一种低温等离子体发生器
1.本实用新型实施例涉及等离子体领域，尤其涉及一低温等离子体发生器。
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。等离子体对生物体的作用也主要是通过这些杀菌成分从分子层面上对生物体的综合作用来实现。尽管目前人们对其中一些低温等离子体中的杀菌成分与生物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、材料改性等多个方面。
3.由于低温等离子体的性质是由高压电源类型、电极构成、工作气体、电气参数等多种因素决定，因此不同的等离子体发生装置具有不同含量和比例的等离子体成分，其作用于细菌时产生的灭菌效果也有差异。等离子体发生器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发生器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、灭菌效果强的低温等离子体装置满足不同产品的杀菌活化等需求，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.本实用新型实施例提供了一低温等离子体发生器，以解决现有技术中的低温等离子体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发生器，所述一种低温等离子体发生器包括：电池、人机交互单元、控制单元、压电变压器和隔离罩；
7.所述电池的正极与所述人机交互单元的第一输入端电连接，所述电池的负极与所述人机交互单元的第二输入端电连接；
8.所述人机交互单元的第一输出端与所述控制单元的第一输入端电连接；所述人机交互单元的第二输出端与所述控制单元的第二输入端电连接；所述人机交互单元的第三输入端与所述控制单元的第一输出端电连接；所述人机交互单元用于当需要产生低温等离子体时控制所述控制单元工作，以及显示所述控制单元工作时长与电流、电压大小；
9.所述控制单元的第二输出端与所述压电变压器的第一输入端电连接；所述控制单元的第三输出端与所述压电变压器的第二输入端电连接；所述隔离罩置于所述压电变压器前端部，用于隔离所述压电变压器产生的高电压；
10.所述压电变压器产生的高电压用于击穿空气，产生低温等离子体。
11.本实用新型实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
12.本实用新型实施例中，低温等离子体发生器仅用电池供电，无需外接电源，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发生器工作的时间长度及工作的电流与电压大小。本实用新型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。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。本实用新型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，本实用新型实施例可以提高低温等离子体发生装置的操作便捷性及提高输出效率。
附图说明
13.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。
14.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。
15.图1是本实用新型实施例所提供的一低温等离子体发生器装置的结构示意图；
16.图2是本实用新型实施例所提供的人机交互单元的结构示意图；
17.图3是本实用新型实施例所提供的控制单元的电路示意图；
具体实施方式
18.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。
19.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。
20.本实用新型实施例提供了一种低温等离子体发生器。参见图1，图1是本实用新型实施例所提供的一低温等离子体发生器的结构示意图。由图1可知，本实用新型实施例提供的低温等离子体发生器，主要包括：电池11、人机交互单元12、控制单元13、压电变压器14和隔离罩15；
21.所述电池11的正极与所述人机交互单元12的第一输入端电连接，所述电池11的负极与所述人机交互单元12的第二输入端电连接；电池11用于给整个装置供电。可选地，电池11可以是纽扣电池或可充电电池等，电池类型可以根据需要自行选取。
22.所述人机交互单元12的第一输出端与所述控制单元13的第一输入端电连接；所述人机交互单元12的第二输出端与所述控制单元13的第二输入端电连接；所述人机交互单元12的第三输入端与所述控制单元13的第一输出端电连接；所述人机交互单元12用于当需要产生低温等离子体时控制所述控制单元13工作，以及显示所述控制单元13工作时长与电
