最新消息
最新消息| 基于AVR與DDS技術的超聲波電源研制 | 2022-03-07 |
| 文章来源：由「百度新聞」平台非商業用途取用"http://www.eepw.com.cn/article/180690.htm" 1引言近年來,隨著壓電材料、電力電子技術的飛速發展,超聲在工業、農業、生物、醫藥衛生、環境保護等國民經濟的各個部門以及國防工業中已得到廣泛的應用[1]。超聲技術的兩大核心要素包括換能器和超聲電源[2]。目前，超聲技術向高頻率、高穩定性發展，因此對超聲電源的性能提出了更高的要求。在超聲系統工作過程中,由于變幅桿系統剛度、載荷、工作面積等因素的變化,導致換能器系統固有頻率發生漂移[3],要求超聲電源具有精確的頻率自動跟蹤功能[4],以滿足換能器穩定的超聲輸出。此外，目前對換能器多種工作頻率的需求日愈增加，急需具有多種頻率選擇的超聲電源與之配對[5]。本文采用DDS與AVR，研制了一種新型超聲波電源,能夠提供500kHz、功率為3.2瓦范圍內的電信號輸出，且具備工作頻率下的跟蹤功能。實驗表明，開發的電源能夠精確和穩定工作。2系統構成系統構成包括硬件電路與上位機軟件系統。硬件電路包括：AVR、DDS、頻率跟蹤及功放等模塊。采用AVR單片機Atmega64作為控制器,以DDS芯片AD9852作為頻率發生源，應用帶過流過壓保護的線性放大器作為功放，并通過RS232串口或并口與PC連接，實現上位機控制。鍵盤和液晶顯示作為簡易的用戶人機接口，鍵盤模塊實現功能選擇、參數設置等功能，液晶模塊主要用來顯示菜單和功能設置。采用VisualBasic計算機語言開發上位機系統，上位機系統包括：頻率設置、功率調節、曲線顯示等部分。上位機和鍵盤設置的參數和控制命令，經單片機處理后，分解成頻率控制信號、幅值控制信號、時間控制信號以及顯示控制信號，其中頻率控制信號、幅值控制信號由單片機控制AD9852模塊輸出對應頻率及幅值的波形，時間控制信號用于控制波形發生的時間點以及波形發生的時間長短，以便實現變功率驅動，顯示控制信號實現電源的狀態顯示，系統整體框圖如圖1所示。500)this.style.width=500;"border="0">2.1波形發生模塊AD9852芯片是波形發生模塊的核心。該芯片是美國AD公司推出的高性能DDS芯片,其內部包含高速、高性能DA轉換器及高速比較器,外接精密時鐘源，可輸出頻率和相位都可編程控制且穩定性良好的模擬正弦波。該芯片內部主要由DDS內核、2個48位的頻率寄存器、2個14位的相位寄存器、各工作模式配置寄存器、2路12位的高速DAC、模擬比較器、IO接口等電路組成[6]。AD9852構成的正弦信號發生電路需要提供接口電路與高精度外部時鐘。本超聲電源使用60MHz有源晶振為AD9852提供一個高精度、低抖動的外部時鐘。對于計數容量為2n的相位累加器，以及M個相位取樣點的正弦波波形存儲器，若頻率控制字為K，輸出信號頻率為Fo，參考時鐘頻率為F，則信號頻率為：500)this.style.width=500;"border="0">本文引用地址：http:www.eepw.com.cnarticle180690.htm在60MHz時鐘下，輸出頻率分辨率高達2×107Hz。AD9852內含12位幅值控制模塊，可達到12精度的調幅輸出。通過高速SPI接口，對AD9852寫入不同的控制字，可實現實時與精確地控制輸出波型的頻率和幅值。2.2頻率自動跟蹤的實現頻率跟蹤功能是目前超聲電源最基本的功能之一。本超聲電源采用電鎖相式自動頻率跟蹤和電流最大值跟蹤方法，其中電鎖相式自動頻率跟蹤采用零相位跟蹤和定相位跟蹤方法。2.2.1鎖相式自動頻率跟蹤方法鎖相式自動跟蹤系統為一種相位控制系統[6]，即通過電壓與電流的相位關系來判斷負載是否處于諧振狀態。本電源采用D觸發器實現相位頻率跟蹤。換能器驅的反饋電流信號和反饋電壓信號分別經過過零比較器，得到兩個方波信號，送到D觸發器，電壓方波輸入到D觸發器的的D端，電流輸入到D觸發器的CP端。若電壓超前電流，則D觸發器的輸出輸端為邏輯電平“0”，若電流超前電壓，則D觸發器的輸出輸端為邏輯電平“1”，如圖2所示。D觸發器的輸出電壓送至單片機，作為控制時增加或減小頻率的理論參考值，以此值作為頻率跟蹤。 關鍵字標籤：Signal Generator in Taiwan |
|
 |
|
