一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置

摘要

本发明提供一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置，涉及材料表面处理技术领域，包括喷枪本体、开关、充电模块、锂离子电池、调档按钮、降压模块、风扇、硬件系统模块、触控屏、放电电极，锂离子电池驱动ZVS模块和降压模块，通过触控屏调控IGBT触发脉冲的频率、占空比，改变ZVS输出的交流电压，ZVS输出的交流电压经高频高压变压器升高，在高频高压变压器的输出端串联一个二极管、并联一个电容进行整流，使放电电极产生稳定、高强度的直流电弧；放电电弧的强度、弧长可由触控屏、调档按钮调控，从而达到人们理想处理材料表面的效果，并且该装置具有节能环保、成本低、可手持、操作简单、可靠性高、体积小等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，具体为一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置。

背景技术

材料的表面性能经常是决定其使用性能和寿命的重要因素，在形式多样的提高材料表面耐磨损、改性、刻蚀等以及其它特种性能的处理改性方法中，空气直流电弧处理材料表面的方法可以改善材料表面能较低、表面粘接性差、亲水性差、电学性能差等缺点。空气直流电弧产生的空气等离子体具有低温、高电离度、高密度、活性粒子分布均匀等特点且空气等离子体主要包含氧离子、氮离子等，经空气直流电弧处理后，材料表面产生大量含氮、含氧等活性基团，这些活性基团使材料表面得到活化、增加了附着力，提高了亲水性等，而且空气直流电弧处理过的物体表面清洁度高、去除了油脂、添加剂等成分。

中国专利《一种等离子弧热处理强化工艺》(申请号：201110433952.9，授权公开号：CN102560055A，授权公开日：2012.07.11)公开了一种等离子弧热处理强化工艺，该装置产生的是一种高温、高能量密度的直流电弧，能够有效对耐高温材料表面进行硬化、氮化等处理，使材料表面达到硬化层厚、表面离子氮化等效果。但该装置不能对耐热性差的材料表面进行处理，仅适用于耐高温的材料，所以该装置具有功能单一的缺点。

中国专利《一种带多孔介质的刷状低温等离子体射流》(申请号：201620323226.X，授权公开号：CN205726632U，授权公开日：2016.11.23)公开了一种带多孔介质的刷状低温等离子体射流装置，该装置在高电压脉冲作用下，多孔绝缘介质的孔道内电离成等离子体并形成射流，虽然该装置在长方形的多孔绝缘介质能够大面积的处理材料表面，提高了处理效率，但是增大了装置体积，导致装置的移动空间受到限制，从而对一些材料的边角表面处处理效果不佳。

因此，如何能创造一种适用范围广泛、处理效果明显、处理面积大、处理装置便于携带、灵活处理材料边角表面处的装置是目前急需解决的问题，基于此，本发明设计了一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置，以解决上述问题，并且该装置具有节能环保、成本低、可手持、操作简单、可靠性高、体积小等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置，包括放电电极、喷枪本体、触控屏3、硬件系统模块、降压模块、风扇、锂离子电池、充电模块、调档按钮和开关，所述放电电极安装在喷枪本体的输出端，所述锂离子电池与充电模块设置在喷枪本体的下端，且锂离子电池与充电模块电性连接，所述降压模块与风扇、锂离子电池以及调档按钮之间分别通过导线连接，所述硬件系统模块与放电电极、锂离子电池、开关以及触控屏之间分别通过导线连接，所述硬件系统模块还包括IGBT、ZVS模块、高频高压变压器和脉冲信号发生器，所述降压模块通过调档按钮控制，且可输出多个档位的电压。

优选的，所述喷枪本体是由塑料制成。

优选的，所述锂离子电池电压为15V。

优选的，所述的放电电极为圆柱金属裸电极，直径为1mm。

优选的，所述的硬件系统模块由触控屏调控。

优选的，所述IGBT的输出脉冲频率在100Hz～1000Hz之间，占空比0.1～1，方波直流电压10V开断；所述ZVS模块输出脉冲调制频率30kHz～50kHz自适应，工作电压为直流12V～30V；所述高频高压变压器的变比为1:200。

优选的，所述降压模块的电压档位包括10V，7V和5V。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过脉冲信号发生器产生直流方波信号驱动IGBT，触控屏显示调控脉冲信号的频率、占空比，通过改变频率和占空比的大小改变输出的直流方波信号，直流电压作用于ZVS，ZVS产生高频交变电压，通过高频高压变压器升压，在高频高压变压器的输出端串联一个二极管、并联一个电容在与放电电极相连接，从而使放电电极能够产生稳定、高强度的直流电弧；

