§01 超声波阵列驱动

1.1 应用背景

为了实现 把声音转换成”激光“ 博文中利用超声波的调制传送声音，将声音定向发送。在 超声波定向传送：超声波板制作 制作了由20颗超声波发送传感器组成的阵列。本文就其功率驱动电路进行制作测试。

1.1.1 驱动方案

在 Turning Sound Into a Laser 使用了电机H桥驱动芯片 L293 (Quadruple Half-H Drivers) 完成超声波驱动，根据 L293数据手册 可以知道它的工作电压范围是 4.5V ~ 36V，输出峰值电流为2A，能够满足要求。

▲ 图1.1.1 L293 的基本特性

手边存有从 淘宝购买到的MX1919 ，根据 MX1919数据手册 可以看到它工作电压为：2V~ 9.6V，输出电流峰值为3.5A，比起L293有着更大的输出电流。但是它的工作电压欠缺。

▲ 图1.1.2 MX1919 基本特性

因此，后面则使用手边唯一的一颗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以及输出功率。

§02 APPLE脚本

2.1 话题引入

前言引入	Picture
书接上回，为了制作教学演示教学具，
制作了5×4的超声波发送阵列，下面就是搭建驱动功率电路对其进行测试
首先，在面包板上搭建相关的实验测试电路。
手边有两款电机驱动芯片，一个是L293，一个是MX1919。 L293的工作电压范围可以达到36V，而MX1919则最高工作电压为9.6V。

2.2 搭建L293驱动电路

搭建L293驱动电路	Picture
下面先选择L293芯片搭建超声波驱动电路，
在这里看中了L293内部具有四个H半桥，可以形成两个H桥并联，提高输出功率。
下面就开始在面包实验班上搭建测试电路。
这里实验电路基本上搭建完成了。

2.3 搭建555电路

搭建555电路	Pictur
下面开始搭建555 振荡电路。
这是最终完成的L293和555测试电路。

2.4 测试输出信号

初步测试实验电路	Picture
下面开始测试初步搭建的测试电路。
首先加载555工作电压+5V，利用小改锥调整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。
将该信号引入L293的输入，可以测量到L293的输出信号。本图中的青色是293的输出信号，峰值为12V。
测试L293的+12V电源电流为6mA左右。

测试加载超声波阵列板	Pictur
下面将超声波阵列板连接到L293的输出，测试带载情况下电路输出波形和工作电流大小。
这是增加超声波阵列后输出波形了。可以看到在输出电压中的上升沿和下降沿的之后出现了一个小小的台阶。这究竟是什么原因造成的？现在还不得而知。
测试电路的工作电流大约为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 搭建反相电路

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

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