Anvendelse av enkeltbrikke mikrodatamaskin i den piezoelektriske keramiske transduseren

Piezoelektrisk keramikk kan produsere elektrostriktive effekter under påvirkning av vekslende elektrisk felt. Piezoelektriske keramiske ultralydsvingere kan generere vibrasjoner under påvirkning av vekslende elektrisk felt, og kan generere sterke ultralydbølger under resonans. Siden piezoelektrisk keramikk er kapasitive enheter i matekretsene til piezoelektriske keramiske ultralydtransdusere, brukes ofte induktorer og piezoelektrisk keramikk for å danne en LC-resonanskrets. For slike LC-resonansmatingskretser tilhører resonansfrekvensen piezoelektriske kretser. Den ekvivalente kapasitansverdien til keramikken, induktansverdien, forsterkningsfaktoren til transistoren, driftspunktet til forsterkerkretsen, tilbakekoblingskoeffisienten og driftstemperaturen bestemmes. Siden den piezoelektriske keramiske transduseren med en nominell resonansfrekvens på 28 kHz har en stor spredning, er dens resonansfrekvens generelt i området 26-32 kHz, og halvbredden til formanten er generelt mindre enn 200 Hz. Derfor brukes LC-resonanskretsen som den piezoelektriske keramiske ultralydbølgen. Det er følgende problemer i piezoelektrisk transduserring : For det første er kretsjusteringen vanskelig. 

Det er nødvendig å justere en rekke parametere for å få transduseren til å fungere ved resonanspunktet, slik som å justere arbeidspunktet og tilbakekoblingskoeffisienten. For det andre er komponentegenskapene høye, for eksempel transistoren. Forstørrelsen må skjermes, og den matchende induktansen for verdifeil bør ikke være for stor; den tredje er at driften er ustabil, endringen i omgivelsestemperaturen vil føre til at resonansfrekvensen avviker fra resonanspunktet, og transduserslitasjen får massen til å endre seg, slik at resonansfrekvensen endres; Disse problemene fører til kompliserte produksjonsprosesser av piezoelektriske keramiske ultralydsvingere, som ikke er ledende for masseproduksjon. Bruk av enkeltbrikkekontrollteknologi kan løse disse problemene veldig enkelt. PIC16C712-mikrokontrolleren, PWM-teknologien og frekvenskonverteringsteknologien brukes til å designe den piezoelektriske keramiske ultralydtransduserens matekrets. Ordningen fungerer godt i faktisk produksjon.

PIC16C712 er en 8-bits høyytelses single-chip mikrodatamaskin produsert av MICROCHIP selskapet i USA. Den går fort. Når oscillasjonsfrekvensen er 20MHz, er en maskinsyklus 200ns. Det er fire 8-bits A/D-omformere på brikken, én fangeinngang/sammenlign utgang/PWM-pulsbreddemodulert utgang (dvs. CCP-modul). som viser fôringskretsen til piezo keramisk ring ultralydsvinger kontrollert av enkeltbrikke mikrodatamaskinen. CCP-modulen til PIC16C712 enkeltbrikke mikrodatamaskinen er satt til PWM-utgangsmodus. Som oscillasjonssignalkilden til svingeren passerer utgangssignalet TIP122 Darlington-kraftrøret. høyfrekvent transformator T1-utgang og høyfrekvent spenning er lastet på den piezoelektriske keramiske ultralydsvingeren, slik at transduseren produserer oscillasjon, hvis utgangsfrekvensen til PWM-signalet er den piezoelektriske keramiske ultralydstransduserens resonansfrekvens, så er primærstrømmen til den største frekvenstransformatoren. Motstanden til prøvetakings-tilbakemeldingsmotstanden Rf er 0,05 ohm, og strømmen som strømmer gjennom primæren til høyfrekvenstransformatoren T1 konverteres til et spenningssignal (primærspolen er driftsstrømmen til høyfrekvenstransformatoren er 0,5A til 2,0A, og differensialoperasjonen utføres. Forsterkeren til 7V er forsterket til 0,V. 3,0V. 

Dette signalet brukes som tilbakemeldingssignal VR og sendes inn av RA2-pinnen til PIC16C712 (denne pinnen er den analoge AN2-inngangen). Dette utgjør et kontrollsystem med tett sløyfe. Når CCP-modulen til PIC16C712 fungerer i PWM-modus, har PIC16C712 fire spesialfunksjonsregistre TMR2, PR2, CCPR1L og CCP1CON for å kontrollere perioden og pulsbredden til PWM-utgangspulsen. Perioden til PWM-utgangspulssignalet bestemmes av følgende formel:PWM-signalperiode = [(PR2) + 1] × 4 × TOSC × (TMR2 forhåndsdelt frekvens). Blant dem, 4×TOSC=200ns, kan TMR2 forhåndsdelt frekvens settes til 1:1. Ved å endre verdien av PR2-registeret kan oscillasjonsperioden til PWM-utgangssignalet endres, og signalfrekvensen vil også endres.Piezoelektrisk keramisk ultralydsvinger med nominell resonansfrekvens på 28KHz, på grunn av diskretiteten til komponentene, fordeles dens resonansfrekvens i området 232KHz til 232KHz. For å aktivere frekvensen til PWM-signalet for å låse resonansfrekvensen til piezokeramisk materiale , kan følgende brukes. En metode for frekvenssveip for å bestemme resonansfrekvenspunktet.