多功能超聲波清洗消毒的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種多功能超聲波清洗消毒機，它包括控制面板、核心控制器、信號頻率切換開關、匹配電感切換開關、信號隔離電路、功率放大電路、匹配變壓器、超聲振板、臭氧機、至少兩個超聲信號發生模塊和至少兩個匹配電感；其中，控制面板的信號輸出端與核心控制器相連接；核心控制器的信號輸出端分別與信號頻率切換開關和匹配電感切換開關的控制信號輸入端相連接；其信號輸出端還與臭氧機的信號輸入端相連接；至少兩個超聲信號發生模塊，其輸出端分別通過信號頻率切換開關與信號隔離電路選擇性連接。本發明集合了超聲波降解和臭氧降解兩種清洗方式，能夠保證清洗和降解農藥的有效性，并且提高降解效率。
【專利說明】多功能超聲波清洗消毒機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多功能超聲波清洗消毒機，屬于超聲清洗領域。
【背景技術】
[0002]目前，化學合成農藥是人類20世紀的重大發明，在農作物病蟲害防治、提高農作物產量等方面發揮過巨大貢獻。但與此同時，由于長期過度使用農藥，農產品中農藥殘留量、微生物、微菌毒素增加，農藥廢水大量排放等問題也日益嚴重。如何有效去除農產品中的農藥殘留物，降解農藥廢水，確保食品安全，成為當代科技工作者關注的重大命題。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種多功能超聲波清洗消毒機，它集合了超聲波降解和臭氧降解兩種清洗方式，能夠保證清洗和降解農藥的有效性，并且提高降解效率。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種多功能超聲波清洗消毒機，它包括控制面板、核心控制器、信號頻率切換開關、匹配電感切換開關、信號隔離電路、功率放大電路、匹配變壓器、超聲振板、臭氧機、至少兩個超聲信號發生模塊和至少兩個匹配電感；其中，
控制面板，其信號輸出端與核心控制器相連接，用于輸入信號頻率選擇信號并將其傳遞至核心處理器；
核心控制器，其信號輸出端分別與信號頻率切換開關和匹配電感切換開關的控制信號輸入端相連接，用于接收控制面板傳遞的信號頻率選擇信號并產生相應的切換控制信號分別傳遞給信號頻率切換開關和匹配電感切換開關；其信號輸出端還與臭氧機的信號輸入端相連接，用于產生開關命令傳遞給臭氧機控制其啟動或關閉；
至少兩個超聲信號發生模塊，其輸出端分別通過信號頻率切換開關與信號隔離電路選擇性連接，用于分別輸出不同頻率的超聲波驅動信號；
信號頻率切換開關，用于接收相應的切換控制信號并選擇接通相應的超聲信號發生模塊和信號隔離電路；
信號隔離電路，其輸出端與功率放大電路相連接，用于驅動功率放大電路正常工作；功率放大電路，其輸出端與匹配變壓器相連接；
至少兩個匹配電感，其輸入端分別與匹配變壓器相連接，其輸出端分別通過匹配電感切換開關與超聲振板選擇性連接，并與超聲信號發生模塊 對應，用于對超聲振板的調諧匹配；
匹配變壓器，用于改變超聲振板的阻抗，使其與信源阻抗相匹配；
匹配電感切換開關，用于接收相應的切換控制信號并選擇接通相應的匹配電感和超聲振板。
[0005]進一步，所述的超聲信號發生模塊有兩個，并分別為第一超聲信號發生模塊和第二超聲信號發生模塊；所述的匹配電感有兩個，并分別為第一匹配電感和第二匹配電感；第一超聲信號發生模塊和第一匹配電感相對應，第二超聲信號發生模塊和第二匹配電感相對應；信號頻率切換開關和匹配電感切換開關均為單刀雙擲式繼電器。
