Приемник Сигналов Пьезоизлучателя

[Abraziv]

Интересное убеждение.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Abraziv]

Доктор

Можете меня немного подлечить. Пошевелил мозгами малясь. Пришёл вот к такой схеме, входного каскда.

VD1-VD4 нужны для предотвращения шунтирования трансформатором входного каскада во время приёма, так же для подавления помех и наводок с трансформатора. Возможно придётся ещё парочку накинуть, надо будет померить макимальный по уровню принимаемый сигнал.

Дроссель L1 вмесет со статической ёмкостью керамики настраивается на верхнюю частоту акустического резонанса, этим хоть и немного но компенсируя статическую ёмкость керамики. К томуже на резонансе можно поднять напряжение на ёмкости керамики, в добротность раз. Характеристики керамики я аппроксимировал по снятым АЧХ и получил примерные номиналы эквивалентной схемы пьезо.

R1 R2 делить для получения сигнала во время излучения.

C1 - для развязки по постоянному току.

Полевик шунтирует вход предварительного усилителя ( врехний ОУ ) во время излучения. Насчёт полевика есть сомнения, боюсь , что его пробьёт. Хотя ёмкость когда будет перезаряжаться , к R3 будет приложенно какоето напряжение. Надо продуать здесь лучше. Покамись ничего в голову не приходит.

R3 R4 - делить задающий Ку и входное сопротивление , предварительного усилителя.

R5 - для компенсации токов утечки ( возможно уберу ).

Eoff - напряжение смещения, планирую сделать на TLE2425 или подобной, мало жрёт и обеспечивает протекание тока до 20мА.

C2 - по постоянному току.

Нижний ОУ используется в качестве буфера, выходное сопротивление которого с выходным сопротивление верхнего ОУ образуют делить. Без него всё напряжение снимаемое с R2 из за низкого сопротивления верхнего ОУ упадёт на его вых сопротивление. Поэтому какая никакая развязка да есть. Далее планируь поставить ПФ 2 порядка , тоже на ОУ.

Двухстороний ограничитель поставил по пречине безопасности, после прекращения излучения, запасёная энергия на пьезе будет выдавать довольно таки длинный хвостовик ( затухающе колебание ), пусть стоит, малоли что.

Где лучше подключить экран антенны и кабеля, в одну точку к общему проводу верхнего ОУ? Возможно можно заменить, верхний ОУ на что то более чувствительное.

Спасибо, что помогаете.

Изменено 25 ноября, 2013 пользователем Abraziv

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Falconist]

Поскольку я пьезопреобразхователями (столь мощными) никогда вплотную не занимался, то по поводу его подключения могу только отметить, что особой "ереси" в Вашем варианте не вижу. Диоды вроде на месте. Индуктивность? Возможно.

А вот по поводу измерительной части имею ряд возражений.

1) Закорачивание после С1 полевиком приведет к тому, что через этот конденсатор на общую шину замкнется и часть тестового сигнала. Хорошо это или плохо - надо шшупать в "железе".

2) В полевом МОП-транзисторе параллельно каналу имеется технологический диод в обратном направлении. Через него отрицательная полуволна сигнала будет замыкаться на общую шину в любом случае, независимо от того, открыт он или закрыт. Раньше я рекомендовал перемыкать входы самого ОУ. Вы, видимо, не обратили внимания на это.

3) С выхода вторичной обмотки трансформатора пойдет знакопеременное напряжение относительно общей шины. А измерительная схема работает только в положительном квадранте питающего напряжения. Не есть гут.

4) Если верхний ОУ развязан от источника сигнала гальванически, с искусственной средней точкой, то в нижнем входной делитель "собьет" его режим по постоянному току. Подключитесь тоже после конденсатора. Причем, нижний ОУ совершенно не нужен. Амплитуда сигнала после делителя будет более чем достаточна без его "усиления".

5) Делать коэффициент усиления ОУ менее единицы чревато существенным увеличением шумов и опасностью его самовозбуждения. Почему - могу объяснить отдельно.

6) Не вижу на схеме сумматора, как такового. Оба сигнала сводятся на ключ. Любая коммутация, включая бесконтактную, чревата прохождением на выход коммутационных помех из-за затворно-канальной емкости. Очень большая проблема, до сих пор полностью не решенная.

Как видите, имеются замечания еще по блок-схеме, поэтому обсуждать какие-то конкретные детали еще очень рано.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Abraziv]

Спасибо за столь расширенный ответ.

А что если применить релюшку или оптрон, вместо полевика? Вообщем согласен с вами, надо разобраться основательно со структурой. Как всегда время гонит и всё сложно и первый раз.

Впринципе я посматривая на схему которую я приводил в прошлый раз. Только надо найти ОУ , который сможет выдерживать по 200В синфазки и частоту 130кГц хотябы. Только вот подобные схемы будут сильно шуметь и нафига они такие не нужны. Может реле или оптрон ? Сильно частото не придётся дёргать, длительность сигнала от 1- 20 мс будет.

