Applicering av mikrodator med ett chip i den piezoelektriska keramiska givaren

Piezoelektrisk keramik kan ge elektrostriktiva effekter under inverkan av växlande elektriskt fält. Piezoelektriska keramiska ultraljudsomvandlare kan generera vibrationer under inverkan av växelvis elektriskt fält och kan generera starka ultraljudsvågor under resonans. Eftersom piezoelektrisk keramik är kapacitiva enheter i matningskretsarna för piezoelektriska keramiska ultraljudsgivare, används ofta induktorer och piezoelektrisk keramik för att bilda en LC-resonanskrets. För sådana LC-resonansmatningskretsar hör resonansfrekvensen till piezoelektriska kretsar. Det ekvivalenta kapacitansvärdet för keramiken, induktansvärdet, transistorns förstärkningsfaktor, förstärkarkretsens arbetspunkt, återkopplingskoefficienten och driftstemperaturen bestäms. Eftersom den piezoelektriska keramiska omvandlaren med en nominell resonansfrekvens på 28 kHz har en stor spridning, är dess resonansfrekvens i allmänhet i intervallet 26-32 kHz, och halvbredden av formanten är i allmänhet mindre än 200 Hz. Därför används LC-resonanskretsen som den piezoelektriska keramiska ultraljudsvågen. Det finns följande problem i piezoelektrisk omvandlarring : För det första är kretsjusteringen svår. 

Det är nödvändigt att justera ett flertal parametrar för att få omvandlaren att arbeta vid resonanspunkten, såsom att justera arbetspunkten och återkopplingskoefficienten. För det andra är komponentegenskaperna höga, såsom transistorn. Förstoringen måste avskärmas, och den matchande induktansen för värdefel bör inte vara för stor; den tredje är att driften är instabil, förändringen av omgivningstemperaturen kommer att göra att resonansfrekvensen avviker från resonanspunkten, och givarens slitage gör att dess massa förändras, så att resonansfrekvensen ändras; Dessa problem leder till komplicerade produktionsprocesser av piezoelektriska keramiska ultraljudsgivare, som inte leder till massproduktion. Användningen av styrteknik med ett chip kan lösa dessa problem mycket enkelt. PIC16C712 mikrokontroller, PWM-teknik och frekvensomvandlingsteknik används för att designa den piezoelektriska keramiska ultraljudsgivarens matningskrets. Systemet fungerar bra i faktisk produktion.

PIC16C712 är en 8-bitars högpresterande enchips mikrodator tillverkad av företaget MICROCHIP i USA. Det går fort. När oscillationsfrekvensen är 20MHz är en maskincykel 200ns. Det finns fyra 8-bitars A/D-omvandlare på chipet, en infångningsingång/jämför utgång/PWM-pulsbreddsmodulerad utgång (dvs. CCP-modul). som visar matningskretsen för piezo keramisk ring ultraljudsgivare som styrs av mikrodatorn med ett chip. CCP-modulen på PIC16C712 enkelchips mikrodator är inställd på PWM-utgångsläget. Som givarens oscillationssignalkälla passerar utsignalen TIP122 Darlington-kraftröret. högfrekvent transformator T1-utgång och högfrekvent spänning laddas på den piezoelektriska keramiska ultraljudsgivaren, så att givaren producerar oscillation, om utgångsfrekvensen för PWM-signalen är den piezoelektriska keramiska ultraljudsgivarens resonansfrekvens, då är den primära strömmen av den största frekvenstransformatorn. Resistansen för samplingsåterkopplingsmotståndet Rf är 0,05 ohm, och strömmen som flyter genom den primära av högfrekvenstransformatorn T1 omvandlas till en spänningssignal (primärspolen är driftström för högfrekvenstransformatorn är 0,5A till 2,0A, och differentialdriften utförs. Förstärkaren till 7V är förstärkt i spänningsområdet 7V. 3,0V. 

Denna signal används som återkopplingssignal VR och matas in av RA2-stiftet på PIC16C712 (denna stift är den analoga AN2-ingången). Detta utgör ett styrsystem med nära slinga. När CCP-modulen i PIC16C712 arbetar i PWM-läge, har PIC16C712 fyra specialfunktionsregister TMR2, PR2, CCPR1L och CCP1CON för att styra perioden och pulsbredden för PWM-utgångspulsen. Perioden för PWM-utgångspulssignalen bestäms av följande formel:PWM-signalperiod = [(PR2) + 1] × 4 × TOSC × (TMR2 fördelad frekvens).Bland dem, 4×TOSC=200ns, kan TMR2 fördelad frekvens ställas in på 1:1. Genom att ändra värdet på PR2-registret kan oscillationsperioden för PWM-utgångssignalen ändras, och signalfrekvensen kommer också att ändras.Piezoelektrisk keramisk ultraljudsgivare med nominell resonansfrekvens på 28KHz, på grund av komponenternas diskrethet, fördelas dess resonansfrekvens i området 232KHz till 232KHz. För att aktivera frekvensen för PWM-signalen för att låsa resonansfrekvensen för piezokeramiskt material kan följande användas. En metod för frekvenssvep för att bestämma resonansfrekvenspunkten.