proiectarea circuitului traductorului de transmisie cu ultrasunete

În ceea ce privește traductoarele ultrasonice, circuitele de transmisie și recepție cu ultrasunete sunt dispozitive pentru conversia energiei electrice și a energiei acustice. În general, traductorul cu ultrasunete are o eficiență energetică electromecanică scăzută, ceea ce afectează grav distanța de lucru a traductorului cu ultrasunete. Pentru a rezolva această problemă, nu este suficient să luăm în considerare doar îmbunătățirea structurii mecanice și a caracteristicilor acustice ale traductorului. De asemenea, este necesar să se optimizeze designul circuitelor de transmisie și recepție ale traductorului pentru a îmbunătăți puterea efectivă de transmisie a generatorului de ultrasunete și a receptorului cu ultrasunete. Raportul semnal-zgomot. Proiectarea circuitului de transmisie cu ultrasunete este compusă dintr-un circuit de transmisie cu ultrasunete și un traductor cu ultrasunete . Circuitele de transmisie cu ultrasunete (numite și surse de putere de antrenare) pot fi clasificate în două tipuri: de tip oscilație-amplificare și de tip invertor conform principiilor lor de funcționare. Pentru traductoarele cu ultrasunete cu putere medie și mică și frecvență joasă, utilizați în general o sursă de alimentare amplificată cu oscilație și utilizați oscilatorul său de excitație pentru a regla frecvența de funcționare a traductorului pe o gamă largă de frecvențe. Diferitele componente ale sursei de alimentare ale variatorului sunt descrise mai jos.

Principiul de funcționare al convertorului push-pull este că un număr mare de Senzorii ultrasonici de măsurare a distanței sunt utilizați pentru a conduce sursa de alimentare, iar etapa de amplificare a puterii este compusă dintr-un convertor push-pull cu tub MOS. Convertorul push-pull folosește un transformator de impulsuri cu un robinet central ca etapă de ieșire pentru a crește amplitudinea tensiunii de ieșire a circuitului de comandă, crescând astfel puterea de transmisie a traductorului. Caracteristica circuitului este că atunci când nu există semnal de excitație (semnalul stroboscopic este de nivel scăzut), curentul de repaus al celor două tuburi de putere MOS este zero; atunci când există excitare a semnalului, cele două tuburi MOS funcționează alternativ, iar semnalele de semi-undă de ieșire sunt combinate. Formați o formă de undă completă. În circuit, cipul integrat este un circuit de interfață TTL/MOS cu două canale (poartă NAND dublă) pentru schimbarea nivelului pentru a controla curentul de scurgere al tranzistorului MOS; R:senzorul de viteză a aerului cu ultrasunete este un rezistor de limitare a curentului pentru limitarea curentului maxim de scurgere MOS al tubului pentru a evita creșterea excesivă a curentului tranzitoriu al tubului MOS; XRC este o ramură compusă dintr-un condensator și un rezistor pentru interzicerea trecerii unei tensiuni de curent continuu pentru a preveni ca tranzistorul MOS să fie mereu pornit și, în același timp, Rc constituie un circuit de divizare a tensiunii pentru a determina magnitudinea tensiunii de scurgere a porții MOSFET Vcs, iar ciclul de lucru este coeficientul Dmax al semnalului de ieșire a undei pătrate a tubului MOS. Rezistența curentului de polarizare externă este de 100-200 kSz. Senzorul ultrasonic are o distanță de lucru de 30 m și o frecvență de rezonanță de 30 kHz. Valoarea de la vârf la vârf a tensiunii de ieșire a sursei de alimentare este mai mică de 400 Vpp. Acest subiect necesită ca distanța de lucru a senzorului ultrasonic să fie mai mare de 30 m, iar designul circuitului este proiectat conform metodei analogice.

 Pentru ca distanța de lucru a senzorului cu ultrasunete să fie mai mare de 30 m, frecvența de rezonanță ar trebui să fie mai mică de 30 kHz (setată la 24,5 kHz), în convertorul push-pull tub MOS, fie că este tub MOS sau tub MOS Q: conducție, modelul circuitului sursă comună indică faptul că N este raportul transformatorului și R este sarcina echivalentă a transformatorului. Deoarece transformatorul nu poate îndeplini cele trei condiții ale transformatorului ideal, este mai realist să studiem problema transferului de energie a convertorului push-pull cu modelul de transformator cu defecțiune completă. Când tensiunea de intrare a tranzistorului MOS Vcs = Vc - vs este mai mare decât tensiunea sa de pornire și canalul tranzistorului MOS este ciupit, Vns crește, drenul tranzistorului MOS v și curentul modelului de transformator cuplat complet tinde să fie saturat. Intrând în regiunea de curent constant, cu greu se schimbă odată cu schimbarea vDS, iar impedanța sa de ieșire este o valoare mare. Sarcina de ieșire a circuitului este determinată numai de coL, NZ . Prin urmare, impedanța de sarcină R a tranzistorului MOS QI sau Q.

Presupunând că tensiunea maximă sursă a tranzistorului MOS este Vcs și ID-ul curentului maxim de funcționare este constant, luând în considerare puterea de ieșire a convertorului și consumul tubului,Circuitul senzorului de distanță al traductorului selectează raportul adecvat al transformatorului de impuls N, trece prin regiunea varistorului curbei tubului MOS și La punctul de joncțiune al regiunii de curent constant, curba optimă de sarcină AB poate fi obținută deoarece atunci când intersecția liniei de sarcină și curba ID-VD' este situată la dreapta punctului de graniță B între regiunea de rezistență variabilă și regiunea curentului constant, cum ar fi sursa de curent constant și sursa de impedanță a liniei de curent alternativ și D. Tranzistorul de putere MOS (în funcție de panta OC liniar, kDSC și căderea de tensiune a tubului va crește, crescând astfel consumul de energie al tranzistorului MOS și reducând puterea de ieșire a convertorului; Când linia de sarcină este sub linia AB, cum ar fi linia AD, deoarece punctul de operare D nu este în regiunea curentului constant, impedanța de ieșire nu este un tranzistor variabil, iar tranzistorul MOS nu este un curent variabil, iar tranzistorul MOS nu este un curent variabil. sursa controlată de Vcs.