[0006]進一步，所述的第一超聲信號發生模塊輸出頻率為80KHZ的超聲波驅動信號，所述的第二超聲信號發生模塊輸出頻率為160KHZ的超聲波驅動信號。
[0007]進一步，所述的功率放大電路為半橋推挽式放大電路。
[0008]更進一步，所述的超聲振板由框型結構的板體和板體上均勻分布的多個陶瓷晶片組成，并且板體上開有臭氧排出孔，所述的臭氧機的出口與臭氧排出孔相連通。
[0009]采用了上述技術方案后，采用超聲處理為核心技術，協同臭氧對蔬菜水果表面的農藥殘留進行清洗和降解，使蔬菜水果農藥殘留量降至極低，保證清洗后蔬果的健康無毒。利用超聲空化作用產生的局部高溫高壓環境、微射流等效應為清洗動力能夠有效去除果蔬表面污物和藥殘；利用臭氧本身和臭氧溶于水中產生的單原子氧和羥基的強氧化性，可在極短時間內殺滅致病細菌和病毒，并有效降解果蔬表面與清洗水中的殘留農藥。蔬果的清洗過程無需加入化學洗潔劑，避免了洗潔劑殘留問題，且對環境無二次污染。本發明涉及的多功能超聲波清洗消毒機可以清洗蔬果或餐具，清洗蔬果模式下，自動切換至160kHz超聲波，能有效保護蔬果表皮，防止營養流失。清洗餐具模式下，自動切換至80kHz超聲波，能夠快速高效去除餐具上的油污，使油污乳化并溶于清潔水中，結構精巧，易于使用，成本較低，適合家用，由于本發明應用于家庭的日常蔬果及餐具的清洗消毒工作，填補了超聲清洗在家庭應用領域的空白，保證了人日常食用蔬果的健康無毒，由于清洗機排放的清洗水經降解后僅含有部分無毒的無機物，對環境的保護起著有益作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的多功能超聲波清洗消毒機的原理框圖。
【具體實施方式】
[0011]為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明。
[0012]如圖1所示，一種多功能超聲波清洗消毒機，它包括控制面板1、核心控制器、信號頻率切換開關2、匹配電感切換開關3、信號隔離電路、功率放大電路、匹配變壓器、超聲振板4、臭氧機、至少兩個超聲信號發生模塊和至少兩個匹配電感；其中，
控制面板1，其信號輸出端與核心控制器相連接，用于輸入信號頻率選擇信號并將其傳遞至核心處理器；控制面板I使用IXD19264作為顯示屏，按鍵使用薄膜開關，可以設定清洗消毒機的工作頻率模式和工作時間。
[0013]核心控制器，其信號輸出端分別與信號頻率切換開關2和匹配電感切換開關3的控制信號輸入端相連接，用于接收控制面板I傳遞的信號頻率選擇信號并產生相應的切換控制信號分別傳遞給信號頻率切換開關2和匹配電感切換開關3 ;其信號輸出端還與臭氧機的信號輸入端相連接，用于產生開關命令傳遞給臭氧機控制其啟動或關閉；核心控制器使用單片機MSP430F149，可以控制信號頻率切換開關2、匹配電感切換開關3和臭氧機。
[0014]至少兩個超聲信號發生模塊，其輸出端分別通過信號頻率切換開關2與信號隔離電路選擇性連接，用于分別輸出不同頻率的超聲波驅動信號；超聲信號發生模塊具有信號發生芯片SG3525。
[0015]信號頻率切換開關2，用于接收相應的切換控制信號并選擇接通相應的超聲信號發生模塊和信號隔離電路；
信號隔離電路，其輸出端與功率放大電路相連接，用于驅動功率放大電路正常工作，信號隔離電路使用隔離變壓器方式。
[0016]功率放大電路，其輸出端與匹配變壓器相連接；
至少兩個匹配電感，其輸入端分別與匹配變壓器相連接，其輸出端分別通過匹配電感切換開關3與超聲振板4選擇性連接,并與超聲信號發生模塊 對應，用于對超聲振板4的調諧匹配；
