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[参考译文] TDC1000-C2000EVM：压电式冰监测

admin
Guru**** 663810 points
Other Parts Discussed in Thread: TDC1000, TDC1000-C2000EVM, TUSS4440, BOOSTXL-TUSS4440, MSP-EXP430F5529LP
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1236663/tdc1000-c2000evm-piezo-electric-ice-monitoring

器件型号：TDC1000-C2000EVM
主题中讨论的其他器件：TDC1000、 TUSS4440、 BOOSTXL-TUSS4440、 MSP-EXP430F5529LP

您好！

请允许我与您联系、因为我们想使用 带有压电电电池的 TDC1000传感器以高分辨率(低于1mm)监控冰水。 只有当压电式电芯(或其他技术)浸入冰中时 、我们才能监测冰。

首先,我们遵循你的命令在这份文件: https://www.ti.com/lit/an/snaa266a/snaa266a.pdf?ts=1686556868607&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Ftool%252FTDC1000-C2000EVM

我们将评估板 TDC1000-C2000EVM 与软件 TDC1000_C2000_EVM 和压电电电芯结合使用: https://www.steminc.com/PZT/en/piezo-ceramic-disc-1-mhz

我们保留以下默认设置: /resized-image/__size/1617x1228/__key/communityserver-discussions-components-files/1023/tdc1000_5F00_c2000_5F00_evm_5F00_setup.png

首先、我们尝试监测液体(水)。 我们制造与丙烯酸(仅在顶部)和 PETG 混合的外壳如下:  

在外壳上、压电电池使用氰基丙烯酸盐粘合剂安装在顶部、而在底部、我们使用热胶。 此外,我们还使用热胶来保证外壳的防水性。 我们用5厘米的水在立方体中进行测试、结果是成功的。

之后,我们将 立方体 放入冰箱中,温度在-5°C 到-7°C 之间72小时。 我们将 这个压电式电芯与外壳放在冰的顶部、并加水直至 其周围有水而不是上方。 24小时后,压电电池 固定在冰上:

我们在此单元(1mm 到10mm)上方加水、以便进行监测。  24小时后、这种液态水会转化为冰、我们 无法进行测量。

什么是你的命令监测冰(水)?  必须更改软件的设置以获得结果？

提前感谢您的帮助。 此致。

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    TI__Guru**** 663810 points
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    您好、Gautier、

    您正在尝试用包裹/浸入冰中的传感器精确测量什么？  您是否正在尝试测量冰的深度/厚度？  或者您是否正在尝试确定水是何时从液体过渡到固体？   

    传感器是否不能安装在丙烯酸容器的外部底部或顶部？  与 图5更相似。 使用超声波进行液位测量

    此致、

    雅各布

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    TI__Guru**** 663810 points
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    嘿、Jacob、

    我们尝试测量冰的深度/厚度。我们的目标是能够以 1毫米以下的分辨率进行测量。 我们已经对位于丙烯酸容器外部底部的换能器进行了测试。 它不起作用。 另外、在实际应用中、我们无法将换能器安装在外部、因为这种测量用于监控溜冰场冰的深度/厚度。 首先、我们需要找到一个浸没在冰上的解决方案。

    你认为这是可能的吗? 如果是，您对此应用程序的命令是什么？

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    TI__Guru**** 663810 points
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    您好、Gautier、

    我明白了。  希望换能器最终会安装在 ICE 中的已知位置、因此您只能向上测量以获得一致的读数。  也可以使用两个换能器、一个用于测量溜冰场的底部、另一个用于测量空气、以感应冰的顶部、并将这些读数进行合并、得出总厚度。  理想情况下、换能器需要与您正在测量的表面平行、这对于您的原型设置来说可能是一个挑战。   

    我们的超声波专家今天在外、但明天早上还会回来、如果他认为这是可能的、并且有更好的建议、我会请他进行权衡。  

    我对使用超声波测量冰的线程进行了一些研究、但没有找到太多帮助：

    我们等到明天、我的团队的超声波专家会为您倾注能量。   

    此致、

    雅各布

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    TI__Guru**** 663810 points
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    您好、Gautier、

    感谢您发送编修。 对于这种应用、我不推荐使用 TDC1000。 原因是 TDC1000会产生5V 信号来驱动换能器、虽然该信号在测量固体物体时非常适合用于水中测量、但在本例中、很大一部分信号不会通过物体使其通过 ICE。

