換能器驅(qū)動電路

下面是項(xiàng)目最后一部分的電路圖——換能器驅(qū)動器。如電路圖所示，這是一個基于無處不在的微型時間芯片 NE555P (IC1) 的棘手振蕩器設(shè)計，用于為霧化器傳感器產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動脈沖序列。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 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)動器還需要一個 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捕獲的兩個波形圖(TP2 和 TP3)。

我以每件 2 美元的價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 DC/DC 升壓轉(zhuǎn)換器穩(wěn)壓器，連接在廉價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)需要對其進(jìn)行調(diào)整。

上述兩個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) 需要一個小散熱器。請注意，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。

可選的瞬時按鈕開關(guān) (S1) 與 2K7 電阻器 (R6) 相結(jié)合，讓您僅在需要時短時間內(nèi)提高霧氣密度。請注意，當(dāng)您按住 S1 時，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)來拍攝測試時刻的好視頻。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)計的是一個與微控制器兼容的換能器驅(qū)動電路(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驅(qū)動。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：對于非常快速的實(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)動器電路 (IRLZ44) 供電。您將需要一個雙通道電源來進(jìn)行最小的實(shí)驗(yàn)測試設(shè)置。

審核編輯：湯梓紅

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