SVILUPPO DI UN SISTEMA A MATRICE DI FASE PER LA LEVITAZIONE ACUSTICA

The aim of this thesis work was to realize a phased array system for the levitation and acoustic manipulation of particles. The system consists of 95 transducers in a hexagonal planar configuration and each transducer is driven by a 40 kHz signal with phase resolution up to π/16 and a signal update rate of 30 configurations per second. The transducers are independently controlled with phase-shifted signals. Phase and amplitude of these signals are calculated via software by varying the focal point in real-time and via serial communication they are sent to the Teensy 4.1 microcontroller which, with its FlexIO modules, allows low-level programming of shifters and timers to send outputs to its digital lines the signals with controlled timing so that they are sent to the transducers with the desired frequency. Using only 6 digital lines and the HV582 multi-channel driver it is possible to drive up to 96 channels.

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato realizzare un sistema a matrice di fase per la levitazione e manipolazione acustica di particelle. Il sistema è costituito da 95 trasduttori in una configurazione planare esagonale ed ogni trasduttore è pilotato da un segnale a 40 kHz con risoluzione di fase fino a π/16 ed una frequenza di aggiornamento dei segnali di 30 configurazioni al secondo. I trasduttori sono controllati in modo indipendente con segnali sfasati. Fase e ampiezza di questi segnali sono calcolati via software variando in real-time il punto focale e tramite comunicazione seriale sono inviati al microcontrollore Teensy 4.1 che, con i suoi moduli FlexIO, permette di programmare a basso livello shifter e timer per inviare in uscita alle sue linee digitali i segnali con temporizzazione controllata affinché siano inviati ai trasduttori con la frequenza desiderata. Utilizzando solo 6 linee digitali e il driver multicanale HV582 è possibile pilotare fino a 96 canali.