匹配變壓器，用于改變超聲振板4的阻抗，使其與信源阻抗相匹配；匹配變壓器采用鐵氧體磁芯，PQ-28型骨架。
[0017]匹配電感切換開關3，用于接收相應的切換控制信號并選擇接通相應的匹配電感和超聲振板4。
[0018]超聲信號發生模塊有兩個，并分別為第一超聲信號發生模塊和第二超聲信號發生模塊；所述的匹配電感有兩個，并分別為第一匹配電感和第二匹配電感；第一超聲信號發生模塊和第一匹配電感相對應，第二超聲信號發生模塊和第二匹配電感相對應；信號頻率切換開關2和匹配電感切換開關3均為單刀雙擲式繼電器。第一匹配電感使用絲包線繞制磁芯骨架的方式，用于匹配工作在80kHz時的換能器陶瓷晶片，第二匹配電感使用絲包線繞制磁芯骨架的方式，用于匹配工作在160kHz時的換能器陶瓷晶片。
[0019]第一超聲信號發生模塊輸出頻率為80KHZ的超聲波驅動信號,所述的第二超聲信號發生模塊輸出頻率為160KHZ的超聲波驅動信號。
[0020]功率放大電路為半橋推挽式放大電路，選用MOS管型號為IRFP460。
[0021]超聲振板4由框型結構的板體和板體上均勻分布的多個陶瓷晶片組成，外尺寸為40cm*40cm,用于放置在家庭廚房的清洗水池中，并且板體上開有臭氧排出孔，臭氧機的出口與臭氧排出孔相連通。臭氧量為3500mg/h，最大出氣量為3.5L/min。
[0022]本發明的工作原理如下:
首先將超聲振板4放入到洗菜池中，加入適量的清水，使水沒過超聲振板4，將待清洗的蔬果或餐具放入水中。通過控制面板I設置清洗消毒機的工作頻率模式，選擇開始，清洗機開始工作，若選擇工作模式為蔬果清洗模式，則核心控制器控制信號頻率切換開關2切換到第二信號發生模塊，控制匹配電感切換開關3切換到第二匹配電感，第二信號發生模塊產生中心頻率為160kHz的掃頻信號，通過信號隔離電路，進入功率放大電路，功率放大電路輸出中心頻率為160kHz的掃頻功率電信號，通過第二匹配電感，送入超聲振板4，超聲振板4上的換能器開始工作在高頻狀態，將超聲波輻照入清洗水中，清洗蔬果。在清洗過程中，核心控制器控制臭氧機間歇式工作，通過超聲振板4表面的臭氧排出孔向水中曝入臭氧，清洗機在工作中可以隨時暫停或終止，清洗結束后，將清洗池中清洗放掉，將蔬果過水一次以去掉附著在表面的廢水即可。若選擇工作模式為餐具清洗模式，使信號頻率切換開關2與匹配電感切換開關3切換到相應的第一信號發生模塊與第一匹配電感，且信號為中心頻率為80kHz掃頻信號，其余工作過程完全相同。到此，超聲波清洗消毒機完成了一次蔬果或餐具的清洗消毒工作。[0023]臭氧是一種常用的氧化劑，它在水中發生氧化還原反應生成的氧化能力極強的單原子氧(O)和羥基(0H.)，它們幾乎可以瞬間分解水中的有機物質，羥基的氧化能力與氟相當，可使水中的有機物迅速氧化變質。臭氧水不僅能夠打破乙酰甲胺磷分子結構中的碳鏈，對“硝基”、“氨基”等基團也有極強的氧化作用，臭氧可以徹底改變有機物質的分子結構，使農藥的性質發生變化，從而起到降解農藥殘留、解除農藥毒性的作用。臭氧與農藥發生氧化還原反應以后，多余的臭氧會自行分解成為氧氣，產物大都為水溶性化合物，可以直接在環境中排放。
