一种低温等离子体金属活化装置

1.本发明实施例涉及等离子体领域，尤其涉及一种低温等离子体金属活化装置。

背景技术：

2.低温等离子体的生成是一个非常复杂的物理、化学反应过程，其中会在等离子体中产生：紫外线、带电粒子和活性成分等杀菌成分，其中活性成分中主要包括处于激发态的原子、亚稳态原子、具有活泼化学性质的氧化物和氮化物等。等离子体对金属的活化作用主要是通过紫外线、带电粒子和活性成分等杀菌成分从金属表面上对金属体的综合作用来实现，达到去除金属表面氧原子和细菌的目的。尽管目前人们对其中一些低温等离子体中的杀菌成分与金属体的主要作用机理尚不清楚，但是随着研究的不断深入，近年来研究人员通过多种技术手段和方法对低温等离子体的应用进行了一系列深入的研究，对其中的作用机理有了初步了解。近年来，利用介质阻挡放电的原理产生的等离子体被广泛应用于静电除尘、杀菌消毒、金属材料改性等多个方面。
3.低温等离子体金属活化装置的主要工作原理是通过升压电路将电压升高到几千伏，利用介质阻挡放电的原理电离气体，常用于被电离的气体有空气、氩气、氦气、氮气等。目前大部分低温等离子体金属活化装置均采用惰性气体方案，工作条件苛刻，原料配比复杂。因此，亟需开发出操作简便、适应性巧、灭菌、去氧效果强的低温等离子体装置满足不同金属活化、除菌等需求，该装置具有巨大的市场潜力和广阔的商业化应用前景。

技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种低温等离子体金属活化装置，以解决现有技术中的低温等离子体活化金属发生条件苛刻与需求原料复杂的问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：
6.一种低温等离子体金属活化装置，包括：外壳、电源模块、控制单元、人机交互单元、升降台、隔离罩和至少2个压电变压器；
7.所述电源模块、控制单元、升降台、压电变压器置于所述外壳内部；所述外壳上部开设第一开孔，所述隔离罩穿过第一开孔，所述隔离罩上部与所述外壳密封固定连接，所述隔离罩开有置物槽，槽用于放置待活化的金属；所述人机交互单元固定于所述外壳外侧；所述外壳开有电源接口，电源接口作为所述电源模块与外接电源电连接口；所述升降台与所述压电变压器连接，用于控制所述压电变压器上下移动；所述压电变压器围绕所述隔离罩分布；
8.所述电源模块与所述控制单元电连接；所述控制单元与所述人机交互单元通过所述控制单元输出端子电连接；所述控制单元与所述升降台电机通过所述控制单元输出端子电连接；所述控制单元与所述压电变压器通过所述控制单元输出端子电连接。
9.所述电源模块包括：输入端子、第一电压转换芯片、第二电压转换芯片、第三电压转换芯片与输出端子；所述输入端子与所述电源接口电连接，所述输出端子与所述控制单
元电连接；所述输入端子与所述第一电压转换芯片电连接；所述第一电压转换芯片与所述第二电压转换芯片和第三电压转换芯片电连接；所述第一电压转换芯片、第二电压转换芯片、第三电压转换芯片及所述输入端子均与所述输出端子电连接；所述第一电压转换芯片将外接电源电压转化为第一电压；所述第二电压转换芯片将所述第一电压转换芯片输出的第一电压转化为第二电压；所述第三电压转换芯片将所述第一电压转换芯片输出的第一电压转化为第三电压。
10.所述升降台包括台面、电机和输出杆，其中所述电机的数量与所述输出杆的数量均与所述压电变压器数量相同；所述压电变压器与所述输出杆一一对应固定连接；所述电机放置于台面内部，所述输出杆与所述电机轴连接，所述电机与所述输出杆一一对应；所述控制单元与所有电机电连接，用于控制所述电机的转速，所述电机转动带动所述输出杆上下移动。
11.所述控制单元包括：控制器、逻辑芯片、电机控制芯片、功率管驱动芯片、功率管芯片和输出端子；所述控制器与所述逻辑芯片电连接；所述逻辑芯片与所述电机控制芯片、功率管驱动芯片及输出端子电连接，所述电机控制芯片与所述电机数量相同，所述电机控制芯片与所述电机一一对应电连接；所述功率管驱动芯片与所述功率管芯片电连接，所述功率管芯片与所述压电变压器数量相同，所述功率管芯片与所述压电变压器一一对应电连接；所述输出端子与所述人机交互单元电连接；所述控制器接入第三电压，所述逻辑芯片接入第二电压，所述电机控制芯片接入第二电压，所述功率管驱动芯片接入第一电压，所述功率管芯片接入外接电源电压。
