Прымяненне адначыпавага мікракампутара ў п'езаэлектрычным керамічным пераўтваральніку

П'езаэлектрычная кераміка можа ствараць электрастрыкцыйныя эфекты пад дзеяннем пераменнага электрычнага поля. П'езаэлектрычныя керамічныя ультрагукавыя пераўтваральнікі могуць генераваць вібрацыю пад дзеяннем пераменнага электрычнага поля і могуць генераваць моцныя ультрагукавыя хвалі падчас рэзанансу. Паколькі п'езаэлектрычная кераміка з'яўляецца ёмістным прыладай у ланцугах харчавання п'езаэлектрычнага керамічнага ультрагукавога пераўтваральніка, індуктары і п'езаэлектрычная кераміка часта выкарыстоўваюцца для фарміравання LC-рэзананснага контуру. Для такіх LC-рэзанансных ланцугоў харчавання рэзанансная частата належыць да п'езаэлектрычных ланцугоў. Вызначаюцца значэнне эквівалентнай ёмістасці керамікі, значэнне індуктыўнасці, каэфіцыент узмацнення транзістара, рабочая кропка схемы ўзмацняльніка, каэфіцыент зваротнай сувязі, рабочая тэмпература. Паколькі п'езаэлектрычны керамічны пераўтваральнік з намінальнай рэзананснай частатой 28 кГц мае вялікую дысперсію, яго рэзанансная частата звычайна знаходзіцца ў дыяпазоне 26-32 кГц, а паўшырыня фарманты звычайна менш за 200 Гц. Такім чынам, LC рэзанансны контур выкарыстоўваецца ў якасці п'езаэлектрычнай керамічнай ультрагукавой хвалі. Ёсць наступныя праблемы ў кальцо п'езаэлектрычнага пераўтваральніка : Па-першае, рэгуляванне схемы складана. 

Неабходна наладзіць мноства параметраў, каб пераўтваральнік працаваў у кропцы рэзанансу, напрыклад, наладзіць рабочую кропку і каэфіцыент зваротнай сувязі. Па-другое, характарыстыкі кампанентаў высокія, напрыклад, транзістар. Павелічэнне павінна быць экраніравана, і адпаведная індуктыўнасць значэння памылкі не павінна быць занадта вялікай; па-трэцяе, праца нестабільная, змяненне тэмпературы навакольнага асяроддзя прывядзе да адхілення рэзананснай частаты ад кропкі рэзанансу, а знос пераўтваральніка выклікае змяненне яго масы, так што рэзанансная частата змяняецца; гэтыя праблемы прыводзяць да складаных працэсаў вытворчасці п'езаэлектрычных керамічных ультрагукавых пераўтваральнікаў, якія не спрыяюць масавай вытворчасці. Выкарыстанне адначыпавай тэхналогіі кіравання можа вырашыць гэтыя праблемы вельмі лёгка. Мікракантролер PIC16C712, тэхналогія ШІМ і тэхналогія пераўтварэння частоты выкарыстоўваюцца для распрацоўкі схемы харчавання п'езаэлектрычнага керамічнага ультрагукавога пераўтваральніка. Схема добра працуе ў рэальным вытворчасці.

PIC16C712 - гэта 8-бітны высокапрадукцыйны адначыпавы мікракампутар вытворчасці кампаніі MICROCHIP у ЗША. Бяжыць хутка. Калі частата ваганняў складае 20 МГц, адзін машынны цыкл складае 200 нс. На мікрасхеме ёсць чатыры 8-разрадных аналагава-цыфравых пераўтваральніка, адзін уваход захопу/выхад параўнання/выхад з шыротна-імпульснай модуляцыяй ШІМ (г.зн. модуль CCP). які паказвае схему харчавання ультрагукавой пераўтваральнік з п'езакерамічным кольцам, які кіруецца адначыпавым мікракампутарам. Модуль CCP аднакрыстальнага мікракампутара PIC16C712 усталяваны ў рэжым выхаду ШІМ. У якасці крыніцы сігналу ваганняў пераўтваральніка выхадны сігнал праходзіць праз лямпу харчавання Дарлінгтана TIP122. выхад высокачашчыннага трансфарматара T1 і высокачашчыннае напружанне загружаюцца на п'езаэлектрычны керамічны ультрагукавой пераўтваральнік, так што пераўтваральнік стварае ваганні, калі выхадная частата ШІМ-сігналу з'яўляецца рэзананснай частатой п'езаэлектрычнага керамічнага ультрагукавога пераўтваральніка, то першасны ток частотнага трансфарматара з'яўляецца найбольшым. Супраціў рэзістара зваротнай сувязі выбаркі Rf складае 0,05 Ом, і ток, які праходзіць праз першасную абмотку высокачашчыннага трансфарматара T1, пераўтворыцца ў сігнал напружання (працоўны ток першаснай шпулькі высокачашчыннага трансфарматара складае ад 0,5 A да 2,0 A, і выконваецца дыферэнцыяльная аперацыя. Узмацняльнік IC2 узмацняецца, а адфільтраванае напружанне знаходзіцца ў дыяпазоне 0,75 В да 3,0 В. 

Гэты сігнал выкарыстоўваецца ў якасці сігналу зваротнай сувязі VR і падаецца на выснове RA2 PIC16C712 (гэты выснова з'яўляецца аналагавым уваходам AN2). Гэта ўяўляе сабой замкнёную сістэму кіравання. Калі модуль CCP PIC16C712 працуе ў рэжыме ШІМ, PIC16C712 мае чатыры спецыяльныя функцыянальныя рэгістры TMR2, PR2, CCPR1L і CCP1CON для кіравання перыядам і шырынёй выхаднога імпульсу ШІМ. Перыяд выхаднога імпульснага сігналу ШІМ вызначаецца па наступнай формуле: перыяд сігналу ШІМ = [(PR2) + 1] × 4 × TOSC × (частата з папярэднім падзелам TMR2). Сярод іх 4 × TOSC=200 нс, частата з папярэднім падзелам TMR2 можа быць усталявана ў 1:1. Змяняючы значэнне рэгістра PR2, можна змяніць перыяд ваганняў выхаднога сігналу ШІМ і частату сігналу. П'езаэлектрычны керамічны ультрагукавой пераўтваральнік з намінальнай рэзананснай частатой 28 кГц, з-за дыскрэтнасці кампанентаў, яго рэзанансная частата размяркоўваецца ў дыяпазоне ад 26 кГц да 32 кГц. Для таго, каб частата сігналу ШІМ заблакаваць рэзанансную частату Пьезокерамический матэрыял , можна выкарыстоўваць наступнае. Метад разгорткі частоты для вызначэння кропкі рэзананснай частаты.