Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Dasar-dasar Keramik Piezoelektrik / Penerapan komputer mikro chip tunggal pada transduser keramik piezoelektrik

Penerapan mikrokomputer chip tunggal pada transduser keramik piezoelektrik

Dilihat: 18 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 29-10-2018 Asal: Lokasi

Menanyakan

Keramik piezoelektrik dapat menghasilkan efek elektrostriktif di bawah aksi medan listrik bolak-balik. Transduser ultrasonik keramik piezoelektrik dapat menghasilkan getaran di bawah aksi medan listrik bolak-balik, dan dapat menghasilkan gelombang ultrasonik yang kuat selama resonansi. Karena keramik piezoelektrik adalah perangkat kapasitif dalam sirkuit pengumpanan transduser ultrasonik keramik piezoelektrik, induktor dan keramik piezoelektrik sering digunakan untuk membentuk sirkuit resonansi LC. Untuk rangkaian pengumpan resonansi LC seperti itu, frekuensi resonansi termasuk dalam rangkaian piezoelektrik. Nilai kapasitansi ekivalen keramik, nilai induktansi, faktor amplifikasi transistor, titik operasi rangkaian penguat, koefisien umpan balik, dan suhu pengoperasian ditentukan. Karena transduser keramik piezoelektrik dengan frekuensi resonansi nominal 28 kHz memiliki dispersi yang besar, frekuensi resonansinya umumnya berkisar antara 26-32 kHz, dan setengah lebar formant umumnya kurang dari 200 Hz. Oleh karena itu, rangkaian resonansi LC digunakan sebagai gelombang ultrasonik keramik piezoelektrik. Berikut permasalahan yang ada pada cincin transduser piezoelektrik : Pertama, penyesuaian sirkuit sulit.

Sejumlah parameter perlu disesuaikan agar transduser bekerja pada titik resonansi, seperti menyesuaikan titik kerja dan koefisien umpan balik. Kedua, karakteristik komponennya tinggi, seperti transistor. Pembesaran perlu disaring, dan kesalahan nilai induktansi pencocokan tidak boleh terlalu besar; yang ketiga adalah pengoperasian yang tidak stabil, perubahan suhu lingkungan akan menyebabkan frekuensi resonansi menyimpang dari titik resonansi, dan keausan transduser menyebabkan massanya berubah, sehingga frekuensi resonansi berubah; Masalah-masalah ini menyebabkan rumitnya proses produksi transduser ultrasonik keramik piezoelektrik, yang tidak kondusif untuk produksi massal. Penggunaan teknologi kendali chip tunggal dapat mengatasi permasalahan tersebut dengan sangat mudah. Mikrokontroler PIC16C712, teknologi PWM dan teknologi konversi frekuensi digunakan untuk merancang rangkaian pengumpanan transduser ultrasonik keramik piezoelektrik. Skema ini bekerja dengan baik dalam produksi aktual.

PIC16C712 adalah komputer mikro chip tunggal 8-bit berkinerja tinggi yang diproduksi oleh perusahaan MICROCHIP di Amerika Serikat. Ini berjalan cepat. Ketika frekuensi osilasi 20MHz, satu siklus mesin adalah 200ns. Ada empat konverter A/D 8-bit pada chip, satu input tangkapan/output bandingkan/output termodulasi lebar pulsa PWM (yaitu modul CCP). yang menunjukkan sirkuit pengumpanan transduser ultrasonik cincin keramik piezo dikendalikan oleh komputer mikro chip tunggal. Modul CCP dari komputer mikro chip tunggal PIC16C712 diatur ke mode keluaran PWM. Sebagai sumber sinyal osilasi transduser, sinyal keluaran melewati tabung daya TIP122 Darlington. Keluaran T1 trafo frekuensi tinggi dan tegangan frekuensi tinggi dimuat pada transduser ultrasonik keramik piezoelektrik, sehingga transduser menghasilkan osilasi, jika frekuensi keluaran sinyal PWM adalah frekuensi resonansi transduser ultrasonik keramik piezoelektrik, maka arus primer trafo frekuensi adalah yang terbesar. Resistansi resistor umpan balik pengambilan sampel Rf adalah 0,05 ohm, dan arus yang mengalir melalui primer transformator frekuensi tinggi T1 diubah menjadi sinyal tegangan (kumparan primer adalah arus operasi transformator frekuensi tinggi adalah 0,5A hingga 2,0A, dan operasi diferensial dilakukan. Penguat IC2 diperkuat, dan tegangan yang disaring berada dalam kisaran 0,75V hingga 3,0V.