12.所述压电变压器数量为偶数，所述压电变压器围绕所述隔离罩旋转对称排布。
13.所述低温等离子体金属活化装置，还包含防尘盖，所述防尘盖置于外壳第一开孔上面，盖住外壳第一开孔。
14.所述人机交互单元固定于外壳上表面；所述人机交互单元包括触摸屏与红外开关；所述触摸屏与所述外壳上表面用螺丝固定，所述触摸屏用于控制所述低温等离子体金属活化装置开始或停止工作，以及显示所述低温等离子体金属活化装置工作时长及等离子强度大小；所述红外开关穿过所述外壳第二开孔，所述红外开关中部与第二开孔密封固定，红外开关用于控制低温等离子体金属活化装置开始或停止工作；所述触摸屏与控制单元电连接；所述红外开关与所述触摸屏电连接。
15.所述低温等离子体金属活化装置，具体工作流程如下：
16.打开低温等离子体金属活化装置防尘盖；
17.将待活化金属放置于隔离罩内；
18.通过人机交互单元中的触摸屏设置低温等离子体金属活化装置工作时长及活化强度；
19.通过人机交互单元控制低温等离子体金属活化装置启动上电；
20.所述控制单元控制所述压电变压器产生高电压，击穿隔离罩内空气，产生低温等离子体，低温等离子体照射到金属表面上，金属开始活化；
21.同时，所述升降台电机开始带动输出杆上下移动，所述输出杆带动压电变压器上下移动，使金属表面能全部被低温等离子体照射到；
22.同时所述触摸屏显示所装置工作时间与活化强度；
23.达到低温离子体金属活化装置设定工作时间，装置停止工作；
24.所述触摸屏显示活化完成；
25.取走活化完成的金属，盖上防尘盖。
26.所述低温等离子体金属活化装置产生的高电压可以击穿空气，产生低温等离子体，用于金属表面的杀菌及去氧化。
27.本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
28.本发明实施例中，低温等离子体金属活化装置仅用外接24v-36v直流电源供电，安全可靠；另本装置无需添加任何稀有气体来产生低温等离子体，而是直接击穿空气来产生低温等离子体，结构简单；本装置还配有人机交互单元，该单元的触摸屏可完成装置的开始与停止控制，触摸屏还可显示低温等离子体金属活化装置工作的时间长度及等离子强度大小。本发明实施例实际上是控制压电变压器产生脉冲高压，高压通过隔离罩后击穿空气产生低温等离子体，低温等离子体用于金属表面的杀菌及去氧化。因此，本技术的技术方案可操作性强，可随时进行低温等离子体输出且操作便捷。本发明实施例压电变压器产生的高压前端配有隔离罩，操作人员与高压存在隔离，保证了低温等离子体输出过程中的安全性。因此，本发明实施例可以提高低温等离子体金属活化装置的操作便捷性及提高输出效率。
附图说明
29.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
30.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明实施例所提供的一种低温等离子体金属活化装置结构示意图；
32.图2是本发明实施例所提供的一种低温等离子体金属活化装置电气连接图；
33.图3是本发明实施例所提供的电源模块结构示意图；
34.图4是本发明实施例所提供的控制单元结构示意图；
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
36.为了更好地理解本技术，下面结合附图来详细解释本技术的实施方式。
37.本发明实施例提供了一种低温等离子体金属活化装置。参见图1，图1是本发明实施例所提供的一种低温等离子体金属活化装置结构示意图。由图1可知，本发明实施例提供的低温等离子体金属活化装置，主要包括：外壳10、电源模块11、控制单元12、人机交互单元13、升降台14、隔离罩15和至少2个压电变压器16；
