[iiv 17]

Спасибо всем огромное за советы!

 

Примерно понимаю, что последовательный резонанс будет правильнее, но пока не прочувствовал до конца всех деталей. Вот пусть у меня последовательное включение пьезо + индуктор, и мосфет включен параллельно пьезо. Так? Но тогда в пьезе всегда из-за внутреннего диода мосфета будет течь ток только в одном направлении.

 

Еще вопрос, вызванный комментарием уважаемого @Plain Я планировал поставить несколько (6-10) пъезо излучателей, все с резонансной частотой на примерно 40КГц, подавать на них примерно 50-100 периодов 40КГц, но мне надо иметь заданный и не меняющийся за эти 50-100 периодов разброс фаз между ними. Потом небольшая пауза на миллисекунду и снова все то же самое, но с другим разбросом фаз. Альтернативно - даже без паузы, просто на каждые 50-100 периодов свой набор разбросов фаз.

 

Точность установки фаз где-то 10-20 градусов.

 

EDIT: просто с двух ног МК у меня не получилось, похоже напряжение слишком маленькое, МК на 3.3В.

[vov4ick 35]

Силовые пьезоизлучатели обычно включают так: последовательно: источник (обмотка трансформатора или двухтактный каскад) - согласующий дроссель - излучатель. Дроссель подбирается так чтобы его индуктивность совместно с собственной ёмкостью излучателя имела резонансную частоту теоретически равную, а на практике на несколько кГц выше чем резонансная и рабочая частота.

При сильной электрической связи между пьезоизлучателями и генератором по идее они должны работать в фазе. У всех излучателей на практике разная резонансная частота, поэтому у всех параллельно включенных на одной частоте будет разная амплитуда колебаний. Заданный разброс фаз при параллельном включении не сделать. Похоже, вы делаете ультразвуковую ФАР? Там другой подход, намного сложнее, по УЗ ФАР для медицины есть много публикаций.

[Plain 168]

1 час назад, iiv сказал:

(6-10) пъезо излучателей

Тогда дешевле собрать один двуполярный БП на всех и нормальные драйверы, там ничего выдающегося не требуется.

[alexPec 3]

27 минут назад, Plain сказал:

Тогда дешевле собрать один двуполярный БП на всех и нормальные драйверы, там ничего выдающегося не требуется.

Если не будет резонанса, а просто раскачивать УЗ излучатель высоким напряжением, то работать будет не оптимально, а ТС хочет:

"Хочу максимально экономно раскачать". Для оптимальности наверно все равно надо компенсировать реактивную составляющую пищалки

[Plain 168]

Задача раскачать, а резонанс можно после прикрутить. И я понял "экономно", как минимум денег и времени, а не минимум потерь.

[iiv 17]

1 hour ago, Plain said:

Тогда дешевле собрать один двуполярный БП на всех и нормальные драйверы, там ничего выдающегося не требуется.

Спасибо большое @Plain за комментарий! Я немного подтормаживаю, скажите, пожалуйста, а почему двухполярный БП, а не однополярный + полный мост на пьезу? То есть я не сильно понимаю, почему нужно отрицательное плюс, как я понимаю, драйверы на pmos, или я в корне не правильно понимаю Ваш ответ.

 

12 minutes ago, Plain said:

Задача раскачать, а резонанс можно после прикрутить.

Да, верно, я планировал подобрать резонанс через МК, тем более, что резонанс должен быть у всех примерно одинаковым и выходная частота у всех однозначно должна быть одинаковой.

14 minutes ago, Plain said:

И я понял "экономно", как минимум денег и времени, а не минимум потерь.

Да, верно, хотелось бы именно бюджетно.

[Plain 168]

2 часа назад, iiv сказал:

почему двухполярный БП, а не однополярный + полный мост

Это традиционно в этой области, проще работать с переменным током:

Каскод в БП — потому что не бывает "логических" 60-вольтовых PMOS. Транзисторы и диоды — какие были в симуляторе, могут быть любыми подходящими. Для программной подкрутки БП — вставить последовательно с D7 небольшой резистор, которым смотреть за потерями КПД.

[iiv 17]

Огромное спасибо, @Plain - понял, идеально подходит, пошел подбирать компоненты и плату разводить!

[тау 23]

1 час назад, iiv сказал:

подбирать компоненты и плату разводить!

с УЗ преобразователями все несколько сложнее чем просто с емкостью.

Цитата

Optimal driving of ultrasonic transducers:
For optimal transducer efficiency, the best situation is if/when transducer is driven in one of its mechanical
resonant frequencies, delivering high active power (and very low reactive power) to the loading media. Since
usually resonant frequency of loaded transducer is not stable (because of dynamical change of many mechanical,
electrical and temperature parameters), a PLL resonant frequency (in real-time) tracking system has to be applied.
When we drive transducer on its resonant frequency, we are sure that the transducer presents dominantly resistive
load. That means that maximum power is delivered from ultrasonic power supply (or ultrasonic generator) to the
transducer and later on to its mechanical load. If we have a reactive power on the transducer, this can present a
problem for transducer and ultrasonic generator and cause overheating, or the ultrasonic energy may not be
transferred (efficiently) to its mechanical load.

 

книжка :https://ultrasonic-resonators.org/misc/references/articles/Prokic__'Piezoelectric_Converters_Modeling_and_Characterization'.pdf

Поэтому управление просто с ножки МК через какие-нибудь ключи вряд ли дадут Вам нужный эфффект . Особенно подозрительно что вы хотите делать это  на одной частоте для нескольких УЗ преобразоваетелей. А у них добротность может быть высокая и  резонансы очень вероятно не совпадут.