    更大的电压可能会确保测量 ICE 所需的信号越多、但如果您有一个水箱和一个用于传播 信号的 ICE 立方体、则仍然很难做到。 我的主要关注点是、如果容器中的 ICE 之间存在气隙、这意味着信号必须通过、容器壁、空气/水间隙、然后是 ICE 立方体并执行相同的返回路径。 传输介质中的所有变化都非常难以使用超声波器件来克服。

    以下是我们针对各种应用推荐的器件的常见问题解答： https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/748143/faq-ultrasonic-sensors

    假设没有空气/水间隙、我建议使用 TUSS44x0器件尝试这样做、因为这允许您生成更大的信号。 此处推荐使用 TUSS4440器件、因为该变压器可以帮助您生成非常大的电压、但缺点是无法在1MHz 下驱动它以获得更好的分辨率。 我认为重要的是要确定较大的换能器电压是否有助于 满足系统对水箱壁和最大冰立方厚度的要求。

    如果您有任何问题、我希望这有助于我了解！

    此致！

    艾萨克

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    TI__Guru**** 663810 points
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    嘿、Isaac、

    感谢您的帮助和这些信息。 我们将尝试使用 TUSS4440来监测冰的深度/厚度。首先,我们尝试使用评估板获得结果: https://www.ti.com/tool/BOOSTXL-TUSS4440

    为便于您参考、冰的厚度不超过40mm。 你是否有任何建议,压电细胞有一个更好的分辨率尽可能(低于1毫米)? 您更喜欢哪些参考资料？ 此外,您是否有设计指南将此电池集成到完全防水的箱中?

    提前感谢您的所有帮助。 此致。

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    TI__Guru**** 663810 points
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    您好 Gautier、

    不用担心、如果您有任何有关 TUSS4440的其他问题、请告诉我。

    分辨率 取决于传感器的频率和介质中的声速,您可以使用此公式根据您的条件计算可实现的估计 分辨率:分辨率=(1/FREQUENCY)*声速

    请记住、频率越高、分辨率越高、但信号承载的能量就越少、因此它可以很容易地衰减。 有传感器制造商销售防水的密封传感器。 我不确定是谁销售这些产品、下面是我们过去使用的换能器的链接： https://www.ti.com/lit/zip/slac787

    您可以查看数据表、或与制造商核实他们是否提供密封选项。

    此致！

    艾萨克

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    TI__Guru**** 663810 points
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    尊敬的 Isaac：

    非常感谢您提供此信息。

    我们 刚刚收到了评估板 BOOSTXL-TUSS4440和 MSP-EXP430F5529LP，并 按照以下链接中的说明进行操作： https://www.ti.com/tool/BOOSTXL-TUSS4440

     

    我们使用  评估板附带的 UTR-1440K-TT-R 电池。  

    此外、我们还遵循用户指南(https://www.ti.com/lit/ug/slau822a/slau822a.pdf?ts=1687177995015&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Ftool%252FBOOSTXL-TUSS4440)正确连接电路板并 设置软件 GUI。 我们在 MSP-EXP430F5529LP 上刷写程序，下面显示了"设备状态"：

    "VDRV Rdy"的状态为0。 要实现正常运行、此状态应为1。

    我们 尝试 更改 评估板 BOOSTXL-TUSS4440上的跳线位置以使用这些功率模式：

    "VDRV Rdy"的状态保持为0。  您能告诉我如何解决这个问题吗？

    提前感谢您的帮助。 此致。

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    TI__Guru**** 663810 points
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    您好 Gautier、

    谢谢您提出这个问题、同样请注意如果您有关于本主题中所列器件以外的其他器件的问题、我们通常建议创建新帖子、以帮助其他用户更轻松地找到问题的解决方案。

    对于 VDRV RDY 错误、您是否已更改 VDRV_CTRL 寄存器中 VDRV_HI_Z 的状态？ 如果 VDRV 处于高阻态、它将显示为错误、因为在此配置中将禁用 VDRV 的内部稳压器。 如果您不使用外部电源、我建议将跳线位置改回到仅 USB 配置、并更改 VDRV 的状态以确认错误消失。

    如果还有任何相关问题、请告诉我。

    此致！

    艾萨克