锁相法超声波频率自动跟踪电路的进一步说明

    上一篇涉及到好多的理论计算，似乎忽略了讨论单片要如何去判断/识别当前换能器的谐振频率与单前驱动信号的频率是否匹配。所以，这里再他放点具体点的内容，也是搜集整理自网上，只是部分内容。本文的重点其实是后面关于触发器输出逻辑的描述。点击此处下载/阅读完整文档。

    超声波清洗机在实际工作环境中出现的谐振频率漂移会极大影响清洗仪的清洗效率，为此设计了超声波清洗仪频率自动跟踪系统,采用相位控制方法使超声波发生器的输出频率能对工作中变化的超声波换能器的谐振频率进行跟踪。

    换能器两端的电压与流过换能器的电流之间相位差的正负大小，代表激励信号的频率与振动系统固有频率之间的关系。当换能器处于谐振状态时，它的阻抗特性为纯电阻特性电流和电压的相位差为零。换能器电压与电流的相位差信号即是换能器谐振频率的反馈信号，根据反馈信号控制功率发生器的输出，实现频率自动跟踪。相位检测电路如图4所示，负载电压和电流信号的采集通过霍尔传感器实现，经过限流电阳后将信号送给鉴相电路。

    传感器获得电压（电流）信号，首先经过由LM339的组成的过零比较电路后变成方波信号，然后经电阻分压后获得幅值为5V的方波信号，这两路信号输入CD4013触发器的D端（电流）和CK端（电压),这样每个电压脉冲采样D端信号送给单片机。若是电流和电压存在相位差，当Q输出为高电平时，说明电流相位超前；当Q输出为低电平时，说明电流相位滞后。相位鉴定结果被送入单片机的引脚，单片机根据引脚的电平高低来对频率进行调整。当读取到低电平时，说明当前频率高于  谐振频率，反之，当前频率低于谐振频率。

    单片机根据相位情况改变AD850的控制字，调整输出频率，使换能器保持在谐振工作状态。

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