возбуждая по схеме Plain короткими импульсами (200нс), колебания могут возникнуть на каждой из нечетных кармоник УЗ преобразователя и еще непонятно какая из гармоник выиграет в амплитуде. Да и по-хорошему даже меандром возбуждать нельзя , для вашей задачи каких то там фазовых измерений , будет ошибка ,связанная с влиянием гармоник.

Вобщем мои выводы такие:

а) без резонансной катушки , тем или иным способм поключенной к УЗП , Вам не обойтись

б) либо Фапч либо автогенератор для адекватного возбуждения

в) проверить добротности УЗП и резонансы в вашей среде использования, сделать выводы о не(?)возможности когерентной работы.

После этого задумываться о разводке платы.

 

Но Вам виднее!  я старый и потому избыточно ворчливый тормоз прогресса,

[Vasily_ 45]

Может стоит посмотреть на готовые чипы типа PGA450 PGA460 MAXQ7667 или что то подобное.

[iiv 17]

Спасибо большое, @тау за очень важную информацию. Я понимаю, что резонансная катушка скорей всего улучшит характеристики работы. На данный момент я успел попробовать раскачивать эти пьезы от 12-15В через пару мосфет драйверов (TC4421A) сделав из них полный мост. Как-то это все работало, но я видел, что иногда медленно раскачивалось и по стоимости компонент получалось довольно не бюджетно. Чувствительность к резонансу у моих УЗ пищалок конечно же есть, но более-менее на раз с десяток можно включить в одну и ту же частоту и, похоже (по потреблению тока через мосфет драйверы) они более-менее совпадали. Аккустическую отдачу по отдельности еще не измерял.

 

То есть я предполагаю, что с резонансом и фазой для каждой из пищалок все будет нормально (но не могу 100% гарантировать) а вот синус вместо меандра - может быть действительно более правильное решение. Но сам я точно схему для синуса не придумаю, а через ЦАП с усилителем как мне уже однажды уважаемый @Plain рисовал (и у меня тогда все запустилось, спасибо!!!) будет совсем не бюджетно.

[k155la3 26]

В 11.02.2023 в 13:07, iiv сказал:

. . . . Я планировал поставить несколько (6-10) пъезо излучателей, все с резонансной частотой на примерно 40КГц, подавать на них примерно 50-100 периодов 40КГц, но мне надо иметь заданный и не меняющийся за эти 50-100 периодов разброс фаз между ними. . . .

Судя по "симптомам" Вы намереваетесь создать нечто "ноухавное", за это респект.

Пьезоэлемент весч реактивная, и если вы намереваетесь соединить их все параллельно (или тем более последовательно), то Вас ожидает лес из различных граблей. В этом случае (синхронная-синфазная работа нескольких излучателей) надо  каждый из них накачивать своим выходным каскадом, при этом не факт еще что получите синфазность. Думаю потребуется подстройка каждого излучателя. 

[iiv 17]

17 minutes ago, k155la3 said:

Судя по "симптомам" Вы намереваетесь создать нечто "ноухавное", за это респект.

Спасибо! Есть такое, патент чужой надо обойти, чтоб не договариваться о лицензировании, поэтому такие заморочки.

 

Спасибо большое, @k155la3 за совет! Да, надобно несколько излучателей, есть подозрение, что в ближней зоне они не сильно будут друг друга теребить, так как направлены в разные стороны. Соединять последовательно не вариант - мне надо фазу менять у каждого. Я собственно почему и напряжение хотел поднять, предполагая, что пьезы тогда будут менее чувствительны ко внешним помехам.

 

Кстати, ошибся вчера сказав, что по 50-100 периодов, а потом пауза, буду без паузы, иначе звенит все на ноте "ре" первой октавы, то есть на каждые 50 периодов свой набор сдвигов фаз.

[тау 23]

27 минут назад, iiv сказал:

Кстати, ошибся вчера сказав, что по 50-100 периодов, а потом пауза, буду без паузы, иначе звенит все на ноте "ре" первой октавы, то есть на каждые 50 периодов свой набор сдвигов фаз

Без паузы нельзя. Точнее можно (если хочется), но всё равно есть понятие группового времени задержки, которое тем больше , чем выше добротность резонатора и "ужее" его полоса.  После снятия воздействия со старой фазой колебаний, новая фаза ( в механическом виде) появится грубо через время == групповой задержке, которая примерно равна как обратная величина от полосы пропускания.

Вот у Вас какая добротность ваших резонаторов ?

У Вас приёмник колебаний есть или Вам только ультразвук излучить надо ?

[Plain 168]

16 часов назад, тау сказал:

колебания могут возникнуть на каждой из нечетных гармоник

Разве что теоретически, а практически, возбуждают меандром напряжения, т.е. даже не тока.

19 часов назад, iiv сказал:

подбирать компоненты и плату разводить

БП на схеме 1 Вт, для одного передатчика, а если десяток одновременно, под это надо считать.

4 часа назад, Vasily_ сказал:

Может стоит посмотреть на готовые чипы

А где на них сейчас смотреть? С этим и в лучшие времена было трудно — мало кому такое нужно в розницу, и каждый второй требовал подписку, иначе не давал никаких бумаг, а которые получалось попробовать, были ну очень нежные.