Я просто не понимаю как закоротить входы ОУ.

Изменено 25 ноября, 2013 пользователем Abraziv

[Abraziv]

Доктор !!! Я нашёл лекарство. Теперь хворь должна уйти.

[Falconist]

Давайте пока что отложим проблему закорачивания входов. У Вас еще куча нерешенных моментов.

Схема в предыдущем посте мне не нравится. Трансформатор - это как? С него снимается тестовый импульс для преобразователя, или еще один трансформатор для снятия сигнала?

[Abraziv]

Вот. Возможно перемудрил опять с диф каскадом )))))))))))

Ахахаа. Вот я затупан )))))))))

Доктор

Извините , за смехопанораму. Да решил использовать второй трансформатор, он решил все беды с переключением.

Накидал вот. Только будет сложно навернео расчитать ПФ образованный трансом и параллельной ёмкостью и ПФ на ОУ как единное звено.

Изменено 25 ноября, 2013 пользователем Abraziv

[Falconist]

Пока что я вижу метания из стороны в сторону. Причем, совершенно бессистемные.

Итак. Что имеем на входе и что надо получить на выходе?

На входе, насколько я понимаю - короткая пачка импульсов. Генератор управляется от какого-то "таймера". Любой конструкции. Сейчас это неважно. Главное, что выходной сигнал этого "таймера" может переключать в тот или иной режим измерительную часть.

А на выходе что должно быть? Всё, что между ними - пока что "черный ящик".

[Abraziv]

Спасибо ещё раз , что помогаете.

Антенна должна уметь излучать фазоманипулированный или ЛЧМ сигналы , длительностью 1мс-20мс. Принимать должны отражённый сигнал, в идеале по полученным данным необходимо построить картографию дна, но думаю до этого не дойдёт.

Теперь можно по подробнее рассказать.

Антенна самопальная и в разобранном виде имеет следующий вид :

т.е. антенна представляет из себя 6 пьезокерамических излучателей,

заключённых в аллюминиевый корпус. Каждый пьезик имеет отдельные выводы, т.е. может управляться отдельно от других. Зачем это нужно ? Цель проекта , спроектирвать Гидролокатор Бокового Обзора с синтезированнйо аппертурой, к тому же главным максимумом диаграммы направленности необходимо вращать. Каким образом ? А вот каким, внося соответсвующие фазовые или временные здвиги на каждый из излучателей в интервале времени равном периоду сигнала. Грубо говаря необходимо сделать подводную ФАР.

Вращая диаграмму направленности мы можем управлять направлением излучения максимальной энергии ( главного максимума ). Но до этого ещё далеко и к тому же по большей части это будет зависить от цифровой части.

Керамика имеет следующие характеристики.

Накачивали синусом с размахом 10 В

Акустическая АЧХ снятое в ведре U(f) :

Красная масштабированна , не обращайте внимания.

Электрическая АЧХ Z(f) :

Снимал через резистор 100 Ом с помощью генератора 50 Ом вых. На графике всё вычел, так что это именно сопртоивление керамики.

Видно, что пьезо имеет чисто ёмкостной характер с двумя резонансами, первый идёт последовательный, второй параллельный.

Максимальная чувствительность антенны видна из механической АЧХ и находится в пределах 105к-115кГц. Отсюда сделан вывод , что полоса ФМ или ЛЧМ должна быть заключенна в этих пределах.

В микрокап9 составил эквивалентную схему керамики и примерно подобрал номиналы это схемы :

R5 можно убрать впринципе ( включил его для большей схожести АЧХ).

Усилитель который приводил на структурной схеме думаю сделать по мостовой схеме ( усилитель класса Д ). Каждое из плечь накачивать 16 импульсным ШИМ сигналом 16*(105к-115к)Гц ( подавать на драйвер ) . ФНЧ будет фильтровать импульсы ШИМ и выделять необходимый сигнал. К1 - К3 формируют положительную полуволну, а К4 и К2 формируют отрицательну. Возможно придётся отказаться от ФНЧ и подавать на трансформатор непосредственно ШИМ, но уже идущие с частотой сигнала (105к-115к)Гц ( а не в 16 раз больше ).

Я остановился на ШИМ с ФНЧ , т.к. на керамика будет колебаться только на одной гармонике содержащую наибольшую энергию. Остальное будет рассеиватсья на ней, что по поему мнению со временем будет вести к дигродированию керамики и медленному её разрушению. Но с ФНЧ есть опасность перегрузки ключей ввижу ёмкости ФНЧ. Поэтому возможно придётся отказаться от неё.

По импльсным трансформатарам инфу вроде нашёл, так, что необходимо просто мотать.

Сейчас же стоит задача, сделать тракт для сигналов с заданными характеристиками. В плотную планирую заняться этим всем после сессии.

Изменено 25 ноября, 2013 пользователем Abraziv

[Falconist]

Мдя... С излучателями пускай поможет кто-то другой. Я с ними дела не имел, так что...

Теперь по поводу некоторых моментов.

