Interfaz Zumbador de oblea piezoeléctrico con microcontrolador

No, lo que muestre debe manejarse de manera diferente a un "zumbador". No es un zumbador, solo un transductor piezoeléctrico. Estas cosas no oscilan por sí solas. Tienes que conducirlo con la señal que quieres que emita, no solo aplicarle potencia como con un zumbador.

Para saber cómo manejar este zumbador, lea su hoja de datos. El proveedor al que los compró debería poder proporcionarle una hoja de datos. Si no, no confiaría en ellos.

Si no puede obtener una hoja de datos para estas piezas, busque algo similar en los sitios web de proveedores acreditados . Al menos eso te dará una idea aproximada.

Los elementos piezoeléctricos parecen en su mayoría capacitivos para el circuito de conducción, pero también pueden exhibir retrocesos como los inductores y pueden generar altos voltajes cuando se someten a choques mecánicos.

Para empezar, conecte uno de estos entre un pin de salida PWM del microcontrolador y tierra. Agregue diodos Schottky inversos a la alimentación y tierra para proteger la salida del microcontrolador. Condúzcalo con una onda cuadrada de 1 kHz y vea lo que obtiene. Mire el voltaje y vea qué tan limpio sigue después de haber sido cargado por el piezoeléctrico. Si es un desastre, entonces es una buena pista de que la salida del micro no es lo suficientemente fuerte como para impulsar bien el piezoeléctrico a ese voltaje.

Puede intentar colocar un seguidor de doble emisor (NPN y PNP) en la salida de un amplificador operacional para impulsar el piezo desde un voltaje más alto y con una impedancia más baja. Lo que muestra probablemente puede tomar unos 10s de voltios sin daño, pero por supuesto, sin una hoja de datos, no sabemos realmente cuáles son los límites.

Primero, mida la capacitancia, ese es el parámetro más importante para conducirlos. Probablemente unas pocas decenas de nF. El otro parámetro es la frecuencia de resonancia, pero eso está influenciado por el diseño de la cavidad en la que los monta. La salida acústica también se verá fuertemente influenciada por el diseño de la cavidad y el método de montaje.

El modo de vibración de este tipo de elemento es enlatado por lo que existe una línea nula mecánica que forma un círculo concéntrico con el elemento. Por lo general, tratamos de usar un filo de cuchillo de plástico moldeado en el punto nulo para el montaje para no amortiguar demasiado la resonancia del elemento/cavidad.

Es preferible no poner CC a través de los elementos, por lo que puede controlarlos (hasta cierto nivel de volumen) con un pin GPIO y un capacitor en serie. El único peligro de esto es que aplicar una descarga eléctrica al elemento (golpearlo, por ejemplo) generará voltaje (como un encendedor piezoeléctrico de barbacoa) que posiblemente podría dañar la MCU. Puede colocar algunos diodos Schottky allí (BAT54, por ejemplo).

Otro método que le dará más volumen es manejar push-pull usando dos salidas (en cuyo caso, es posible que no necesite el capacitor en serie si los cambia al mismo estado cuando están apagados). En ese caso, podría usar 2 diodos duales BAT54.

Para obtener más voltaje y corriente de accionamiento, puede considerar el uso de uno o dos controladores de compuerta MOSFET (push-pull) que son económicos y están diseñados para impulsar grandes cargas capacitivas. También cambiarán el voltaje para que pueda conducir quizás 60 Vpp desde una fuente de bajo voltaje. Eso es probablemente llegar al nivel de presión de sonido de 100dB+ que perfora los oídos con un buen diseño de montaje y cavidad, suponiendo un elemento relativamente grande (20-25 mm). La clasificación de voltaje típica es de 30 V, por lo que estaría justo en el límite.

Solo para empezar, prueba esto:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Con una frecuencia de 1kHz-5kHz. Sí, pone DC a través del elemento, pero no lo dañará para algunas pruebas.

Puede barrer la frecuencia y determinar la frecuencia resonante del elemento desnudo.

Por cierto, el hardware PWM no te da lo que quieres. Cambiará el ciclo de trabajo con una frecuencia base fija. Necesitas cambiar la frecuencia base. Por lo general (varía con el micro), esto se puede hacer con hardware de generación de frecuencia dedicado o simplemente recargando un módulo de temporizador de comparación (la mayoría de los PIC lo harán muy bien) a través de una interrupción. El temporizador alterna directamente el pin de salida en el hardware, por lo que casi no se produce fluctuación siempre que la rutina del servicio de interrupción pueda volver a cargar el valor de comparación antes de que llegue la próxima transición. Para una salida de 5kHz, tiene bordes solo cada 100useg, por lo que hay mucho tiempo para recargar la comparación.