अल्ट्रासोनिक ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर का सर्किट डिजाइन

अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के संबंध में, अल्ट्रासोनिक ट्रांसमिटिंग और रिसीविंग सर्किट विद्युत ऊर्जा और ध्वनिक ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए उपकरण हैं। आम तौर पर, अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर में कम इलेक्ट्रोमैकेनिकल ऊर्जा दक्षता होती है, जो अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर की कार्य दूरी को गंभीर रूप से प्रभावित करती है। इस समस्या को हल करने के लिए, केवल ट्रांसड्यूसर की यांत्रिक संरचना और ध्वनिक विशेषताओं में सुधार पर विचार करना पर्याप्त नहीं है। अल्ट्रासोनिक जनरेटर और अल्ट्रासोनिक रिसीवर की प्रभावी संचारण शक्ति में सुधार करने के लिए ट्रांसड्यूसर के संचारण और प्राप्त सर्किट के डिजाइन को अनुकूलित करना भी आवश्यक है। शोर अनुपात करने के लिए संकेत। अल्ट्रासोनिक ट्रांसमिटिंग सर्किट का डिज़ाइन एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसमिटिंग सर्किट और एक से बना है अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर . अल्ट्रासोनिक ट्रांसमिटिंग सर्किट (जिन्हें ड्राइविंग पावर स्रोत भी कहा जाता है) को उनके कार्य सिद्धांतों के अनुसार दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: दोलन-प्रवर्धन प्रकार और इन्वर्टर प्रकार। मध्यम और छोटी शक्ति और कम आवृत्ति वाले अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के लिए आम तौर पर एक दोलन-प्रवर्धित ड्राइविंग बिजली की आपूर्ति का उपयोग किया जाता है, और एक विस्तृत आवृत्ति रेंज पर ट्रांसड्यूसर की ऑपरेटिंग आवृत्ति को समायोजित करने के लिए इसके उत्तेजना थरथरानवाला का उपयोग किया जाता है। ड्राइव बिजली आपूर्ति के विभिन्न घटकों का वर्णन नीचे किया गया है।

पुश-पुल कनवर्टर का कार्य सिद्धांत यह है कि बड़ी संख्या में बिजली की आपूर्ति को चलाने के लिए अल्ट्रासोनिक दूरी माप सेंसर का उपयोग किया जाता है, और बिजली प्रवर्धन चरण एक एमओएस ट्यूब पुश-पुल कनवर्टर से बना होता है। पुश-पुल कनवर्टर ड्राइव सर्किट के आउटपुट वोल्टेज आयाम को बढ़ाने के लिए आउटपुट चरण के रूप में एक सेंटर टैप के साथ एक पल्स ट्रांसफार्मर का उपयोग करता है, जिससे ट्रांसड्यूसर की ट्रांसमिट पावर बढ़ जाती है। सर्किट की विशेषता यह है कि जब कोई उत्तेजना संकेत नहीं होता है (स्ट्रोब सिग्नल निम्न स्तर का होता है), तो दो एमओएस पावर ट्यूबों की शांत धारा शून्य होती है; जब सिग्नल उत्तेजना होती है, तो दो एमओएस ट्यूब वैकल्पिक रूप से काम करते हैं, और आउटपुट हाफ-वेव सिग्नल संयुक्त होते हैं। एक पूर्ण तरंगरूप बनाएँ। सर्किट में, एकीकृत चिप एमओएस ट्रांजिस्टर के ड्रेन करंट को नियंत्रित करने के लिए लेवल शिफ्टिंग के लिए एक दोहरे चैनल टीटीएल/एमओएस इंटरफेस सर्किट (डबल नंद गेट) है; आर:अल्ट्रासोनिक एयर स्पीड सेंसर एमओएस ट्यूब के अत्यधिक क्षणिक वर्तमान उछाल से बचने के लिए ट्यूब के एमओएस अधिकतम ड्रेन करंट को सीमित करने के लिए एक वर्तमान सीमित अवरोधक है; XRC एक कैपेसिटर और एक अवरोधक से बनी एक शाखा है जो MOS ट्रांजिस्टर को हमेशा चालू रहने से रोकने के लिए DC वोल्टेज के पारित होने को रोकती है, और साथ ही Rc MOSFET गेट-ड्रेन वोल्टेज Vcs के परिमाण को निर्धारित करने के लिए एक वोल्टेज डिवाइडिंग सर्किट का गठन करती है और कर्तव्य चक्र MOS ट्यूब स्क्वायर वेव आउटपुट सिग्नल का गुणांक Dmax है। बाहरी बायस धारा प्रतिरोध 100-200 kSz है। अल्ट्रासोनिक सेंसर की कार्य दूरी 30 मीटर और गुंजयमान आवृत्ति 30 kHz है। ड्राइविंग पावर स्रोत के आउटपुट वोल्टेज का पीक-टू-पीक मान 400 वीपीपी से कम है। इस विषय के लिए आवश्यक है कि अल्ट्रासोनिक सेंसर की कार्य दूरी 30 मीटर से अधिक हो, और सर्किट डिज़ाइन सादृश्य विधि के अनुसार डिज़ाइन किया गया हो।