[0024]在臭氧降解農藥廢水的過程中加入超聲波可以提高其的降解率，一方面，單獨使用超聲波對農藥廢水進行處理時可以起到降解的效果，在液體中，當超聲波功率足夠大，液體受到的瞬時負壓足夠強時，介質分子間距就會增大并可能超過臨界分子間距，形成空化核，在空化核迅速收縮并破滅的瞬間形成局部的高溫高壓環境和微射流等，使水裂解產生.οη、ηο2.和.0等強氧化性物質，從而降解廢水中的農藥。但單獨使用超聲波降解農藥會消耗大量的電能，且降解速度較慢。另一方面，超聲波與臭氧同時作用時，超聲波空化效應產生的局部高溫高壓使臭氧空化泡中的臭氧直接快速分解，產生自由基和H2O2等，并隨空化泡崩潰的沖擊波進人水中，由于O自由基氧化性極強，水中的有機農藥被迅速氧化降解，通過這一過程，也可以提高臭氧與農藥的反應速率。
[0025]以上所述的具體實施例，對本發明解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種多功能超聲波清洗消毒機，其特征在于:它包括控制面板(I)、核心控制器、信號頻率切換開關(2)、匹配電感切換開關(3)、信號隔離電路、功率放大電路、匹配變壓器、超聲振板(4)、臭氧機、至少兩個超聲信號發生模塊和至少兩個匹配電感；其中， 控制面板(I )，其信號輸出端與核心控制器相連接，用于輸入信號頻率選擇信號并將其傳遞至核心處理器； 核心控制器，其信號輸出端分別與信號頻率切換開關(2)和匹配電感切換開關(3)的控制信號輸入端相連接，用于接收控制面板(I)傳遞的信號頻率選擇信號并產生相應的切換控制信號分別傳遞給信號頻率切換開關(2)和匹配電感切換開關(3);其信號輸出端還與臭氧機的信號輸入端相連接，用于產生開關命令傳遞給臭氧機控制其啟動或關閉； 至少兩個超聲信號發生模塊，其輸出端分別通過信號頻率切換開關(2)與信號隔離電路選擇性連接，用于分別輸出不同頻率的超聲波驅動信號； 信號頻率切換開關(2)，用于接收相應的切換控制信號并選擇接通相應的超聲信號發生模塊和信號隔離電路； 信號隔離電路，其輸出端與功率放大電路相連接，用于驅動功率放大電路正常工作；功率放大電路，其輸出端與匹配變壓器相連接； 至少兩個匹配電感，其輸入端分別與匹配變壓器相連接，其輸出端分別通過匹配電感切換開關(3)與超聲振板(4)選擇性連接,并與超聲信號發生模塊 對應，用于對超聲振板(4)的調諧匹配； 匹配變壓器，用于改變超聲振板(4)的阻抗，使其與信源阻抗相匹配； 匹配電感切換開關(3)，用于接收相應的切換控制信號并選擇接通相應的匹配電感和超聲振板(4)。
2.根據權利要求1所述的多功能超聲波清洗消毒機，其特征在于:所述的超聲信號發生模塊有兩個，并分別為第一超聲信號發生模塊和第二超聲信號發生模塊；所述的匹配電感有兩個，并分別為第一匹配電感和第二匹配電感；第一超聲信號發生模塊和第一匹配電感相對應，第二超聲信號發生模塊和第二匹配電感相對應；信號頻率切換開關(2)和匹配電感切換開關(3)均為單刀雙擲式繼電器。
3.根據權利要求2所述的多功能超聲波清洗消毒機，其特征在于:所述的第一超聲信號發生模塊輸出頻率為80KHZ的超聲波驅動信號，所述的第二超聲信號發生模塊輸出頻率為160KHZ的超聲波驅動信號。
4.根據權利要求1所述的多功能超聲波清洗消毒機，其特征在于:所述的功率放大電路為半橋推挽式放大電路。
5.根據權利要求1所述的多功能超聲波清洗消毒機，其特征在于:所述的超聲振板(4)由框型結構的板體和板體上均勻分布的多個陶瓷晶片組成，并且板體上開有臭氧排出孔，所述的臭氧機的出口與臭氧排出孔相連通。
【文檔編號】A47L15/13GK103584752SQ201310557637
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】王斌, 朱昌平, 何貞兵, 劉逸韜, 姚澄, 單鳴雷, 李建 申請人:河海大學常州校區, 常州市新理念超聲波設備有限公司