1) Зачем именно мостовой генератор? Если развязка всё равно будет трансформаторной. Сделайте "тяни-толкай" со средней точкой, подключенной к питанию. По крайней мере, резко упростится конструкция. А коэффициентом трансформации тупо подгоните нужную амплитуду выходного сигнала.

2) Имею большие сомнения в такой уж необходимости запитывать генератор синусоидой. Поясню подробнее.

Когда-то, еще в самом начале 90-х, когда скорость телефонных модемов 2400 бод считалась вполне приличной, а для их подключения к телефонной линии требовалось разрешение, ко мне подкатил один знакомый с предложением соорудить прибор типа модема со звуковой модуляцией через трубку обычного телефона. До "железа" дело не дошло, но эксперименты я увпел провести. Так вот, оказалось, что хотя динамик я возбуждал треугольником (намного проще схемотехнически, чем синусоидой), с микрофона всё равно получал синусоиду. Т.е., воздух являлся демпфером.

Вода, конечно, не воздух и практически несжимаема, но имею подозрение, что подобный эффект может быть и в Вашем случае. Надо провести исследования. А если еще загнать излучатель в резонанс, то симметричный режим "С" может оказаться энергетически намного более выгодным.

[Гор]

1 этап - добиться излучения - приёма сигнала с олдним излучателем.

2- задача создания ФАР одноразмерной.

Первую задачу нужно выполнить для оценки диапазона рабочих расстояний.

Вторую - скопировать. Можно сдвигать задержку импульсов с помощью таймеров 555, если вращать блок переменных резисторов.

Можно микроконтроллером "раздавать" импульсы с нужной задержкой.

-----------------

Также можно поместить вашу антенну в фокус параболического цилиндра (или как его умнее назвать)-тогда излучение будет формироваться в узкую "метёлку" при передаче и приёме. Это повысит дальность передачи и снизит шумы при приёме.

Как умно свести сигналы датчиков в одну точку при приёме - пока не скажу... надо думать (ведь раздаются при передаче мощные сигналы, а при приёме нужно "обрабатывать" слабые сигналы).

Изменено 25 ноября, 2013 пользователем Гор

[Abraziv]

Доктор

Да можно и тяни толкай сделать, пару транзисторов тогда выкинуть, только вот с его расчётом я тоогда точно с ума сойду.

Впринципе вы правы ФНЧ выкину и не буду запариваться. Буду накачивать ШИМом непосредствнно.

[Abraziv]

Остановился на такой схеме. Решил начать с намотки транса усилителя мощности. Далее по ходу буду считать , накидывать если надо.

Изменено 27 ноября, 2013 пользователем Abraziv

[Falconist]

Плохо. Очень плохо! Почему среднюю точку посадили на землю, а не к питанию?

[Abraziv]

Чтобы конденсатор не заряжался.

[Falconist]

Какой такой конденсатор?

[Abraziv]

Конденсатор ФНЧ (LC)/

[Falconist]

А что мешает соединить его с плюсом, а не с землей?

[Abraziv]

Препод сказал, что меандром пьезу накачивать нельзя иначе она будет деградировать со временем. Я с ним полностью согласен. Керамика не может колебаться одновременно на разных частотах, это даже предстаить тяжело. Керамика будет колебаться на частоте ( гармонике ) с наибольшей энергией. Другие гармоники будут тоже пытаться дёргать пьезу но у них ничего не получится )))) А так как спектр меандра широк , то вся оставшаяся энергия рассеится в виде диссипативных потерь.

[Falconist]

Так "дергайте" его трапецией. Или треугольником. Всё проще, чем синусом.

[Abraziv]

Опять не так!!!

Изменено 27 ноября, 2013 пользователем Abraziv

[Falconist]

Нет. Не так. Банальнейший и стандартнейший "тяни-толкай" (push-pull).

Всё давным-давно "украдено до нас".

Если хотите использовать МОСФЕТы в качестве истоковых повторителей, учтите что у "обычных" силовых только порог открывания составляет 4...5 В. Т.е, на затворы нужно будет подавать напряжение на эту величину превышающее значение выходного сигнала. Для Logic Level оно составляет 1,5...2,5 В. Меньше, но тоже многовато. Против 0,7 В у биполярных транзисторов.

А всё это существенно усложняет схемотехнику и требует дополнительного питания, превышающего основное на 8...10 В. Либо же мириться с крайне низким КПД.

Я это к тому, что подобных "граблей" будет еще немерено.

[Abraziv]

Боюсь, что так не получится. L1 и C2 образую сглаживающий фильтр и C2 будет закорачивать пьезо, так же С2 будет долго разряжаться. Может тогда вот так? Как вы сказали треугольником.

[Falconist]

Конденсатор между концами первичной обмотки со средним выводом очень часто ставится в простейших преобразователях постоянного низкого напряжения в переменное 220 В. Первичка запитывается прямоугольными импульсами (желательно с "мертвым временем"), а на выходе получается искаженная синусоида. Хоть и искаженная, но близкая к ней.

[Abraziv]

Спасибо.