progettazione del circuito del trasduttore di trasmissione ad ultrasuoni

Per quanto riguarda i trasduttori a ultrasuoni, i circuiti di trasmissione e ricezione a ultrasuoni sono dispositivi per convertire l'energia elettrica e l'energia acustica. Generalmente, il trasduttore ultrasonico ha una bassa efficienza energetica elettromeccanica, che influisce seriamente sulla distanza di lavoro del trasduttore ultrasonico. Per risolvere questo problema non è sufficiente pensare solo al miglioramento della struttura meccanica e delle caratteristiche acustiche del trasduttore. È inoltre necessario ottimizzare la progettazione dei circuiti di trasmissione e ricezione del trasduttore per migliorare l'effettiva potenza di trasmissione del generatore di ultrasuoni e del ricevitore di ultrasuoni. Rapporto segnale/rumore. Il design del circuito di trasmissione ad ultrasuoni è composto da un circuito di trasmissione ad ultrasuoni e un trasduttore ultrasonico . I circuiti di trasmissione a ultrasuoni (chiamati anche fonti di alimentazione di guida) possono essere classificati in due tipi: tipo con amplificazione di oscillazione e tipo inverter in base ai loro principi di funzionamento. Per i trasduttori a ultrasuoni di media e piccola potenza e bassa frequenza utilizzare generalmente un alimentatore di pilotaggio amplificato con oscillazione e utilizzare il suo oscillatore di eccitazione per regolare la frequenza operativa del trasduttore su un ampio intervallo di frequenze. Di seguito vengono descritti i vari componenti dell'alimentazione del drive.

Il principio di funzionamento del convertitore push-pull è che un gran numero di i sensori di misurazione della distanza a ultrasuoni vengono utilizzati per pilotare l'alimentazione e lo stadio di amplificazione di potenza è composto da un convertitore push-pull a tubo MOS. Il convertitore push-pull utilizza un trasformatore di impulsi con una presa centrale come stadio di uscita per aumentare l'ampiezza della tensione di uscita del circuito di comando, aumentando così la potenza di trasmissione del trasduttore. La caratteristica del circuito è che in assenza del segnale di eccitazione (il segnale strobo è di livello basso), la corrente di riposo dei due tubi MOS di potenza è zero; quando c'è eccitazione del segnale, i due tubi MOS funzionano alternativamente e i segnali a semionda in uscita vengono combinati. Forma una forma d'onda completa. Nel circuito, il chip integrato è un circuito di interfaccia TTL/MOS a doppio canale (doppia porta NAND) per lo spostamento di livello per controllare la corrente di drain del transistor MOS; R:il sensore di velocità dell'aria a ultrasuoni è un resistore limitatore di corrente per limitare la corrente di drenaggio massima del MOS del tubo per evitare eccessivi picchi di corrente transitoria del tubo MOS; XRC è un ramo composto da un condensatore e un resistore per impedire il passaggio di una tensione continua per evitare che il transistor MOS sia sempre acceso, e allo stesso tempo Rc costituisce un circuito divisore di tensione per determinare l'entità della tensione gate-drain del MOSFET Vcs e il duty cycle è il coefficiente Dmax del segnale ad onda quadra in uscita dal tubo MOS. La resistenza della corrente di polarizzazione esterna è 100-200 kSz. Il sensore a ultrasuoni ha una distanza di lavoro di 30 me una frequenza di risonanza di 30 kHz. Il valore picco-picco della tensione di uscita della fonte di alimentazione motrice è inferiore a 400 Vpp. Questo argomento richiede che la distanza di lavoro del sensore a ultrasuoni sia maggiore di 30 m e che il design del circuito sia progettato secondo il metodo dell'analogia.

 Per rendere la distanza di lavoro del sensore a ultrasuoni maggiore di 30 m, la frequenza di risonanza deve essere inferiore a 30 kHz (impostata su 24,5 kHz). Nel convertitore push-pull del tubo MOS, sia che si tratti di tubo MOS o tubo MOS Q: conduzione, il modello di circuito a sorgente comune indica che N è il rapporto del trasformatore e R è il carico equivalente del trasformatore. Poiché il trasformatore non può soddisfare le tre condizioni del trasformatore ideale, è più realistico studiare il problema del trasferimento di energia del convertitore push-pull con il modello del trasformatore full-fault. Quando la tensione di ingresso del transistor MOS Vcs = Vc - vs è maggiore della sua tensione di accensione e il canale del transistor MOS viene interrotto, Vns aumenta, il drain del transistor MOS v e la corrente del modello di trasformatore completamente accoppiato tende a saturarsi. Entrando nella regione di corrente costante, difficilmente cambia con il cambio di vDS e la sua impedenza di uscita ha un valore elevato. Il carico di uscita del circuito è determinato solo da coL, NZ . Pertanto, l'impedenza di carico R del transistor MOS QI o Q.

Supponendo che la tensione sorgente massima del transistor MOS sia Vcs e che la corrente operativa massima ID sia costante, considerando la potenza di uscita del convertitore e il consumo del tubo,Il circuito del sensore di distanza del trasduttore seleziona il rapporto appropriato del trasformatore di impulsi N, passa attraverso la regione del varistore della curva del tubo MOS e nel punto di giunzione della regione di corrente costante, è possibile ottenere la curva di carico ottimale AB perché quando l'intersezione della linea di carico e la curva ID-VD' si trova a destra del punto di confine B tra la regione di resistenza variabile e la regione di corrente costante, come la linea CA, l'impedenza rDs tra lo scarico e la sorgente del transistor di potenza MOS (a seconda della pendenza del circuito lineare OC, kDSC e la caduta di tensione del tubo aumenteranno, aumentando così il consumo energetico del transistor MOS e riducendo la potenza di uscita del convertitore. Quando la linea di carico è al di sotto della linea AB, come la linea AD, poiché il punto operativo D non è nella regione di corrente costante, l'impedenza di uscita rn del transistor MOS è variabile e il transistor MOS non costituisce una sorgente di corrente controllata da Vcs.