38.所述电源模块11、控制单元12、升降台14、压电变压器16置于所述外壳10内部；所
述外壳10上部开设第一开孔，所述隔离罩15穿过第一开孔，所述隔离罩15上部与所述外壳10密封固定连接，所述隔离罩15开有置物槽，槽用于放置待活化的金属；所述人机交互单元13固定于所述外壳10外侧；所述外壳10开有电源接口，电源接口作为所述电源模块11与外接电源电连接口；所述升降台14与所述压电变压器16连接，用于控制所述压电变压器16上下移动；所述压电变压器16围绕所述隔离罩15分布；
39.进一步地，参见图2，图2是本发明实施例所提供的一种低温等离子体金属活化装置电气连接图。由图2可知，所述电源模块11与所述控制单元12电连接；所述控制单元12与所述人机交互单元13通过所述控制单元12输出端子电连接；所述控制单元12与所述升降台14电机141通过所述控制单元12输出端子电连接；所述控制单元12与所述压电变压器16通过所述控制单元12输出端子电连接。
40.进一步地，本发明实施例对电源模块11结构进行了解释，参见图3，图3是本发明实施例所提供的电源模块结构示意图。如图3所示，所述电源模块11包括：输入端子111、第一电压转换芯片112、第二电压转换芯片113、第三电压转换芯片114与输出端子115；所述输入端子111与所述电源接口电连接，所述输出端子115与所述控制单元12电连接；所述输入端子111与所述第一电压转换芯片112电连接；所述第一电压转换芯片112与所述第二电压转换芯片113和第三电压转换芯片114电连接；所述第一电压转换芯片112、第二电压转换芯片113、第三电压转换芯片114及所述输入端子111均与所述输出端子115电连接；所述第一电压转换芯片112将外接电源电压转化为第一电压；所述第二电压转换芯片113将所述第一电压转换芯片112输出的第一电压转化为第二电压；所述第三电压转换芯片114将所述第一电压转换芯片112输出的第一电压转化为第三电压。其中，输入端子111与所述电源接口的24v-36v直流电连接，第一电压转换芯片112将输入端子111的24v-36v直流电压转换为5-8v直流电压，第二电压转换芯片113将第一电压转换芯片112输出的直流电压转换为5v，第三电压转换芯片114将第一电压转换芯片112输出的直流电压转换为3.3v，输出端子115有4路直流电压输出，分别是24v-36v直流电压vdd、5-8v直流电压vdd1、5v直流电压vdd2和3.3v直流电压vdd3。
41.进一步地，继续参见图1。如图1所示，所述升降台14包括台面143、电机141和输出杆142，其中所述电机141的数量与所述输出杆142的数量均与所述压电变压器15数量相同；所述压电变压器15与所述输出杆142一一对应固定连接；所述电机141放置于台面143内部，所述输出杆142与所述电机141轴连接，所述电机141与所述输出杆142一一对应；所述控制单元12与所有电机141电连接，用于控制所述电机141的转速，所述电机141转动带动所述输出杆142上下移动。其中，所述电机141可以是直流电机、步进电机及伺服电机中的一种或几种，优选方案是步进电机。所述电机141的数量压电变压器16的数量相同，至少是两个，优选方案是偶数台。与所述电机141不同的转动速度使所述输出杆142上下移动速度随不同，电机141转动速度的越快，输出杆142上下移动速度越快。
42.进一步地，本发明实施例对控制单元12的结构示意图进行了解释，参见图4，图4是本发明实施例所提供的控制单元结构示意图。如图4所示，所述控制单元12包括：控制器121、逻辑芯片122、电机控制芯片124、功率管驱动芯片125、功率管芯片126和输出端子123；所述控制器121与所述逻辑芯片122电连接；所述逻辑芯片122与所述电机控制芯片124、功率管驱动芯片125及输出端子123电连接，所述电机控制芯片124与所述电机141数量相同，