流、电压大小；
23.所述控制单元13的第二输出端与所述压电变压器14的第一输入端电连接；所述控制单元13的第三输出端与所述压电变压器14的第二输入端电连接；所述隔离罩15置于所述压电变压器14前端部，用于隔离所述压电变压器14产生的高电压；
24.进一步地，本实用新型实施例对人机交互单元12结构进行了解释，参见图2，图2是本实用新型实施例所提供的人机交互单元的结构示意图。如图2所示，所述人机交互单元12包括：触摸按钮121、电压转换电路122和触摸屏123；
25.所述触摸按钮121与所述电压转换电路122连接；所述触摸屏123与所述电压转换电路122连接；所述电压转换电路122的第一输入端为所述人机交互单元12的第一输入端，所述电压转换电路122的第二输入端为所述人机交互单元12的第二输入端；所述触摸屏123的输入端为所述人机交互单元12的第三输入端；所述电压转换电路122的第一输出端为所述人机交互单元12的第一输出端；所述电压转换电路122的第二输出端为所述人机交互单元12的第二输出端；
26.进一步地，本实用新型实施例对控制单元13的电路示意图进行了解释，参见图3，图3是本实用新型实施例所提供的一种控制单元的电路示意图。如图3所示，所述控制单元13包括主控模块131、信号驱动与检测电路132。
27.所述主控模块131的第一输入端为所述控制单元13的第一输入端；所述信号驱动与检测电路132第二输入端为所述控制单元13的第二输入端；所述主控模块131的第一输出端为所述控制单元13的第一输出端；所述信号驱动与检测电路132的第一输出端为所述控制单元13的第二输出端；所述信号驱动与检测电路132的第二输出端为所述控制单元13的第三输出端；所述主控模块131的第二输出端与所述信号驱动与检测电路132的第四输入端电连接；所述主控模块131的第二输入端与所述信号驱动与检测电路132的第六输出端电连接；所述主控模块131的第三输入端与所述信号驱动与检测电路132的第七输出端电连接；其中，主控模块可以是mcu，可以是dsp或其他单片机。
28.进一步地，继续参见图2人机交互单元的结构示意图，所述电压转换电路122包括：第一电源芯片、第二电源芯片和第一端子；
29.所述第一电源芯片第三输入端与触摸按钮电连接；所述第一电源芯片第一输出端与触摸屏及第二电源芯片第四输入端电连接；所述第一电源芯片第一输出端与第一端子第一端电连接；所述第二电源芯片第二输出端与第一端子第二端电连接；所述第一端子第一端为人机交互单元第一输出端；所述第一端子第二端为人机交互单元第二输出端；
30.进一步地，继续参见图3控制单元的电路示意图，所述信号驱动与检测电路132包括：逻辑芯片、驱动芯片、第一放大器、第二放大器、开关管芯片、电流检测芯片、电压检测芯片和第二端子；
31.所述逻辑芯片的输入端与所述主控模块的第二输出端电连接，所述逻辑芯片的输出端与所述驱动芯片的第一输入端电连接，所述驱动芯片的参考输入端接入参考电压信号，所述驱动芯片的第一输出端与所述第一放大器的第一输入端电连接，所述第一放大器的第二输入端与所述第一放大器的输出端电连接，所述第一放大器的输出端和所述开关管芯片的第九输入端电连接，所述驱动芯片的第二输出端与所述第二放大器的第一输入端电连接，所述第二放大器的第二输入端与所述第二放大器的输出端电连接，所述第二放大器
的输出端和所述开关管芯片的第十输入端电连接；所述开关管芯片的第八输入端为信号驱动与检测电路第二输入端；所述开关管芯片的第一输出端与所述第二端子第一端及所述电流检测芯片输入端电连接；所述开关管芯片的第二输出端与所述第二端子第二端及所述电压检测芯片输入端电连接；所述第二端子第一端为信号驱动与检测电路的第一输出端；所述第二端子第二端为信号驱动与检测电路的第二输出端；其中，开关管芯片可以由mosfet、igbt、三极管一种或几种构成，优选的是mosfet。
32.具体地，操作人员通过低温等离子体发生器人机交互单元的触摸按钮控制电压转换电路工作。电压转换电路接收到触摸按钮信号后，第一电源芯片将电池电压转换成3.3v直流电，并为第二电源芯片、控制单元的主控模块、逻辑芯片、第一放大器、第二放大器、电流检测芯片及电压检测芯片供电。第二电源芯片得到3.3v电压后，输出20-24v直流电压，为开关管芯片供电。主控模块得到电源后，开始执行内部程序，首先读取信号驱动与检测电路的电流检测芯片与电压检测芯片的输出信号，然后输出3.3v脉冲控制信号，3.3v脉冲控制信号经逻辑芯片后变成5v脉冲控制信号，5v脉冲控制信号经过驱动芯片后，变成两路5-7v互补的脉冲控制信号，两路5-7v互补的脉冲控制信号经过第一放大器与第二放大器后，增加了驱动能力，然后控制开关管芯片中的两个开关管工作，产生24v高频电压信号，驱动压电变压器工作，压电变压器输出高压，然后击穿空气，产生低温等离子体，同时主控模块继续读取信号驱动与检测电路的电流检测芯片与电压检测芯片的输出信号，根据反馈信号对3.3v脉冲控制信号进行频率与占空比调节，从而实现低温等离子体发生器的输出功率闭环控制。因为压电变压器产生的是高电压，所以增加了隔离罩进行安全隔离。
