超声波定向传送：驱动功率电路制作
时间：2022-12-11 18:00:00
§01 超声波阵列驱动
1.1 应用背景
??为了实现 将声音转化为激光 超声波调制用于传输声音， 定向发送声音。 在 超声定向传输： 制作超声波板 阵列由20个超声波传感器组成。 本文对其功率驱动电路进行了测试。
1.1.1 驱动方案
??在 Turning Sound Into a Laser 使用电机H桥驱动芯片 L293 (Quadruple Half-H Drivers) 超声波驱动完成， 根据 L293数据手册 它的工作电压范围是 4.5V ~ 36V， 输出峰值电流为2A， 能满足要求。
▲ 图1.1.1 L293 的基本特性
??手边存有 从 淘宝买的MX1919 ， 根据 MX1919数据手册 可见其工作电压为：2V~ 9.6V， 输出电流峰值为3.5A， 比起L293输出电流较大。 但缺乏工作电压。
▲ 图1.1.2 MX1919 基本特性
??所以后面用手边唯一的一个L293搭建驱动电路。
1.2 测试方案
??在面包板上搭建L239、555振荡电路，测试功率驱动电路的输出波形和输出功率。
§02 APPLE脚本
2.1 话题引入
| 前言引入 | Picture |
|---|---|
| 书接上回， 制作教学演示教学具， | |
| 制作了5×4超声波发送阵列， 以下是建立驱动功率电路进行测试 | |
| 首先，在面包板上建立相关的实验测试电路。 | |
| 手头有两个电机驱动芯片，一个是L293，一个是MX1919。 L293的工作电压范围可达36V， 而MX最高工作电压919.6V。 |
2.2 搭建L293驱动电路
| 搭建L293驱动电路 | Picture |
|---|---|
| 下面先选择L超声波驱动电路采用293芯片， | |
| 看中了这里L293内有四个H半桥， 两个H桥并联， 提高输出功率。 | |
| 下面开始在面包实验班搭建测试电路。 | |
| 实验电路基本建成。 |
2.3 搭建555电路
| 搭建555电路 | Pictur |
|---|---|
| 555开始建在下面 振荡电路。 | |
| 这是最后完成的L293和555测试电路。 |
2.4 测试输出信号
| 实验电路的初步测试 | Picture |
|---|---|
| 开始测试初步构建的测试电路。 | |
| 首先，加载555工作电压 5V， 利用小锥调整555的振荡频率， 使其达到40kHz 左右。 | |
| 这是测量555芯片管脚3输出的方波信号。 | |
| 引入信号L293的输入， 可以测量到L输出信号293。 本图中的蓝色为293输出信号， 峰值为12V。 | |
| 测试L293的 12V电源电流为6mA左右。 |
| 超声波阵列板测试 | Pictur |
|---|---|
| 下面连接超声波阵列板L输出293，测试电路输出波形和工作电流。 | |
| 超声波阵列增加后输出波形。 在输出电压的上升和下降之后，可以看到一个小台阶。 原因是什么？ 还不得而知。 |
|
| 测试电路的工作电流约为67mA。 驱动超声波阵列的功率为12V×0.067， 大约为0.8W。 |
2.5 搭建H桥电路
2.5.1 相电路fon>
| 搭建555输出信号的反相电路 | Pictur |
|---|---|
| 由于555电路只输出一个极性的方波， 而L293也只有一个同相输入。 | |
| 所以需要构建一个反向电路， 对555电路输出进行反向， 形成互补方波输出。 | |
| 下面在电路板上搭建这个基于三极管的反相电路。 | |
| 搭建反相电路完毕之后， 对其进行测试。 | |
| 将三级管的基极信号和集电极信号连接到示波器。 | |
| 这是三极管8050对应的反向波形。 可以看到三极管从导通转变为截至的过程中， 出现了很长的延迟。 | |
| 为了加速三极管从导通到截止转变的速度， 在三极管基极电阻R1上并联一个加速电容C1。 | |
| 测量输出信号波形。 可以看到输出上升沿更快了。 三极管集电极与基极的波形形成反向波形。 | |
| 更改R1的阻值，将其从10k提高到100k， 可以减少T1的饱和度。 | |
| 这里对比了两种R1取值下T1集电极电压波形， 可以看到他们基本上差不多。 只是R11=100k欧姆的时候， T1集电极波形上升沿略微改善一点。 |
| 测试H桥输出信号 | Pictur | Note |
|---|---|---|
| 将555的输出以及三极管反向信号连入L293的两个半桥输入信号。 | ||
| 测量两个半桥的输出信号。 此时电路的静态工作电流为14mA。 | ||
| 将前面的只在的超声阵列板接入H桥输出端。 这里显示电路工作电流为200mA。 | ||
| 这是输出电压波形。 | ||
| 此时，如果通入峰峰值为0.5V |
| 电路发烫 | Picture | Not |
|---|---|---|
| 由于输出电流比较大，工作频率很高， 所以L293本身的消耗 也很大。 使用手触碰工作中的L293， 可以感到它的温度非常高。 | ||
| 下面 使用红外摄像头来拍摄一下L293工作时的温度。 | ||
| 这是工作签芯片表面的温度，都是很低。 | ||
| 工作5秒之后，便可以看到L293芯片已经变得很高了。 | ||
| 是否有其他进一步的改进， 等下一次实验进行测试吧 |
■ 相关文献链接:
- 把声音转换成”激光“
- 超声波定向传送： 超声波板制作
- Turning Sound Into a Laser
- L293
- L293数据手册
- 淘宝购买到的MX1919
- MX1919数据手册
● 相关图表链接:
- 图1.1.1 L293 的基本特性
- 图1.1.2 MX1919 基本特性
