Anwendung von Einzelchip -Mikrocomputer im piezoelektrischen Keramikwandler

Piezoelektrische Keramikkann elektrostriktive Effekte unter der Wirkung des alternierenden elektrischen Feldes erzeugen. Piezoelektrische Keramik -Ultraschallwandler können unter der Wirkung des alternierenden elektrischen Feldes Vibrationen erzeugen und während der Resonanz starke Ultraschallwellen erzeugen. Da piezoelektrische Keramik kapazitive Geräte in den Fütterungsschaltungen von piezoelektrischen Keramik -Ultraschallwandler sind, werden häufig Induktoren und piezoelektrische Keramik verwendet, um eine LC -Resonanzkreislauf zu bilden. Für solche LC -Resonanz -Fütterungsschaltungen gehört die Resonanzfrequenz zu piezoelektrischen Schaltungen. Der äquivalente Kapazitätswert des Keramiks, der Induktivitätswert, der Amplifikationsfaktor des Transistors, der Betriebspunkt des Verstärkers, der Rückkopplungskoeffizient und die Betriebstemperatur werden bestimmt. Da der piezoelektrische Keramikwandler mit einer nominalen Resonanzfrequenz von 28 kHz eine große Dispersion aufweist, liegt seine Resonanzfrequenz im Allgemeinen im Bereich von 26 bis 32 kHz und die Halbbreite des Formanten im Allgemeinen weniger als 200 Hz. Daher wird die LC -Resonanzschaltung als piezoelektrische Keramik -Ultraschallwelle verwendet. Es gibt die folgenden Probleme in derpiezoelektrischer Wandlerring: Erstens ist die Schaltungseinstellung schwierig.

Es ist notwendig, eine Vielzahl von Parametern anzupassen, damit der Wandler am Resonanzpunkt funktioniert, z. Zweitens sind die Komponentenmerkmale hoch, wie zum Beispiel der Transistor. Die Vergrößerung muss gescreent werden, und die passende Induktivität des Wertfehlers sollte nicht zu groß sein. Der dritte ist, dass der Betrieb instabil ist, die Änderung der Umgebungstemperatur dazu führt Prozesse von piezoelektrischen Keramik -Ultraschallwandlern, die der Massenproduktion nicht förderlich sind. Die Verwendung von Single-Chip-Steuerungstechnologie kann diese Probleme sehr leicht lösen. Der PIC16C712 -Mikrocontroller, die PWM -Technologie und die Frequenzumwandlungstechnologie werden verwendet, um den piezoelektrischen Keramik -Ultraschall -Wandler -Fütterungskreis zu entwerfen. Das Programm funktioniert gut in der tatsächlichen Produktion.

PIC16C712 ist ein 8-Bit-Hochleistungs-Single-Chip-Mikrocomputer, der von Microchip Company in den USA hergestellt wird. Es läuft schnell. Wenn die Schwingungsfrequenz 20 MHz beträgt, beträgt ein Maschinenzyklus 200 ns. Auf dem Chip befinden sich vier 8-Bit-A/D-Wandler, einen Eingangs-/Vergleichsausgang/PWM-Impulsbreitenmodulierte Ausgang (IE-CCP-Modul). das zeigt den Fütterungskreis derPiezo -KeramikringUltraschallwandler, der vom Single-Chip-Mikrocomputer gesteuert wird. Das CCP-Modul des PIC16C712-Single-Chip-Mikrocomputers ist auf den PWM-Ausgangsmodus eingestellt. Als Oszillationssignalquelle des Wandlers übergibt das Ausgangssignal das TIP122 Darlington Power Rohr. Hochfrequenztransformator T1-Ausgang und Hochfrequenzspannung werden auf den piezoelektrischen Keramik-Ultraschallwandler geladen, so dass der Wandler eine Oszillation erzeugt, wenn die Ausgangsfrequenz des PWM Frequenztransformator ist der größte. Der Widerstand des Probenahmes-Rückkopplungswiderstands RF beträgt 0,05 Ohm und der Strom, der durch den Primär des Hochfrequenztransformators T1 fließt A und der Differentialbetrieb wird durchgeführt. Der Verstärker IC2 wird verstärkt und die gefilterte Spannung liegt im Bereich von 0,75 V bis 3,0 V.

Dieses Signal wird als Feedback -Signal -VR verwendet und wird vom RA2 -Pin des PIC16C712 eingegeben (dieser Pin ist der analoge AN2 -Eingang). Dies ist ein Close -Loop -Steuerungssystem. Wenn das CCP -Modul des PIC16C712 im PWM -Modus betrieben wird, verfügt der PIC16C712 über vier spezielle Funktionsregister TMR2, PR2, CCPR1L und CCP1CON, um die Periode und die Impulsbreite des PWM -Ausgangsimpulses zu steuern. Die Periode des PWM-Ausgangsimpulssignals wird durch die folgende Formel bestimmt: PWM-Signalperiode = [(PR2) + 1] × 4 × TOSC × (TMR2 Vorabteilte Frequenz). -Die Frequenz kann auf 1: 1 eingestellt werden. Durch Ändern des Wertes des PR2 -Registers kann die Schwingungszeit des PWM -Ausgangssignals geändert werden, und die Signalfrequenz wird sich ebenfalls ändern. im Bereich von 26 kHz bis 32 kHz. Um die Frequenz des PWM -Signals zu aktivieren, um die Resonanzfrequenz der zu sperrenPiezo -KeramikmaterialDas Folgende kann verwendet werden. Eine Methode der Frequenz Sweep, um den Resonanzfrequenzpunkt zu bestimmen.