تطبيق حاسوب صغير ذو شريحة واحدة في محول الطاقة الخزفي الكهرضغطي

يمكن للسيراميك الكهرضغطي أن ينتج تأثيرات كهربائية تحت تأثير المجال الكهربائي المتناوب. يمكن لمحولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية الخزفية الكهرضغطية أن تولد اهتزازًا تحت تأثير المجال الكهربائي المتناوب، ويمكن أن تولد موجات فوق صوتية قوية أثناء الرنين. نظرًا لأن السيراميك الكهرضغطي عبارة عن أجهزة سعوية في دوائر التغذية لمحول الطاقة بالموجات فوق الصوتية الخزفي الكهرضغطي، فغالبًا ما تستخدم المحاثات والسيراميك الكهرضغطي لتشكيل دائرة رنين LC. بالنسبة لدوائر التغذية الرنانة LC، ينتمي تردد الرنين إلى الدوائر الكهرضغطية. يتم تحديد قيمة السعة المكافئة للسيراميك، وقيمة الحث، وعامل تضخيم الترانزستور، ونقطة التشغيل لدائرة مكبر الصوت، ومعامل التغذية المرتدة، ودرجة حرارة التشغيل. نظرًا لأن محول الطاقة الخزفي الكهروإجهادي بتردد الرنين الاسمي 28 كيلو هرتز له تشتت كبير، فإن تردد الرنين الخاص به يتراوح عمومًا بين 26-32 كيلو هرتز، ونصف عرض الصياغة عمومًا أقل من 200 هرتز. لذلك، يتم استخدام دائرة الرنين LC كموجة فوق صوتية من السيراميك الكهرضغطي. هناك المشاكل التالية في حلقة محول الطاقة الكهرضغطية : أولاً، تعديل الدائرة أمر صعب. 

من الضروري ضبط مجموعة من المعلمات لجعل محول الطاقة يعمل عند نقطة الرنين، مثل ضبط نقطة العمل ومعامل التغذية المرتدة. ثانيا، خصائص المكونات عالية، مثل الترانزستور. يجب فحص التكبير، ويجب ألا يكون الحث المطابق لخطأ القيمة كبيرًا جدًا؛ والثالث هو أن العملية غير مستقرة، وتغيير درجة الحرارة المحيطة سوف يتسبب في انحراف تردد الرنين عن نقطة الرنين، ويتسبب تآكل محول الطاقة في تغيير كتلته، بحيث يتغير تردد الرنين؛ وتؤدي هذه المشاكل إلى عمليات إنتاج معقدة لمحولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية الخزفية الكهرضغطية، والتي لا تساعد على الإنتاج الضخم. إن استخدام تكنولوجيا التحكم بالشريحة الواحدة يمكن أن يحل هذه المشكلات بسهولة بالغة. يتم استخدام المتحكم الدقيق PIC16C712 وتقنية PWM وتكنولوجيا تحويل التردد لتصميم دائرة تغذية محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية الخزفية الكهرضغطية. المخطط يعمل بشكل جيد في الإنتاج الفعلي.

PIC16C712 هو حاسوب صغير ذو شريحة واحدة عالي الأداء 8 بت تم إنتاجه بواسطة شركة MICROCHIP في الولايات المتحدة. إنه يعمل بسرعة. عندما يكون تردد التذبذب 20 ميجاهرتز، تكون دورة الآلة الواحدة 200ns. هناك أربعة محولات A/D 8 بت على الشريحة، مدخل التقاط واحد/مقارنة الإخراج/إخراج معدل بعرض النبض PWM (أي وحدة CCP). مما يدل على دائرة التغذية لل محول طاقة بالموجات فوق الصوتية بحلقة سيراميك بيزو يتم التحكم فيه بواسطة كمبيوتر صغير أحادي الشريحة. تم ضبط وحدة CCP الخاصة بالكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة PIC16C712 على وضع إخراج PWM. كمصدر إشارة التذبذب لمحول الطاقة، تمر إشارة الخرج عبر أنبوب الطاقة TIP122 Darlington. يتم تحميل خرج T1 للمحول عالي التردد والجهد عالي التردد على محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية الخزفي الكهروإجهادي، بحيث ينتج محول الطاقة تذبذبًا، إذا كان تردد خرج إشارة PWM هو تردد رنين محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية الخزفي الكهرضغطي، فإن التيار الأساسي لمحول التردد هو الأكبر. تبلغ مقاومة مقاومة ردود الفعل لأخذ العينات Rf 0.05 أوم، ويتم تحويل التيار المتدفق عبر المحول الأولي عالي التردد T1 إلى إشارة جهد (يعمل الملف الأساسي بتيار تشغيل المحول عالي التردد من 0.5 أمبير إلى 2.0 أمبير، ويتم تنفيذ العملية التفاضلية. يتم تضخيم مكبر الصوت IC2، ويكون الجهد المفلتر في حدود 0.75 فولت إلى 3.0 فولت. 

يتم استخدام هذه الإشارة كإشارة تغذية راجعة VR ويتم إدخالها بواسطة طرف RA2 للمنفذ PIC16C712 (هذا الدبوس هو مدخل AN2 التناظري). وهذا يشكل نظام تحكم في الحلقة المغلقة. عندما تعمل وحدة CCP الخاصة بـ PIC16C712 في وضع PWM، فإن PIC16C712 لديه أربعة سجلات وظيفية خاصة TMR2، PR2، CCPR1L، و CCP1CON للتحكم في الفترة وعرض النبضة لنبض خرج PWM. يتم تحديد فترة إشارة نبض خرج PWM بالمعادلة التالية: فترة إشارة PWM = [(PR2) + 1] × 4 × TOSC × (تردد TMR2 المقسم مسبقًا). ومن بينها، 4 × TOSC = 200ns، يمكن ضبط التردد المقسم مسبقًا TMR2 على 1:1. عن طريق تغيير قيمة سجل PR2، يمكن تغيير فترة تذبذب إشارة خرج PWM، وسيتغير تردد الإشارة أيضًا. محول طاقة بالموجات فوق الصوتية من السيراميك الكهرضغطي بتردد رنين اسمي 28 كيلو هرتز، نظرًا لانفصال المكونات، يتم توزيع تردد الرنين في نطاق 26 كيلو هرتز إلى 32 كيلو هرتز. من أجل تمكين تردد إشارة PWM من قفل تردد الرنين مادة السيراميك بيزو ، يمكن استخدام ما يلي. طريقة مسح التردد لتحديد نقطة تردد الرنين.