1.1 温度测控模块
该系统温度传感器采用PT100铂电阻温度传感器,它具有线性度好,测量范围宽,灵敏度高,无需参考点等优点。利用铂电阻的温度电阻特性,将温度信号直接转化为电信号。然后经过前置放大后送入到单片机内12位开关电容逐次逼近型A/D转化器,完成模/数转换。在电子测量系统中,需要检测大量的电量或非电量信息,而且检测的电信号又非常的微弱,极易受到干扰。因此,对前置级获取信号的放大,提出如下要求:高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移、低噪声、低输出电阻等参数要求。基于以上原则前置放大器选用美国BURR-BROWN公司生产的低电压通用型双通道仪表放大器INA2128,它除了满足以上要求外,并可用一个外部电阻方便地从1~100 000设定增益,使得INA2128能够广泛应用于信号采集放大。医用仪器及多通道系统等很多领域,可以在低至的+2.25 V电源电压下工作,并且静态工作电流很少。它与Pt100构成的温度检测和前置放大如图2所示。
INA2128内部是由过压保护电路和三运放组成的性能优越的测量放大器;A1和A2组成双端输入/双端输出的差动放大器,由于信号从两个同相端输入,使输入阻抗高大10 MΩ以上。第二级又采用差动输入,在运放参数和R5严格对称时,电路具有很高的共模抑制能力和低温漂。
上式表明:该电路可以通过调节RG进行增益的控制。1.2 超声波产生控制模块
超声波产生模块主要是由PWM驱动电路、半桥式逆变电路和阻抗匹配电路三部分组成。电路的作用是将直流电流变成超生波振荡电流,并通过阻抗匹配网络激励换能器产生相同频率的弹性振动。该系统中驱动电路采用芯片IR2112来实现。IR2112是IR公司生产的大功率MOSFET、和IGBT专用集成驱动电路。该芯片具有两个独立的高低端通道,其中高端通道可采用自举电路,最高可承受500 V电压。两通道输出的电压范围为10~20 V,IR2112逻辑电源和功率电源即可以相互独立也可以共用一个电源。其工作频率最高可达500 kHz,关断和延迟时间很短。IR2112输出采用图腾柱结构,最大输出电流可达2 A。