；互补推挽电路的输出端连接换能器。
2.根据权利要求1所述的超声牙齿除垢系统，其特征在于：所述功率调节电路包括运算放大器PA2，电阻R4和电容C1；单片机的第一路PWM输出端经电阻R4和电容C1构成的第一低通滤波电路连接运算放大器PA2的一输入端；运算放大器PA2的输出端分为2路，一路直接输入固定频率脉宽调制电路的第一输入端，一路返回运算放大器PA2的另一输入端。
3.根据权利要求1所述的超声牙齿除垢系统，其特征在于：所述频率调节电路包括运算放大器PA3，电阻R6，电阻R5和电容C2；单片机的第二路PWM输出端经电阻R5和电容C2构成的第二低通滤波电路连接运算放大器PA3的一输入端；运算放大器PA3的输出端分为2路，一路直接输入固定频率脉宽调制电路的第二输入端，一路返回运算放大器PA3的另一输入端；电阻R6一端连接在运算放大器PA3的输出端上，一端与电源地相连。
4.根据权利要求1所述的超声牙齿除垢系统，其特征在于：所述放大电路包括运算放大器PA1，电阻R2和电阻R3；运算放大器PA1的一输入端连接采样电阻R1和互补推挽电路的采样端；运算放大器PA1的另一输入端分为2路，一路经电阻R3连接电源地，一路经电阻R2连接运算放大器PA1的输出端；运算放大器PA1的输出端连接单片机的输入端。
5.根据权利要求1所述的超声牙齿除垢系统，其特征在于：所述互补推挽电路包括2个场效应管和变压器T；第一场效应管的栅极连接固定频率脉宽调制电路的第一输出端，第二场效应管的栅极连接固定频率脉宽调制电路的第二输出端；第一和第二场效应管的源极相连后经采样电阻R1连接电源地；第一场效应管的漏极连接变压器T初级的一端，第二场效应管的漏极连接变压器T初级的另一端；变压器T的输出端与换能器相连。
6.根据权利要求1所述的超声牙齿除垢系统，其特征在于：还进一步包括一电容C3，该电容C3的一端连接固定频率脉宽调制电路，另一端连接电源地。
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