所述电机控制芯片124与所述电机141一一对应电连接；所述功率管驱动芯片125与所述功率管芯片126电连接，所述功率管芯片126与所述压电变压器15数量相同，所述功率管芯片126与所述压电变压器15一一对应电连接；所述输出端子123与所述人机交互单元13电连接，用于控制所述人机交互单元13显示信息及读取人机交互单元13控制指令；所述控制器121接入第三电压vdd3，所述逻辑芯片接入第二电压vdd2，所述电机控制芯片接入第二电压vdd2，所述功率管驱动芯片接入第一电压vdd1，所述功率管芯片接入外接电源电压vdd。其中，所述控制器121可以是dsp或其他单片机；所述逻辑芯片122是将控制器121的信号进行与、或、非等逻辑变换；所述电机控制芯片124根据装置所用电机141类型进行选择，如：所用电机141为直流电机，则电机控制芯片124为直流电机控制芯片；所述功率管芯片126可以由mosfet、igbt、三极管一种或几种开关管构成，优选的是mosfet；所述功率管驱动芯片125型号由所选功率管芯片126类型决定，如：所用功率管芯片126为mosfet，则功率管驱动芯片125为mosfet驱动芯片；所述电机控制芯片124接收逻辑芯片122的转速控制信号，可对电机141进行调速；所述功率管芯片126包含至少两个功率器件，每2个功率器件桥式连接，功率管芯片126通过输出端子123与压电变压器15一一对应电连接，所述功率管芯片126接收逻辑芯片122的控制信号，然后控制功率管芯片126中的开关管工作，产生24v高频电压信号，驱动压电变压器15工作，压电变压器15输出高压，然后击穿隔离罩16内空气，产生低温等离子体。
43.进一步地，继续参见图1，所述压电变压器15数量为偶数，所述压电变压器15围绕隔离罩16旋转对称排布。
44.进一步地，继续参见图1，低温等离子体金属活化装置还包含防尘盖，所述防尘盖17置于外壳10第一开孔上面，盖住外壳10第一开孔。
45.进一步地，所述人机交互单元13固定于外壳10上表面；所述人机交互单元13包括触摸屏131与红外开关132；所述触摸屏131与所述外壳10上表面用螺丝固定，所述触摸屏131用于控制所述低温等离子体金属活化装置开始或停止工作，以及显示所述低温等离子体金属活化装置工作时长及等离子强度大小；所述红外开关132穿过所述外壳10第二开孔，所述红外开关132中部与第二开孔密封固定，红外开关132用于控制低温等离子体金属活化装置开始或停止工作；所述触摸屏131与控制单元12电连接；所述红外开关132与所述触摸屏131电连接。
46.具体地，操作人员使用该低温等离子体金属活化装置对某一金属进行活化，包括以下步骤：
47.打开低温等离子体金属活化装置防尘盖；
48.将待活化金属放置于隔离罩内；
49.通过人机交互单元中的触摸屏设置低温等离子体金属活化装置工作时长及活化强度；
50.通过人机交互单元控制低温等离子体金属活化装置启动上电；
51.所述控制单元控制所述压电变压器产生高电压，击穿隔离罩内空气，产生低温等离子体，低温等离子体照射到金属表面上，金属开始活化；
52.同时，所述升降台电机开始带动输出杆上下移动，所述输出杆带动压电变压器上下移动，使金属表面能全部被低温等离子体照射到；
53.同时所述触摸屏显示所装置工作时间与活化强度；
54.达到低温离子体金属活化装置设定工作时间，装置停止工作；
55.所述触摸屏显示活化完成；
56.取走活化完成的金属，盖上防尘盖，金属活化结束。
57.该实施例未详细描述的部分，可以参照图1-图4所示的各实施例，本实施例与上述各实施例之间可以互相参照，在此不再赘述。