通过调档按钮控制降压模块输出三个不同的电压值来驱动风扇，通过输出电压的大小来改变风扇的风速，风速的大小可以改变电弧的弧长；降压模块输出电压最大值使风扇的风速达到最大，此时气体流速将直流电弧的长度吹至最长且不被吹熄；因此，使用者可以根据实际情况对触控屏和调档按钮进行调控，改变输出直流电弧的强度、弧长，达到理想的处理效果。

此外，利用模块化的结构，使装置体积小、重量轻、易手持、易携带、实用性增强，解决了现有装置的功能单一、体积大、操作繁杂、不易手持、对边角表面处处理效果不佳等问题。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明硬件电路控制系统结构示意图；

图3为本发明一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置处理金属刀片表面图；

图4为本发明一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置处理塑料盖表面的效果图；

图5为本发明一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置处理PCB板表面图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-放电电极，2-喷枪本体，3-触控屏，4-硬件系统模块，5-降压模块，6-风扇，7-锂离子电池，8-充电模块，9-调档按钮，10-开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种手持式脉冲调制高压直流空气等离子体刷装置，包括放电电极1、喷枪本体2、触控屏3、硬件系统模块4、降压模块5、风扇6、锂离子电池7、充电模块8、调档按钮9和开关10，放电电极1安装在喷枪本体2的输出端，锂离子电池7与充电模块8设置在喷枪本体2的下端，且锂离子电池7与充电模块8电性连接，降压模块5与风扇6、锂离子电池7以及调档按钮9之间分别通过导线连接，硬件系统模块4与放电电极1、锂离子电池7、开关10以及触控屏3之间分别通过导线连接，硬件系统模块4还包括IGBT、ZVS模块、高频高压变压器和脉冲信号发生器，降压模块5通过调档按钮9控制，且可输出多个档位的电压。

其中，喷枪本体2是由塑料制成。

其中，锂离子电池7电压为15V。

其中，放电电极1为圆柱金属裸电极，直径为1mm。

其中，硬件系统模块4由触控屏3调控。

其中，IGBT的输出脉冲频率在100Hz～1000Hz之间，占空比0.1～1，方波直流电压10V开断；ZVS模块输出脉冲调制频率30kHz～50kHz自适应，工作电压为直流12V～30V；高频高压变压器的变比为1:200。

其中，降压模块5的电压档位包括10V，7V和5V，最大档位时风扇6的风速最大，放电电极1的直流电弧最长，且不会吹熄。

本实施例的一个具体应用为：本装置的充电模块8可对锂离子电池7进行充电，锂离子电池7驱动ZVS模块和降压模块5，通过触控屏3调控触发IGBT脉冲的频率、占空比，改变ZVS输出的交流电压，ZVS输出的交流电压经高频高压变压器将电压升高，在高频高压变压器的输出端串联一个二极管、并联一个电容再与放电电极1相连接，从而使放电电极1能够产生稳定、高强度的直流电弧；

在对塑料盖表面进行处理：按下开关10，在触控屏3上输入频率50Hz、占空比20％，点击屏幕上的红色按钮，将调档按钮9调至中间，此时，放电电极1产生直流电弧，产生的电弧直接处理塑料盖，处理时间为一分钟，处理过的塑料盖的亲水性和清洁度得到明显提高；

对金属铜表面进行处理：按下开关10，在触控屏3上输入频率50Hz、占空比30％，点击屏幕上的红色按钮，将调档按钮9调至中间，此时，放电电极产生直流电弧，产生的电弧直接处理铜表面，处理时间为一分钟，处理后的铜表面进行测试，与没被处理的铜表面对比，亲水性明显提高、表面附着力增强，解决了喷涂、粘接性差等问题；

对PCB板表面进行处理：按下开关10，在触控屏3上输入频率50Hz、占空比20％，点击屏幕上的红色按钮，将调档按钮9调至最上面，此时，放电电极产生直流电弧，产生的电弧直接处理PCB板表面，处理时间为一分钟，对处理后的铜表面进行测试，与没被处理的PCB板对比，焊锡性明显增强、表面清洁度提高，解决了不易焊锡等问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。