¿Qué aumentará el volumen de salida (dB) en un Transductor piezoeléctrico?

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Necesito alcanzar 110dB a 25khz desde un Transductor piezoeléctrico. Según la hoja de datos, la frecuencia de resonancia del Piezo es de 25 kHz y a 10 vrms producirá 110dB.

Estaré utilizando los pWM PWM de un controlador MSP430G2553 para golpearlo.

Actualmente, sin embargo, estoy usando un Arduino Mega 2560 para hacer un 'push-pull'. He conectado los 2 pines del transductor a 2 pines PWM separados en el arduino y estoy usando una biblioteca que sincroniza la salida PWM en los 2 pines para que sean opuestos entre sí. Esto le da movimiento completo al piezo en lugar de vibrarlo entre 0 - 3.3v, oscila entre -3.3v- > 3.3v. Esto duplica el voltaje y obtuvo mi salida de 50dB a 80dB. Sin embargo, necesito subir hasta 110dB.

Entonces, la gran pregunta es: ¿Cómo puedo aumentar el volumen hasta 110dB? (Básicamente, necesito alcanzar -5v - > + 5v en lugar de -3.3v - > + 3.3v) ¿Cómo subo el voltaje sin arruinar la oscilación de 25 kHz? Necesito un circuito que logre esto.

Aquí está el cableado actual:

El registro es 100ohm Piezo tiene capacidad de 2500pf El voltaje de Arduino Mega 2560 va de -3.3v a 0 y de 0 a 3.3v en los 2 pines de PWM. Estos están configurados para oscilar a 25 kHz.

    
pregunta Curtis

2 respuestas

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Si tienes el 5V disponible en algún lugar , es fácil. Coloque un búfer de 74HCT o un inversor entre las dos señales y el piezo. Puedo sugerir 74HCT2G125 o 74HCT2G14 (son pequeños, y solo 2 puertas, por lo que no saturará su circuito).

74HCT puede manejar +/- 20mA, lo que debería ser suficiente (consulte el siguiente párrafo), y acepta señales de 3.3V como entrada (74HCT utiliza niveles TTL de 5V, que son compatibles con niveles CMOS de 3.3V; no use 74HC , no serán apropiados). Saldrán 5V.

Tenga en cuenta que para evitar la sobrecorriente en las salidas 74HCT, debe hacer que su resistencia sea un poco más alta (al menos 470 Ohm). Esto limitará la corriente de salida a los 20 mA especificados, pero no afectará mucho su señal, incluso a 25 KHz. Dado su piezo, esto dará un tiempo de subida / caída de aproximadamente 4µS, por lo que con un período de 40µS, todavía es aceptable.

Si no tiene 5V disponibles : aquí hay un circuito que funciona como una bomba de carga (o multiplicador de voltaje), con sus dos señales fuera de fase (realmente deben estar simétrico, o terminarás perdiendo algo de poder)

Proporcionará +/- 6V al piezo (modelado por el condensador de 2500p).

Pero Dave Tweed hizo un buen punto, e incluso +/- 6V no es suficiente para alcanzar el nivel de dB que necesita. Podrías multiplicar esto de nuevo por dos, encadenando el circuito anterior dos veces (con algunos ajustes), pero me temo que podría comenzar a ser inefectivo en este punto, y torpe.

    
respondido por el dim
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10 V pp NO es lo mismo que 10 V rms . Para obtener la salida completa del transductor a 10 V rms , tendrá que conducirlo con una onda cuadrada de 20 V pp , o un 28,3 V pp onda sinusoidal.

Con un solo suministro y un controlador de puente H, necesitará una fuente de alimentación de 12 a 15 V para llegar allí.

Una alternativa sería construir un controlador de puente de corriente relativamente alta que se ejecute directamente desde su batería de 3.7 V, y usar un transformador 1: 5 para aumentar el voltaje al nivel que necesita el transductor.     

respondido por el Dave Tweed

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