本发明涉及一种锁相高频热合机。 目前，用于生产塑革、塑膜制品的高频热合机是由大功率电子管自激振荡器产生电场，利用塑料介质在高频电场作用下产生热量，再加以机械压力成形的。通常，高频热合机的输出功率以KW级以上，其振荡基频选取ICE.CISPR（11）规定的工科医ISM频率。由于工件熔焊精度和热合质量均须直视操作，加上热合大型工件和复杂工件的需要，热合机头无法设置电磁屏蔽，故高频电磁波辐射很强，而一般高频大功率自激振荡器均采用电感电容或腔体为选频元件组成谐振回路，因此频稳度差、所占频带宽、并且谐波含量高，尤其是工件介质等效阻抗直接或间接地成为高频振荡器谐振回路的一部分，工件尺寸、介质材料的不同可使谐振参数急剧改变，使振荡频率产生较大的偏移，超出ISM频率规定的带宽容限，干扰相邻频道的电信设备，另外，由于传统的高频热合机因高压电源仅经整流而未滤除工频交流成份，从而产生工频调幅干扰，高频振荡波形断续起伏，峰值虽然很高，介质热合单位时间吸收的平均电功率却不高，热合熔焊时间长，功耗大，而且随着高频载波辐射对周围环境产生强烈的电磁干扰。因此，现有的高频热合机不仅对周围环境干扰很大，而且自身功效较低。
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而设计一种锁相高频热合机，从而稳定高频加热振荡频率，减小带宽、抑制介质热合振荡频率偏移邻频干扰，实现窄带跟踪滤波，滤除谐波辐射能量;同时还抑制工频调制进一步减小电磁干扰，缩短热合熔焊时间，获得较高的热合功效。
本发明的技术解决方案是，一种锁相高频热合机，它包括电子管高频大功率振荡器（7），电源（9）和热合机构（10），本发明的要点是在电子管高频大功率振荡（7）的输入端接有一个由双向开关（5）驱动的机电调谐伺服机构（6），双向开关（5）输入端连接到环路滤波器（4）的输出端，环路滤波器（4）输入端与鉴频鉴相器（3）输出端相连，基准晶振（1）与鉴频鉴相器（3）的一个输入端之间接有分频器（2），鉴频鉴相器（3）的另一输入端与电子管高频大功率振荡器（7）的输出端之间接有分频器（8）。
本发明地机电调谐伺服机构（6）由蝶形空气介质可变电容器（15），可逆微电机（11），传动齿轮（12，13）组成，可逆微电机（11）电极接于双向开关（5）的输出端，传动齿轮（12）设在可逆微电机机轴上，蝶形空气介质可变电容器（15）接在电子管高频大功率振荡器（7）的谐振回路上，传动齿轮（13）设在该可变电容器的动片轴上，传动齿轮（13）用双片良导体制成，该传动齿轮边缘设有磁感应阻尼卡（14），该传动齿轮上设有消除齿隙的加载弹簧（16）。
本发明的电源（9）的桥式整流输出端接有π型储能低通滤波网络，电子管灯丝变压器B2次级中心抽头或跨接电阻取中心点接在π型储能低通网络输出端上。
以下将结合附图（实施例）对本发明作进一步的详述。
图1为本发明的电路原理方框图。
图2为本发明机电调谐伺服机构（6）的结构示意图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为本发明电源（9）的线路图。
图5为本发明实施例的电原理图。
参照图1、图2、图3，基准晶振（1）输出的参考信号经分频器（2）后加至鉴频鉴相器（3）的一个输入端，鉴频鉴相器（3）的另一个输入端接收来自电子管高频大功率振荡器（7）的输出信号，鉴频鉴相器（3）对输入的两个信号进行频率/相位的比较后，向环路滤波器（4）输出一个误差信号，由环路滤波器（4）滤除基带噪声和高频杂波干扰，以保持良好的环路动态特性，从环路滤波器（4）输出的信号控制双向开关（5）驱动对机电调谐伺服机构（6）中的可逆微电机（11）转动，带动设置在其机轴上的传动齿轮（12），传动齿轮（12）再传动与之啮合的传动齿轮（13），传动齿轮（13）则设置在高频大功率振荡器（7）谐振回路上的蝶形空气介质电容器（15）的动片轴上，因而机电调谐伺服机构（6）能实时牵引高频大功率振荡器（7）跟踪输入信号频率和相位的变化。为了更好实现机电耦合调谐，达到电压/频率变换，完成环路VCO功能，本发明的传动齿轮（13）采用双片良导体制成，该齿轮设置了加载弹簧（16）以消除齿隙回差，这样，才能使该齿轮在传动齿轮（12）正、反转动时与之紧密啮合而不致产生齿间脱空现象。而磁感应阻尼卡（14）的设置，则是利用涡流配合制动机电调谐运动惯量，使蝶形空气介质电容器（15）调谐至锁定频率平衡位置立即停止。
当鉴频鉴相器（3）的两个输入信号的相位差∮（t）＝0时，鉴频鉴相器（3）的输出为零，空气介质电容器（15）调谐于高频大功率振荡器（7）的中心频率fo，其频稳度仅由基准晶振（1）给定，环路处于锁定状态，此时，双向开关（5）双向都截止，可逆微电机停止转动。当∮（t）≠0时，鉴频鉴相器（3）输出的误差信号经环路滤波器（4）控制双向开关（5），使其对应的一向导通，再由可逆微电机（11）传动可变电抗元件，使之保持相位同步，重新使环路处于锁定状态。
加热工况改变，当∮（t）＜或＞2π时，热合振荡频率fo偏移产生频差，鉴频鉴相器（3）具有很宽的捕获失谐频率范围，输出差拍频率升高，误差信号电压脉冲占空比减小，双向开关（5）迅速控制机电调谐伺服机构（6），使高频大功率振荡器（7）向减小频差方向变化，迫使振荡输出信号频率向输入信号频率靠拢，差拍频率越来越低，直至完全消除频差而被锁定。当频差为零时，表明高频大功率振荡器（7）输出频率fo正确无误，环路自动转入锁相控制。
参照图4，本发明电源（9）的整流输出端接有一个由电感、电容以及电阻组成的π型储能低通滤波网络，以滤除工频交流成分，并在振荡管灯丝变压器副边线圈中心轴头接于π型低通滤波网络的输出端上，以抵消工频交流分量，使电子管高频大功率振荡器（7）的高频输出电压为连续等幅波，从而提高介质加热吸收功率，缩短热合熔焊时间，减小功耗，同时减小电磁干扰强度，并促进锁相环路稳定工作。
图5则为本发明的一个实施例。
其中双向开关（5）由与非门G1、G2，三极管BG1、BG2和电阻R1、R2组成，该开关电路其有较高的开关速度，因此能较好的适应误差信号脉冲的变化。
电子管高频大功率振荡器（7）输出电路采用了电感临界耦合复合输出回路，使振荡有源器件与等效负载阻抗得到最佳匹配，以获取最大输出功率，由于蝶形空气介质可变电容器（15）在输出回路实时相控调谐，环路始终跟踪输入信号频率与相位的变化，而环路滤波器（4）的低通特性只允许输入信号附近的频率成分通过，因此，锁相环路能在很宽的频率范围内实现窄带滤波，高度稳定振荡基波中心频率，抑制谐波的产生。
本发明线路中的主要器件大都采用集成电路，具有较高的性能价格比，而且容易实施。根据本发明制造的锁相高频热合机，加热振荡频率稳定，热合熔焊时间短，热合功效高，而且对外界的电磁干扰很小。