Aplicarea unui microcomputer cu un singur cip în traductorul ceramic piezoelectric

Ceramica piezoelectrică poate produce efecte electrostrictive sub acțiunea câmpului electric alternativ. Traductoarele cu ultrasunete ceramice piezoelectrice pot genera vibrații sub acțiunea câmpului electric alternativ și pot genera unde ultrasonice puternice în timpul rezonanței. Deoarece ceramica piezoelectrică sunt dispozitive capacitive în circuitele de alimentare ale traductorului cu ultrasunete ceramice piezoelectrice, inductoarele și ceramica piezoelectrică sunt adesea folosite pentru a forma un circuit rezonant LC. Pentru astfel de circuite de alimentare rezonante LC, frecvența de rezonanță aparține circuitelor piezoelectrice. Se determină valoarea capacității echivalente a ceramicii, valoarea inductanței, factorul de amplificare al tranzistorului, punctul de funcționare al circuitului amplificator, coeficientul de feedback și temperatura de funcționare. Deoarece traductorul ceramic piezoelectric cu o frecvență nominală de rezonanță de 28 kHz are o dispersie mare, frecvența sa de rezonanță este în general în intervalul 26-32 kHz, iar jumătatea de lățime a formantului este în general mai mică de 200 Hz. Prin urmare, circuitul rezonant LC este utilizat ca undă ultrasonică ceramică piezoelectrică. Există următoarele probleme în Inel traductor piezoelectric : În primul rând, reglarea circuitului este dificilă. 

Este necesar să se ajusteze o multitudine de parametri pentru a face ca traductorul să funcționeze la punctul de rezonanță, cum ar fi reglarea punctului de lucru și a coeficientului de feedback. În al doilea rând, caracteristicile componentelor sunt ridicate, cum ar fi tranzistorul. Mărirea trebuie să fie ecranată, iar inductanța de potrivire a erorii valorii nu ar trebui să fie prea mare; a treia este că funcționarea este instabilă, schimbarea temperaturii ambientale va determina abaterea frecvenței de rezonanță de la punctul de rezonanță, iar uzura traductorului face ca masa acestuia să se schimbe, astfel încât frecvența de rezonanță se schimbă; Aceste probleme duc la procese complicate de producție de traductoare cu ultrasunete ceramice piezoelectrice, care nu sunt propice producției în masă. Utilizarea tehnologiei de control cu ​​un singur cip poate rezolva foarte ușor aceste probleme. Microcontrolerul PIC16C712, tehnologia PWM și tehnologia de conversie a frecvenței sunt utilizate pentru a proiecta circuitul de alimentare a traductorului cu ultrasunete ceramic piezoelectric. Schema funcționează bine în producția reală.

PIC16C712 este un microcomputer cu un singur cip de înaltă performanță pe 8 biți produs de compania MICROCHIP din Statele Unite. Merge repede. Când frecvența de oscilație este de 20 MHz, un ciclu de mașină este de 200 ns. Există patru convertoare A/D de 8 biți pe cip, o intrare de captură/ieșire de comparare/ieșire modulată pe lățime a impulsului PWM (adică modul CCP). care arată circuitul de alimentare al traductor cu ultrasunete piezo-ceramic cu inel controlat de un microcomputer cu un singur cip. Modulul CCP al microcomputerului cu un singur cip PIC16C712 este setat la modul de ieșire PWM. Ca sursă de semnal de oscilație a traductorului, semnalul de ieșire trece prin tubul de putere TIP122 Darlington. Ieșirea transformatorului de înaltă frecvență T1 și tensiunea de înaltă frecvență este încărcată pe traductorul piezoelectric cu ultrasunete ceramice, astfel încât traductorul produce oscilații, dacă frecvența de ieșire a semnalului PWM este frecvența de rezonanță a traductorului cu ultrasunete ceramice piezoelectrice, atunci curentul primar al transformatorului de frecvență este cel mai mare. Rezistența rezistorului de feedback de eșantionare Rf este de 0,05 ohmi, iar curentul care curge prin primarul transformatorului de înaltă frecvență T1 este convertit într-un semnal de tensiune (bobina primară este curentul de funcționare al transformatorului de înaltă frecvență este de 0,5 A până la 2,0 A, iar operațiunea diferențială este efectuată. 0,75 V până la 3,0 V. 

Acest semnal este utilizat ca semnal de feedback VR și este introdus de pinul RA2 al PIC16C712 (acest pin este intrarea analogică AN2). Acesta constituie un sistem de control în buclă apropiată. Când modulul CCP al PIC16C712 funcționează în modul PWM, PIC16C712 are patru registre de funcții speciale TMR2, PR2, CCPR1L și CCP1CON pentru a controla perioada și lățimea impulsului impulsului de ieșire PWM. Perioada semnalului de impuls de ieșire PWM este determinată de următoarea formulă: Perioada semnalului PWM = [(PR2) + 1] × 4 × TOSC × (frecvență pre-divizată TMR2). Printre acestea, 4×TOSC=200ns, frecvența pre-divizată TMR2 poate fi setată la 1:1. Prin schimbarea valorii registrului PR2, se poate modifica perioada de oscilație a semnalului de ieșire PWM, iar frecvența semnalului se va schimba și ea. Traductor ultrasonic piezoelectric ceramic cu frecvență nominală de rezonanță de 28KHz, datorită discretității componentelor, frecvența sa de rezonanță este distribuită în intervalul de la 26KHz la 32KHz. Pentru a permite frecvența semnalului PWM să blocheze frecvența de rezonanță a material piezo-ceramic , se pot folosi următoarele. O metodă de măsurare a frecvenței pentru a determina punctul de frecvență de rezonanță.