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DISEÑO DE UN EQUIPO GENERADOR DE ULTRASONIDO DE ALTA POTENCIA VI Foro Internacional de Innovación Tecnológica FOINTEC - 2009 Miguel Adolfo López Ortega Ingeniero Físico Universidad del Cauca - Colombia
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DISEÑO DE UN EQUIPO GENERADOR DE ULTRASONIDO DE ALTA POTENCIA
VI Foro Internacional de Innovación TecnológicaFOINTEC - 2009
Miguel Adolfo López OrtegaIngeniero FísicoUniversidad del Cauca - Colombia
Ultrasonido
Onda Longitudinal de presión
Aplicaciones del Ultrasonido
BAJA POTENCIA
o Equipos para ensayos no destructivos.o Medición de propiedades elásticas de materiales.o Equipos de diagnóstico médico.o Sensores de proximidad.
Transmisión de energía al medio
Información del medio
Aplicaciones del Ultrasonido
ALTA POTENCIA
o Atomizadores de líquidos.o Limpieza de materiales.o Soldadura y homogenización de materiales.o Equipos de estética, fisioterapia y terapia medica.
Transmisión de energía al medio
Modificación del medio
Aplicaciones del Ultrasonido
NORMA TÉCNICA DE FABRICACIÓN
NTC – IEC 60601
NTC – IEC 60601–2–5
Equipos electromédicos.Parte 2.5. Requisitos particulares para la seguridad de los equipos terapéuticos de ultrasonido
Generación del Ultrasonido
EFECTO PIEZO-ELECTRICO INVERSO
f < 100kHzLongitudinal: E || F
f > 100kHzTransversal: E F
Generación del Ultrasonido
CAPACITANCIA ASOCIADA
C1 Capacitancia ElectrodosC2 Elasticidad CristalL1 Masa Vibrante CristalR1 Perdidas Internas Cristal
Generación del Ultrasonido
TIPOS DE TRANSDUCTORES
Titanatos Zirconatos de Plomo
ALTA POTENCIA
o PZT – 4o PZT – 5 Ao PZT – 6Bo PZT – 7 Ao PZT – 8
Generación del Ultrasonido
ACOPLE DE IMPEDANCIAS
ELÉCTRICA
ACÚSTICA
Equipo US1&3MHz
OSCILADOR ANALÓGICO
o Amplio BWo Descalibración temporalo Efecto Temperaturao Offset DCo Difícil de calibrar (MHH)o Oscilador individual (1MHz & 3MHz)o Difícil de controlaro Sin modulación de ondao Dificultad de ensamble
o Ruido eléctricoo Mal funcionamientoo Desgaste de los componentes
Equipo US1&3MHz
uC
OSCILADOR
MODULACIÓNCONTROLPOTENCIA
CONTROLTEMPERATURA
CONTROLPRESENCIA
CONTROLSESIÓN
CALIBRACIÓN
VISUALIZACIÓN
VARIABLES
OSCILADOR
LTC6903/04
o 1kHz < f < 68MHzo Error Frecuencia < 1.1%o Resolución 0.1%o Pin de habilitación por Hardware
o Oscilador internoo 2.7v < Vs < 5.5vo SPI™ o I²C™o Salida TTL
MODULACIÓN
Frecuencias Moduladoras
o 16Hzo 48Hzo 100Hz
Ciclo útil de trabajo
o 10%o 20%o 25%o 50%o 75%Modulación de
Amplitud
Timer 2
setup_timer_2(T2_DIV_BY_4,124,1);0.5mS@4MHz
CONTROL DE POTENCIA
Cruce por cero
Disparo GATE
CCP1 + Timer0
CONTROL TEMPERATURA
o -55°C < T < 125°Co ± 0.5 °C de Resolucióno 9 bits de resolucióno 1 – Wire, Parasite Power
CONTROL PRESENCIA
o Numero serial único de 64 bitso Unicidad Equipo – Cabeza de tratamientoo Producción en línea mas simple
CONTROL SESIÓN
POTENCIA
0.1 W/cm² - 2.0 W/cm² @ 1MHz0.1 W/cm² - 3.0 W/cm² @ 3 MHz
∆P = 0.1 W/cm²
TIEMPO DESESIÓN
1 minuto – 30 minutos∆t = 1 minuto
MODO DETRABAJO
Continuo
Modulado
16 Hz @ 10%, 20%, 25%, 50%, 75%48 Hz @ 10%, 20%, 25%, 50%, 75%100Hz @ 10%, 20%, 25%, 50%, 75%GUARDAR
Potencia, Tiempo , Modo20 Memorias
CARGAR Potencia, Tiempo, Modo
MENÚSESIÓN
CALIBRACIÓN
RS232
Fijar Frecuenci
a
UPT–DT–100AV
Barrido Potencia
Leer Potencia
GuardarMáximo
Identificación Cabeza de tratamiento
Guardar
VISUALIZACIÓN VARIABLES
POTENCIA
W/cm²TEMPERATURA
CONTROL DE
CALIDAD
µControlador
o 32kB ROMo 1.5kB RAMo 256 B EEPROMo 2 Timer 8bitso 2 Timer 16 bitso 2 Módulos CCPo 1 Master Synchronous Serial Port SPI™, I²C™.o USARTo ICSP™o Arquitectura optimizada para C
Lenguaje de Alto Nivel
o mcc18 Microchip®o MikroC o CCS
Disposición Interna
Caja Exterior
CONCLUSIONES
o El uso de microcontroladores en dispositivos que involucren medidas y control de variables, aumentan la trazabilidad del proceso de producción, gracias a la estandarización de procesos, como el proceso de calibración.o Gracias a los diferentes módulos de comunicación que posen los microcontroladores, se puede hacer uso de diversos dispositivos dedicados, como los son generadores de frecuencia, sensores de temperatura, etc.o El uso de lenguajes de alto nivel en microcontroladores optimizados para este fin, permiten enfocarse, de una manera mas precisa, al desarrollo de aplicaciones de usuario en general.
o Es importante conocer las bases físicas de los procesos involucrados en el desarrollo de prototipos, con el fin de no caer en supuestos errores indescifrables en el desarrollo del mismo.
GRACIAS
