Amplifique el voltaje del transductor piezoeléctrico

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Tengo un transductor piezoeléctrico de banda de audio con una frecuencia de resonancia de 17 kHz (entre otros). Me gustaría usar este transductor para adquirir de una MCU una señal de audio modulada FSK.

Cuando conecto el transductor en el osciloscopio (con una impedancia de entrada de 1 MOhms) y observo la FFT del voltaje producido por el transductor, observo un pico, con una amplitud de ~ 100 microvoltios.

Esta amplitud es obviamente demasiado baja para el ADC de la MCU, así que me gustaría amplificar la señal, pero no tengo idea de cómo hacerlo.

¿Cómo recomendarías hacer eso? Para cualquier propósito, se supone que la capacitancia del transductor es de 13 nF a 120 Hz, de acuerdo con la hoja de datos.

¡Gracias!

    
pregunta Vincz777

1 respuesta

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Esos transductores piezoeléctricos de cerámica tienen un circuito equivalente muy parecido a un cristal. La especificación "13nF" (a 120 Hz) es una medida de Co. Las propiedades piezoeléctricas traducen la flexión mecánica de la cerámica principalmente en voltaje y un poco de corriente. También se presenta Lm, Cm, Rm, que son equivalentes eléctricos del movimiento mecánico. Lm y Cm es resonante a los 17 Khz. No se muestran todos los otros modos de resonancia, cada uno tendrá su propio Lm, Cm y Rm. (todo en paralelo). Aunque estos componentes móviles se pueden medir , no es fácil y requiere una plantilla de prueba con herramientas de medición como el generador de funciones, el osciloscopio.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Se muestran algunos valores de componentes arbitrarios para Lm, Cm, Rm. Son resonantes a los 17 Khz., Pero no deben tomarse como precisos, muchas combinaciones de valores son resonantes a los 17 Khz. Una de ellas modelará su transductor razonablemente bien.

Este transductor generará corrientes y voltajes cerca de 17 Khz. La impedancia de la fuente varía en un amplio rango en un intervalo muy estrecho de frecuencias cercanas a 17 Khz. Podría usar casi cualquier preamplificador de micrófono como amplificador de señal.
También puede usar un preamplificador de alta impedancia para enfatizar el modo de resonancia en paralelo del transductor. Este preamplificador hace dos cosas: amplifica el voltaje de una fuente de alta impedancia y presenta al Arduino un punto de polarización a mitad de camino entre tierra y Vref (asumiendo que Vref = Vcc de 5v):

simular este circuito Este amplificador tiene una ganancia de casi 100 a 17 Khz., Y la ganancia se puede reducir reemplazando R1 con un valor más pequeño. Tenga cuidado de elegir un amplificador operacional FET o CMOS para OA1 que tenga un producto de alto ancho de banda de ganancia. También debe ser un amplificador operacional "riel a riel" que tenga una corriente de polarización muy baja. Desde Microchip, MCP631, MCP633 funcionaría.

    
respondido por el glen_geek

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