Sinyal ini digunakan sebagai sinyal umpan balik VR dan dimasukkan oleh pin RA2 dari PIC16C712 (pin ini adalah input analog AN2). Ini merupakan sistem kontrol loop tertutup. Ketika modul CCP PIC16C712 beroperasi dalam mode PWM, PIC16C712 memiliki empat register fungsi khusus TMR2, PR2, CCPR1L, dan CCP1CON untuk mengontrol periode dan lebar pulsa dari pulsa keluaran PWM. Periode sinyal pulsa keluaran PWM ditentukan dengan rumus berikut: Periode sinyal PWM = [(PR2) + 1] × 4 × TOSC × (frekuensi pra-dibagi TMR2). Diantaranya, 4×TOSC=200ns, frekuensi pra-dibagi TMR2 dapat diatur ke 1:1. Dengan mengubah nilai register PR2, periode osilasi sinyal keluaran PWM dapat diubah, dan frekuensi sinyal juga akan berubah. Transduser ultrasonik keramik piezoelektrik dengan frekuensi resonansi nominal 28KHz, karena diskrit komponen, frekuensi resonansinya didistribusikan dalam kisaran 26KHz hingga 32KHz. Untuk mengaktifkan frekuensi sinyal PWM untuk mengunci frekuensi resonansi bahan keramik piezo , berikut ini bisa digunakan. Suatu metode sapuan frekuensi untuk menentukan titik frekuensi resonansi.

Mengatur modul CCP mikrokontroler PIC16C712 ke mode keluaran modulasi lebar pulsa (PWM). Rasio tugas sinyal keluaran PWM diatur ke 1:1. Ketika nilai register PR2 dikurangi dari BFH menjadi 9BH, frekuensi sinyal keluaran PWM adalah dari 26 ,04KHz menjadi 32,05KHz, korespondensi antara nilai register PR2 dan frekuensi sinyal keluaran. Ketika sistem dimulai, sistem mengeluarkan sinyal PWM, frekuensi awal transduser piezoceramics kabel adalah 26.04KHz, dan nilai PR2 diubah setiap 8mS ke batas atas. Frekuensinya adalah 32.05KHz, dan transformator frekuensi tinggi adalah sinyal arus primer VR yang sesuai dengan setiap frekuensi sinyal PWM yang dikonversi A/D, dan nilai yang dikonversi disimpan di unit penyimpanan internal yang sesuai. Setelah semua titik frekuensi dipindai, Unit memori internal yang ditampilkan menemukan frekuensi sinyal PWM yang sesuai dengan arus primer maksimum transformator frekuensi tinggi, yang merupakan frekuensi resonansi transduser ultrasonik keramik piezoelektrik, dan menyimpan frekuensi resonansi yang sesuai dengan nilai PR2. Nilai ini mengontrol frekuensi sinyal PWM dan menguncinya. Daya keluaran transduser (intensitas osilasi) dapat diubah dengan mengubah lebar pulsa sinyal keluaran PWM. Lebar pulsa sinyal PWM ditentukan dengan rumus berikut: Bandwidth sinyal PWM = (DC1) × TOSC × (frekuensi pra-dibagi TMR2).TOSC=50ns, nilai DC1 terdiri dari register internal PIC16C712 CCPR1L dan CCP1CON<5:4>. Resolusi maksimum lebar pulsa sinyal keluaran PWM bisa mencapai 10 bit. Mengubah nilai DC1 akan mengubah lebar pulsa keluaran PWM untuk menyesuaikan daya keluaran transduser.