 अल्ट्रासोनिक सेंसर की कार्य दूरी 30 मीटर से अधिक करने के लिए, गुंजयमान आवृत्ति 30 किलोहर्ट्ज़ (24.5 किलोहर्ट्ज़ पर सेट) से कम होनी चाहिए, एमओएस ट्यूब पुश-पुल कनवर्टर में, चाहे वह एमओएस ट्यूब हो या एमओएस ट्यूब क्यू: चालन, सामान्य स्रोत सर्किट मॉडल इंगित करता है कि एन ट्रांसफार्मर अनुपात है और आर ट्रांसफार्मर का समतुल्य भार है। चूंकि ट्रांसफार्मर आदर्श ट्रांसफार्मर की तीन शर्तों को पूरा नहीं कर सकता है, इसलिए फुल-फॉल्ट ट्रांसफार्मर मॉडल के साथ पुश-पुल कनवर्टर की ऊर्जा हस्तांतरण समस्या का अध्ययन करना अधिक यथार्थवादी है। जब एमओएस ट्रांजिस्टर वीसीएस = वीसी - बनाम का इनपुट वोल्टेज इसके टर्न-ऑन वोल्टेज से अधिक होता है, और एमओएस ट्रांजिस्टर का चैनल बंद हो जाता है, वीएनएस बढ़ जाता है, एमओएस ट्रांजिस्टर वी की निकासी, और पूर्ण-युग्मित ट्रांसफार्मर मॉडल वर्तमान संतृप्त हो जाता है। निरंतर वर्तमान क्षेत्र में प्रवेश करते हुए, यह वीडीएस के परिवर्तन के साथ शायद ही बदलता है, और इसका आउटपुट प्रतिबाधा एक बड़ा मूल्य है। सर्किट का आउटपुट लोड केवल सीओएल, एनजेड द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसलिए, एमओएस ट्रांजिस्टर क्यूआई या क्यू का लोड प्रतिबाधा आर।

यह मानते हुए कि एमओएस ट्रांजिस्टर का अधिकतम स्रोत वोल्टेज वीसीएस है और अधिकतम ऑपरेटिंग वर्तमान आईडी स्थिर है, फिर कनवर्टर आउटपुट पावर और ट्यूब खपत पर विचार करें,ट्रांसड्यूसर दूरी सेंसर सर्किट उपयुक्त पल्स ट्रांसफार्मर अनुपात एन का चयन कर रहा है, एमओएस ट्यूब वक्र वेरिस्टर क्षेत्र से गुजरें और निरंतर वर्तमान क्षेत्र के जंक्शन बिंदु पर, इष्टतम लोड वक्र एबी प्राप्त किया जा सकता है क्योंकि जब लोड लाइन और आईडी-वीडी 'वक्र का चौराहा चर प्रतिरोध क्षेत्र और एसी लाइन जैसे निरंतर वर्तमान क्षेत्र के बीच सीमा बिंदु बी के दाईं ओर स्थित होता है, तो नाली और एमओएस पावर ट्रांजिस्टर के स्रोत के बीच प्रतिबाधा आरडी (ढलान के आधार पर) रैखिक ओसी, केडीएससी और ट्यूब वोल्टेज ड्रॉप में वृद्धि होगी, जिससे एमओएस ट्रांजिस्टर की बिजली खपत बढ़ जाएगी और कनवर्टर की आउटपुट पावर कम हो जाएगी जब लोड लाइन एबी लाइन से नीचे होगी, जैसे एडी लाइन, चूंकि ऑपरेटिंग बिंदु डी निरंतर वर्तमान क्षेत्र में नहीं है, एमओएस ट्रांजिस्टर का आउटपुट प्रतिबाधा आरएन परिवर्तनीय है, और एमओएस ट्रांजिस्टर वीसीएस द्वारा नियंत्रित वर्तमान स्रोत का गठन नहीं करता है;