換能器驅(qū)動(dòng)電路

下面是項(xiàng)目最后一部分的電路圖——換能器驅(qū)動(dòng)器。如電路圖所示，這是一個(gè)基于無處不在的微型時(shí)間芯片 NE555P (IC1) 的棘手振蕩器設(shè)計(jì)，用于為霧化器傳感器產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)脈沖序列。在電路中，5K 多圈微調(diào)電位器 (RP1) 可用于將振蕩器頻率設(shè)置為 113 kHz (±5 kHz) (TP1)。即使超聲波霧化器設(shè)備配置為在單個(gè) 5-Vdc 至 12-Vdc 輸入上運(yùn)行，除了 5-V 穩(wěn)壓直流電之外，該傳感器驅(qū)動(dòng)器還需要一個(gè) 20-Vdc 至 26-Vdc (V_DRIVE) 電源通道供應(yīng)軌。

因?yàn)殡娐穲D非常簡單且不言自明，所以我將繼續(xù)進(jìn)行項(xiàng)目的其余部分，而不會(huì)給出詳細(xì)的電路描述。下面，您可以看到我在運(yùn)行連接在一塊普通電路板上的超聲波霧化器原型時(shí)捕獲的兩個(gè)波形圖(TP2 和 TP3)。

我以每件 2 美元的價(jià)格從一位值得信賴的中國賣家那里購買了 113 kHz(20 毫米)換能器。以下是賣家提供的機(jī)器翻譯中文數(shù)據(jù)表的摘錄：--電路一點(diǎn)通

直徑：20 毫米

頻率：113 kHz (±3 kHz)

靜態(tài)電容：3,000 pF (±15% pF)

額定電壓：70 V(最大)

額定功率：2.5W(正常使用1.5W)

該原型還使用不同的 105-kHz (±5 kHz) 換能器進(jìn)行了成功測(cè)試。以下是其主要規(guī)格：

直徑：16 毫米

工作頻率：105 kHz (±5 kHz)

最大功率：2W

峰值輸出電壓：65V (±5V)

紋波(最大功率)：100 mV

電源電路

電源電路是一個(gè) DC/DC 升壓轉(zhuǎn)換器穩(wěn)壓器，連接在廉價(jià)且非常流行的八引腳芯片 MC34063A (IC1) 周圍。此處，其標(biāo)稱輸出由組件 R4 和 R5 調(diào)整為 20 Vdc。該電路嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)表中給出的應(yīng)用示例，因此您可以根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

上述兩個(gè)電路中的所有電解電容器均為 40-Vdc 額定值，而 180-μH(180 μH 至 220 μH)電感器 (L1) 為 1-A“鼓芯”型電感器。邏輯電平功率 MOSFET IRLZ44 (T1) 需要一個(gè)小散熱器。請(qǐng)注意，電源部分經(jīng)過專門定制，可以通過外部 USB 標(biāo)準(zhǔn)電源輕松為整個(gè)超聲波霧化器供電。它接受來自任何其他電源(例如合適的電池和/或墻上適配器)的 5V 至 12V 范圍內(nèi)的直流輸入。

可選的瞬時(shí)按鈕開關(guān) (S1) 與 2K7 電阻器 (R6) 相結(jié)合，讓您僅在需要時(shí)短時(shí)間內(nèi)提高霧氣密度。請(qǐng)注意，當(dāng)您按住 S1 時(shí)，最終輸出電壓 (V_DRIVE) 將升高至 26 Vdc，直到它被釋放。

接近最終版本的原型已經(jīng)在我的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試，并且在水面上使用更細(xì)的顆粒和更高的噴霧水平效果很好，正如預(yù)期的那樣?？杀氖?，我找不到數(shù)碼單反相機(jī)來拍攝測(cè)試時(shí)刻的好視頻。但是，您可以在下面看到我的低端智能手機(jī)相機(jī)拍攝的靜態(tài)圖像。

最后的想法

實(shí)際上，我在想設(shè)計(jì)的是一個(gè)與微控制器兼容的換能器驅(qū)動(dòng)電路(見下面的藍(lán)圖)。

問：如何找出“未知”超聲波換能器的共振頻率?

A：超聲波換能器是一塊具有特定共振頻率的金屬和陶瓷。要使換能器工作在共振狀態(tài)，它必須由高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)。確定諧振頻率的最佳方法是繪制換能器的阻抗譜。這通常使用非常昂貴的網(wǎng)絡(luò)分析儀來完成，但如果示波器軟件具有合適的功能，也可以使用簡單的 USB 示波器和掃描頻率發(fā)生器來完成。

后記：對(duì)于非?？焖俚膶?shí)驗(yàn)，只需從電路中省略 78L05 和 MC34063 IC。然后使用穩(wěn)定的 5-Vdc 電源為振蕩器電路 (NE555) 供電，并使用穩(wěn)定的 20/24/26 Vdc 為驅(qū)動(dòng)器電路 (IRLZ44) 供電。您將需要一個(gè)雙通道電源來進(jìn)行最小的實(shí)驗(yàn)測(cè)試設(shè)置。

審核編輯：湯梓紅

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