58.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种低温等离子体金属活化装置，其特征在于，包括：外壳、电源模块、控制单元、人机交互单元、升降台、隔离罩和至少2个压电变压器；所述电源模块、控制单元、升降台、压电变压器置于所述外壳内部；所述外壳上部开设第一开孔，所述隔离罩穿过第一开孔，所述隔离罩上部与所述外壳密封固定连接，所述隔离罩开有置物槽，槽用于放置待活化的金属；所述人机交互单元固定于所述外壳外侧；所述外壳开有电源接口，电源接口作为所述电源模块与外接电源电连接口；所述升降台与所述压电变压器连接，用于控制所述压电变压器上下移动；所述压电变压器围绕所述隔离罩分布；所述电源模块与所述控制单元电连接；所述控制单元与所述人机交互单元通过所述控制单元输出端子电连接；所述控制单元与所述升降台电机通过所述控制单元输出端子电连接；所述控制单元与所述压电变压器通过所述控制单元输出端子电连接。2.根据权利要求1所述的低温等离子体金属活化装置，其特征在于，所述电源模块包括：输入端子、第一电压转换芯片、第二电压转换芯片、第三电压转换芯片与输出端子；所述输入端子与所述电源接口电连接，所述输出端子与所述控制单元电连接；所述输入端子与所述第一电压转换芯片电连接；所述第一电压转换芯片与所述第二电压转换芯片和第三电压转换芯片电连接；所述第一电压转换芯片、第二电压转换芯片、第三电压转换芯片及所述输入端子均与所述输出端子电连接；所述第一电压转换芯片将外接电源电压转化为第一电压；所述第二电压转换芯片将所述第一电压转换芯片输出的第一电压转化为第二电压；所述第三电压转换芯片将所述第一电压转换芯片输出的第一电压转化为第三电压。3.根据权利要求1所述的低温等离子体金属活化装置，其特征在于，所述升降台包括台面、电机和输出杆，其中所述电机的数量与所述输出杆的数量均与所述压电变压器数量相同；所述压电变压器与所述输出杆一一对应固定连接；所述电机放置于台面内部，所述输出杆与所述电机轴连接，所述电机与所述输出杆一一对应；所述控制单元与所有电机电连接，用于控制所述电机的转速，所述电机转动带动所述输出杆上下移动。4.根据权利要求3所述的低温等离子体金属活化装置，其特征在于，所述控制单元包括：控制器、逻辑芯片、电机控制芯片、功率管驱动芯片、功率管芯片和输出端子；所述控制器与所述逻辑芯片电连接；所述逻辑芯片与所述电机控制芯片、功率管驱动芯片及输出端子电连接，所述电机控制芯片与所述电机数量相同，所述电机控制芯片与所述电机一一对应电连接；所述功率管驱动芯片与所述功率管芯片电连接，所述功率管芯片与所述压电变压器数量相同，所述功率管芯片与所述压电变压器一一对应电连接；所述输出端子与所述人机交互单元电连接；所述控制器接入第三电压，所述逻辑芯片接入第二电压，所述电机控制芯片接入第二电压，所述功率管驱动芯片接入第一电压，所述功率管芯片接入外接电源电压。5.根据权利要求1所述的低温等离子体金属活化装置，其特征在于，所述压电变压器数量为偶数，所述压电变压器围绕所述隔离罩旋转对称排布。6.根据权利要求1所述的低温等离子体金属活化装置，其特征在于，还包含防尘盖，所述防尘盖置于外壳第一开孔上面，盖住外壳第一开孔。7.根据权利要求1所述的低温等离子体金属活化装置，其特征在于，所述人机交互单元固定于外壳上表面；所述人机交互单元包括触摸屏与红外开关；所述触摸屏与所述外壳上表面用螺丝固定，所述触摸屏用于控制所述低温等离子体金属活化装置开始或停止工作，
以及显示所述低温等离子体金属活化装置工作时长及等离子强度大小；所述红外开关穿过所述外壳第二开孔，所述红外开关中部与第二开孔密封固定，红外开关用于控制低温等离子体金属活化装置开始或停止工作；所述触摸屏与控制单元电连接；所述红外开关与所述触摸屏电连接。

技术总结

本发明公开了一种低温等离子体金属活化装置，包括：外壳、电源模块、控制单元、人机交互单元、升降台、隔离罩和至少2个压电变压器。电源模块、控制单元、升降台和压电变压器置于外壳内部。隔离罩开有置物槽，槽用于放置待活化的金属。升降台与压电变压器连接，用于控制压电变压器上下移动。人机交互单元用于控制低温等离子体金属活化装置工作，以及显示装置工作时长与等离子体强度。控制单元控制压电变压器产生高电压，高电压通过隔离罩击穿空气，产生低温等离子体用于活化金属，消除金属表面细菌及氧原子。本发明可以提高低温等离子体金属活化装置的操作便捷性、提高效率，以及降低装置体积与成本。体积与成本。体积与成本。