Anvendelse af en enkelt chip mikrocomputer i den piezoelektriske keramiske transducer

Piezoelektrisk keramik kan producere elektrostriktive effekter under påvirkning af vekslende elektrisk felt. Piezoelektriske keramiske ultralydstransducere kan generere vibrationer under påvirkning af vekslende elektriske felter og kan generere stærke ultralydsbølger under resonans. Da piezoelektrisk keramik er kapacitive enheder i fødekredsløbene til piezoelektriske keramiske ultralydstransducere, bruges induktorer og piezoelektrisk keramik ofte til at danne et LC-resonanskredsløb. For sådanne LC-resonansfødekredsløb hører resonansfrekvensen til piezoelektriske kredsløb. Keramikkens ækvivalente kapacitansværdi, induktansværdien, transistorens forstærkningsfaktor, forstærkerkredsløbets driftspunkt, feedbackkoefficienten og driftstemperaturen bestemmes. Da den piezoelektriske keramiske transducer med en nominel resonansfrekvens på 28 kHz har en stor spredning, er dens resonansfrekvens generelt i området 26-32 kHz, og halvbredden af ​​formanten er generelt mindre end 200 Hz. Derfor bruges LC-resonanskredsløbet som den piezoelektriske keramiske ultralydsbølge. Der er følgende problemer i piezoelektrisk transducerring : For det første er kredsløbsjusteringen vanskelig. 

Det er nødvendigt at justere en flerhed af parametre for at få transduceren til at arbejde ved resonanspunktet, såsom justering af arbejdspunktet og tilbagekoblingskoefficienten. For det andet er komponentegenskaberne høje, såsom transistoren. Forstørrelsen skal screenes, og den matchende induktans af værdifejl bør ikke være for stor; den tredje er, at driften er ustabil, ændringen af ​​den omgivende temperatur vil få resonansfrekvensen til at afvige fra resonanspunktet, og transducerens slid får dens masse til at ændre sig, så resonansfrekvensen ændres; Disse problemer fører til komplicerede produktionsprocesser af piezoelektriske keramiske ultralydstransducere, som ikke er ledende til masseproduktion. Brugen af ​​enkelt-chip kontrolteknologi kan løse disse problemer meget nemt. PIC16C712-mikrocontrolleren, PWM-teknologien og frekvenskonverteringsteknologien bruges til at designe det piezoelektriske keramiske ultralydstransducerfødekredsløb. Ordningen fungerer godt i egentlig produktion.

PIC16C712 er en 8-bit højtydende single-chip mikrocomputer produceret af firmaet MICROCHIP i USA. Den kører hurtigt. Når oscillationsfrekvensen er 20MHz, er en maskincyklus 200ns. Der er fire 8-bit A/D-konvertere på chippen, en capture-input/sammenlign output/PWM-pulsbreddemoduleret output (dvs. CCP-modul). som viser fodringskredsløbet for piezo keramisk ring ultralydstransducer styret af single-chip mikrocomputeren. CCP-modulet på PIC16C712-enkeltchip-mikrocomputeren er indstillet til PWM-udgangstilstand. Som transducerens oscillationssignalkilde passerer udgangssignalet TIP122 Darlington-strømrøret. højfrekvent transformator T1-udgang og højfrekvent spænding belastes den piezoelektriske keramiske ultralydstransducer, således at transduceren producerer oscillation, hvis udgangsfrekvensen af ​​PWM-signalet er den piezoelektriske keramiske ultralydstransducers resonansfrekvens, så er den primære strøm af den største frekvenstransformator. Modstanden af prøveudtagningsfeedback-modstanden Rf er 0,05 ohm, og strømmen, der strømmer gennem den primære af højfrekvenstransformatoren T1, omdannes til et spændingssignal (primærspolen er driftsstrøm for højfrekvenstransformatoren er 0,5A til 2,0A, og differentialdriften udføres. Forstærkeren til spændingen IC2 er forstærket til 7V-området. 3,0V. 

Dette signal bruges som feedbacksignal VR og indlæses af RA2-benet på PIC16C712 (denne ben er den analoge AN2-indgang). Dette udgør et tætsløjfe-kontrolsystem. Når CCP-modulet på PIC16C712 arbejder i PWM-tilstand, har PIC16C712 fire specielle funktionsregistre TMR2, PR2, CCPR1L og CCP1CON til at styre perioden og pulsbredden af ​​PWM-udgangsimpulsen. Perioden for PWM-udgangsimpulssignalet bestemmes af følgende formel:PWM-signalperiode = [(PR2) + 1] × 4 × TOSC × (TMR2-foruddelt frekvens). Blandt dem kan 4×TOSC=200ns, TMR2-foruddelt frekvens indstilles til 1:1. Ved at ændre værdien af ​​PR2-registeret kan oscillationsperioden for PWM-udgangssignalet ændres, og signalfrekvensen vil også ændre sig.Piezoelektrisk keramisk ultralydstransducer med nominel resonansfrekvens på 28KHz, på grund af komponenternes diskrethed, er dens resonansfrekvens fordelt i området 232KHz til 232KHz. For at aktivere frekvensen af ​​PWM-signalet til at låse resonansfrekvensen af piezo keramisk materiale , kan følgende bruges. En metode til frekvenssweep til at bestemme resonansfrekvenspunktet.