Мощный импульс акустического сигнала, Источник энергии. Опции

[InvisibleFed]

Здравствуйте. Есть задача выдать на пьезоизлучатель (полное сопротивление 1-1,5 кОм) акустический фазоманипулированный сигнал амплитудой примерно 400В. Длительность излучения -50 мс. Источник питания - 12В. Сигнал выдается с кодека. Никогда с таким вопросом дела не имел, поэтому не знаю где копать. Ясно, что видимо нужен внушительный накопитель энергии, работающий в ключевом режиме (заряд-разряд). Подскажите где почитать про решение подобной задачи, про общий принцип реализации и на какой элементной базе в современном мире она решается. Вообщем, ткните носом в азы и где копать. Спасибо.

[Stanislav]

Здравствуйте. Есть задача выдать на пьезоизлучатель (полное сопротивление 1-1,5 кОм) акустический фазоманипулированный сигнал амплитудой примерно 400В. Длительность излучения -50 мс. Источник питания - 12В. Сигнал выдается с кодека. Никогда с таким вопросом дела не имел, поэтому не знаю где копать.

Опишите структуру самогО сигнала, пожалуйста. чем подробнее, тем лучше.
Вообще-то, начинать нужно с измерений свойств датчика/излучателя (хотя бы АЧХ и комплексного импеданса в интересующей полосе частот).
Попробуйте их измерить, потом будет за что зацепиться.

50мс излучаем, 50мс пауза. За паузу надо "зарядиться".

Частота несущей - 12кГц. Сигнал фазоманипулированный.

Внутри пакета изменение фазы возможно?

Ну импульс на самом деле не прямоугольный, а фазоманипулированный синус, посылочка символов 2 или 4 полюса.

Не совсем понятно, что подразумевается под полюсами?

Про сопротивление - брал минимальное значение из графиков активных и реактивных сопротивлений излучателя на частотах от 10 до 14 кГц. Реактивное сопротивление там почти "полка" на 200-300 Ом. А активное плавная кривая, где-то от 1200 - 2300 Ом.

А, вот что-то. Извините, сразу не заметил.

Итак
импеданс излучателя (точнее, системы излучатель-среда) на рабочей частоте определяется его статической ёмкостью (С0), равной примерно 1/(2*pi*F*X) ~= 50 нФ (другие составляющие импеданса не повлияют существенно).
Включив последовательно с излучателем индуктивность L=3,5мГ, ёмкость эту можно скомпенсировать в узком диапазоне частот.
Добротность эквивалентного контура на резонансе приблизительно будет 1500 Ом/300Ом=5. То есть, он сам по себе "разгонит" напряжение в 5 раз. Полоса (контура, но не излучаемого сигнала!) получится примерно 2,5 кГц.
Далее.
Если источник питания низковольтный, транс по-любому понадобится. только делать его надо "правильно".

Самый "правильный" способ - токовый мостовой усилитель и повышающий транс со вторичной обмоткой, имеющей 3,5мГ индуктивность. Для параметров Вашей схемы коэффициент трансформации должен быть около 10.

Если усилок (мостовой) будет сделан с выходом по напряжению, после повышающего транса последовательно с датчиком нужно включить ту же индуктивность - более 3мГ. Можно также сделать транс с индуктивностью рассеивания со стороны вторички 3,5 мГ, тогда катушка исключается, да и сам транс может оказаться проще в изготовлении.

В качестве усилка можно взять усилитель класса D от NXP, например. Там частота ШИМ достаточно большая, и мостовое включение реализуется в пол-пинка. Подключаете первичку транса вместо громкоговорителя, сглаживающие LC цепи не нужны - и вуаля. Только усилок располагать рядом с трансом.

так на вскидку, эквивалентные схемы электрическая и полная датчика(это не только пьезо) в сборе, где есть мех часть, эл часть и тд...вообще про импульсы можете забыть, полоса то ограниченна, так что получите в результате колокообразное...

Таких эквивалентных схем должно быть достаточно в первом приближении. Только надо измерить их параметры в рабочей полосе частот.
Сейчас подобной тематикой занимаюсь, только "на воздухе". Из-за малой полосы пропускания датчиков, приходится применять входной сигнал (ПСП), состоящий из импульсов с "колоколообразной" огибающей.

[лосев]

Итак
импеданс излучателя (точнее, системы излучатель-среда) на рабочей частоте определяется его статической ёмкостью (С0), равной примерно 1/(2*pi*F*X) ~= 50 нФ (другие составляющие импеданса не повлияют существенно).
Включив последовательно с излучателем индуктивность L=3,5мГ, ёмкость эту можно скомпенсировать в узком диапазоне частот.
Добротность эквивалентного контура на резонансе приблизительно будет 1500 Ом/300Ом=5. То есть, он сам по себе "разгонит" напряжение в 5 раз. Полоса (контура, но не излучаемого сигнала!) получится примерно 2,5 кГц.

Синус тут не годится- он будет разгонять контур примерно 5 периодов.
Нужна импульсная накачка контура.
Как раз 50 нф и будет отправной точкой- зарядить её до 400 вольт
за заданное время.
Обычно это четверть периода- а потом можно оставить затухающие,
или подкачивать каждый период.