33.该实施例未详细描述的部分，可以参照图1-图3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。
34.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发生器，其特征在于，包括：电池、人机交互单元、控制单元、压电变压器和隔离罩；所述电池的正极与所述人机交互单元的第一输入端电连接，所述电池的负极与所述人机交互单元的第二输入端电连接；所述人机交互单元的第一输出端与所述控制单元的第一输入端电连接；所述人机交互单元的第二输出端与所述控制单元的第二输入端电连接；所述人机交互单元的第三输入端与所述控制单元的第一输出端电连接；所述人机交互单元用于当需要产生低温等离子体时控制所述控制单元工作，以及显示所述控制单元工作时长、电流与电压大小；所述控制单元的第二输出端与所述压电变压器的第一输入端电连接；所述控制单元的第三输出端与所述压电变压器的第二输入端电连接；所述隔离罩置于所述压电变压器前端部，用于隔离所述压电变压器产生的高电压。2.根据权利要求1所述的低温等离子体发生器，其特征在于，所述人机交互单元包括：触摸按钮、电压转换电路和触摸屏；所述触摸按钮与所述电压转换电路连接；所述触摸屏与所述电压转换电路连接；所述电压转换电路的第一输入端为所述人机交互单元的第一输入端，所述电压转换电路的第二输入端为所述人机交互单元的第二输入端；所述触摸屏的输入端为所述人机交互单元的第三输入端；所述电压转换电路的第一输出端为所述人机交互单元的第一输出端；所述电压转换电路的第二输出端为所述人机交互单元的第二输出端。3.根据权利要求1所述的低温等离子体发生器，其特征在于，所述控制单元包括：主控模块、信号驱动与检测电路；所述主控模块的第一输入端为所述控制单元的第一输入端；所述信号驱动与检测电路第二输入端为所述控制单元的第二输入端；所述主控模块的第一输出端为所述控制单元的第一输出端；所述信号驱动与检测电路的第一输出端为所述控制单元的第二输出端；所述信号驱动与检测电路的第二输出端为所述控制单元的第三输出端；所述主控模块的第二输出端与所述信号驱动与检测电路的第四输入端电连接；所述主控模块的第二输入端与所述信号驱动与检测电路的第六输出端电连接；所述主控模块的第三输入端与所述信号驱动与检测电路的第七输出端电连接。4.根据权利要求2所述的低温等离子体发生器，其特征在于，所述电压转换电路包括：第一电源芯片、第二电源芯片和第一端子；所述第一电源芯片第三输入端与触摸按钮电连接；所述第一电源芯片第一输出端与触摸屏及第二电源芯片第四输入端电连接；所述第一电源芯片第一输出端与第一端子第一端电连接；所述第二电源芯片第二输出端与第一端子第二端电连接；所述第一端子第一端为人机交互单元第一输出端；所述第一端子第二端为人机交互单元第二输出端。5.根据权利要求3所述的低温等离子体发生器，其特征在于，所述信号驱动与检测电路包括：逻辑芯片、驱动芯片、第一放大器、第二放大器、开关管芯片、电流检测芯片、电压检测芯片和第二端子；所述逻辑芯片的输入端与所述主控模块的第二输出端电连接，所述逻辑芯片的输出端与所述驱动芯片的第一输入端电连接，所述驱动芯片的参考输入端接入参考电压信号，所述驱动芯片的第一输出端与所述第一放大器的第一输入端电连接，所述第一放大器的第二
输入端与所述第一放大器的输出端电连接，所述第一放大器的输出端和所述开关管芯片的第九输入端电连接，所述驱动芯片的第二输出端与所述第二放大器的第一输入端电连接，所述第二放大器的第二输入端与所述第二放大器的输出端电连接，所述第二放大器的输出端和所述开关管芯片的第十输入端电连接；所述开关管芯片的第八输入端为信号驱动与检测电路第二输入端；所述开关管芯片的第一输出端与所述第二端子第一端及所述电流检测芯片输入端电连接；所述开关管芯片的第二输出端与所述第二端子第二端及所述电压检测芯片输入端电连接；所述第二端子第一端为信号驱动与检测电路的第一输出端；所述第二端子第二端为信号驱动与检测电路的第二输出端。
技术总结
本实用新型公开了一种低温等离子体发生器，包括：电池、人机交互单元、控制单元、压电变压器和隔离罩。电池与人机交互单元和控制单元顺序连接，为整个发生器供电。人机交互单元用于当需要产生低温等离子体时控制所述控制单元工作，以及显示控制单元工作时长、电流及电压大小。控制单元与压电变压器电连接，控制单元产生高频变化电压驱动波形，用于控制压电变压器产生高电压，高电压通过隔离罩击穿空气，从而产生低温等离子体。本实用新型可以提高低温等离子体发生装置的操作便捷性、提高效率，以及降低装置体积与成本。以及降低装置体积与成本。以及降低装置体积与成本。
