Cómo controlar la frecuencia de conducción cuando se trabaja con transductores ultrasónicos de alta potencia

Todo depende de cómo desee conducir el transductor, es decir, la aplicación: -

Parecequepuedesmanejarlaresonanciaolaantirresonancia,loquedehecholohacemuysimilaracómoutilizaríasuncristalenunoscilador.Elgráficoanteriorestátomadode esto interesante sitio web.

No puedo determinar a partir de su pregunta qué aplicación tiene pero, desde el enlace (en la otra pregunta) para el tipo de transductores que usa, parece que tendrá una resonancia en serie con el transductor y esto significa que tiene una baja impedancia en la resonancia debido a que L y C están en serie. Esto significa que el tipo de circuito de control se verá así: -

Tomadode aquí y este sitio también tiene información muy útil y un enlace de eBay a uno barato: -

Pero,siaúnestáintentandoconstruirelsuyopropio,puedeusarelmétododeresistenciaenserieparagenerarunaseñalderealimentaciónenelextremofrontaldeunamplificadordepotencia.Claramente,laresistenciaenseriesolonecesitaserdeaproximadamente1ohmioparaevitarpérdidasdepotenciaexcesivas.Laseñalserámáximaenlaresonanciaenseriey,loqueesmásimportante,estaráenfaseconelvoltajedeactivaciónaltransductor.Estosignificaqueunsimpleamplificadordepotenciaharáeltrabajo,peroconunmétodoparacontrolarlaamplitud.

EsnecesariocontrolarlaamplitudolaPAentraráensaturaciónypodríadañareltransductor.EsunpococomounosciladorWein-bridgequenecesitacontroldeamplitudparagarantizarlapurezadelaondasinusoidal.Laseñalderetroalimentaciónpodríaajustarseconunpotenciómetropero,dadalaQdeltransductor,probablementeselogremejorutilizandounJFET:-

Respeta el PA en sí, asegúrese de que el ángulo de fase entre la salida y la entrada sea pequeño en la resonancia o el transductor no funcionará del todo en una resonancia perfecta. Esto se hace generalmente asegurando que el PA tenga al menos 10 veces el ancho de banda de la frecuencia de ejecución.

Una vez que tuve una idea, pero nunca la intenté, es tratar un transductor ultrasónico como un oscilador de cristal de alta potencia.
Su típico circuito de oscilador de cristal se ve así:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

De manera simplista, el cristal (junto con los 2 condensadores) proporciona un desplazamiento de fase de 180 grados en su frecuencia de resonancia y esto determina la frecuencia de salida del oscilador.

Entonces, ¿por qué no intenta algo similar con su transductor?
Por supuesto, necesitaría usar algo significativamente más potente que un pequeño inversor lógico, y probablemente necesitaría un filtro de paso de banda adicional para asegurarse de no terminar con uno de los armónicos del transductor, pero me imagino que se vería algo como esto:

^{simular este circuito}

Es posible que deba introducir algún método para iniciarlo si no hay suficiente ruido "natural" en el sistema para que funcione, y es posible que el filtro deba tener algo de ganancia para compensar el bajo voltaje en el sistema. resistencia sensorial.

Parece que no eres la primera persona en tener este problema.

Estos chicos han pensado en ello y han patentado una solución.

La solución es básicamente un microprocesador que controla la frecuencia de la señal del variador y un detector de corriente en el circuito del variador.

Genere la señal aproximadamente correcta, luego cúguela hacia arriba y hacia abajo mientras observa el flujo de corriente máximo.

Puede hacerlo a mano usando un multímetro con un pequeño adaptador. Usted pone una derivación actual en serie con la conexión a tierra de la señal del variador, y luego usa un pequeño circuito adaptador de este tipo:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Esto convierte la corriente del variador a un voltaje que puede medir con su multímetro.

Si tuviera un multímetro que pudiera medir la corriente alterna a la frecuencia de activación del transductor ultrasónico, no necesitaría el adaptador. Sin embargo, no creo que haya multímetros que midan la corriente alterna para muy por encima de las frecuencias típicas de la línea eléctrica.

El diagrama está muy simplificado y solo pretende mostrar el concepto. Es posible que deba usar dos etapas para obtener suficiente ganancia, y el filtro de salida podría mejorar mucho.

Dado que menciona una unidad de 50 ohmios, es posible que esté en el rango de MHz con su ultrasonido, por lo que tal vez un opamp no lo corte y tendrá que usar algo más adecuado para frecuencias altas en su lugar.

Lo que puedes hacer es una excitación de alta energía de banda ancha muy simple (es decir, un solo pulso).

Esta excitación de energía de banda ancha hará que el transductor oscile en su frecuencia de resonancia.

Si su multímetro es capaz de medir el contenido de frecuencia de CA, entonces tiene su respuesta.

Como alternativa, mencionas en tu pregunta vinculada que puedes medir la energía reflejada, también puedes considerar la medida de la energía del eco. Una vez que tenga una estimación aproximada de su resonancia, podría colocar un obstáculo a una distancia equivalente al tiempo necesario para que la oscilación inducida por el motor se extinga y luego medir la energía de la onda reflejada. Cuando alcance el máximo, habrá sintonizado el circuito del controlador.

Nota : esta es una respuesta muy genérica, ya que su diagrama también es muy genérico. La medición de derivación lateral baja, como en otras respuestas, suele ser más fácil de manejar, pero dado que está utilizando un PA de mesa, es posible que no sea compatible con su configuración. Creo que lo anterior es genérico y lo suficientemente flexible como para que lo adoptes a tus restricciones de configuración. Otras respuestas también mencionan que el multímetro no puede medir las frecuencias por encima de la línea de CA, mientras que la verdad es que hay una que conozco (Fluke 170) que sube a 100 kHz. La línea de fondo sin saber su configuración de dar instrucciones claras no es fácil. Por último, pero no menos importante, un DMM podría no ser la mejor herramienta tuning , un alcance simple lo ayudaría a converger más rápido.