Vývoj digitálního ultrazvukového měřiče vzdálenosti
Ultrazvukové vlny se šíří různou rychlostí v plynech, kapalinách a pevných látkách. Mají dobrou směrovost, koncentrovanou energii, malý útlum při přenosu a silné odrazové schopnosti. Ultrazvukové vlny se mohou šířit směrově určitou rychlostí a vytvářet odrazy při střetu s překážkami. Pomocí této charakteristiky lze vypočítat skutečnou vzdálenost měřením času, který potřebuje k návratu ultrazvukových vln, čímž se dosáhne bezkontaktního měření vzdálenosti objektu. Ultrazvukový rozsah je rychlý, pohodlný a není ovlivněn faktory, jako je světlo. Je široce používán při měření hydrologické hladiny, měření na staveništi, monitorování polohy na místě, detekci překážek při couvání vozidla, detekci a polohování vjezdu mobilních strojů a dalších oblastech. Digitální ultrazvukový měřič vzdálenosti navržený v tomto článku počítá hodinové pulsy specifického frekvenčního vstupu do počítadla během ultrazvukové zpáteční doby a poté zobrazuje odpovídající měřenou vzdálenost.
Složení obvodu a princip činnosti ultrazvukového dálkoměru
Ultrazvukový měřič vzdálenosti se skládá z ultrazvukového generujícího obvodu, obvodu ultrazvukového přijímacího zesilovače a počítacího a zobrazovacího obvodu.
Ultrazvukový generátorový obvod
Duální časovač EN556 (U2b) tvoří monostabilní spoušť. R6 a C6 tvoří diferenciální obvod a jeho funkce je: když je stisknuto tlačítko S2, z nízké úrovně se stane kladný a záporný špičkový pulz a záporný špičkový pulz je získán přes VD1, čímž se spustí překlopení monostabilní spouště. Vysoká úroveň monostabilního flip výstupu trvá asi 1 ms, tedy tw≈1.1R5C5≈1 ms. EN556 (U2n) tvoří multivibrátor s frekvencí kmitání f1=1/T1≈1/{0.7[(R1+R2)+2(R{{22 }}R4)]C3≈40 kHz. Kmitání oscilátoru je řízeno výstupní úrovní monostabilního klopného obvodu. Když monostabilní spouštěcí výstup vysílá vysokou úroveň, multivibrátor osciluje a pin 5 EN556 vydává asi 40 obdélníkových impulsů s frekvencí 40 kHz a pracovním cyklem asi 50 %. Vzhledem k tomu, že multivibrátor je ve fázi spouštění nestabilní, je navržen tak, aby vydal větší počet m impulsů. Pokud je počet výstupních impulsů příliš malý, intenzita vyzařování bude malá a vzdálenost měření bude krátká. Sonda čidla vlhkosti, , nerezová elektrická topná trubka čidlo PT100, , ohřívač z hliníkové slitiny, elektromagnetický ventil kapaliny topné spirály. Počet pulsů je však příliš velký a trvání emise je dlouhé. Když je vzdálenost k měřenému objektu blízko, sled pulsů nebyl úplně přenesen, což způsobí, že ozvěna generovaná impulzem vyslaným jako první dosáhne přijímacího konce, což ovlivní výsledky určování vzdálenosti a způsobí zvýšení slepé zóny rozsahu. U1a~U1e z 74HC04 (U1) tvoří obvod ultrazvukového pulzního pohonu, který může zvýšit amplitudu pulzního napětí, které pohání ultrazvukový vysílací senzor, účinně provádět elektrickou/akustickou konverzi, zlepšit schopnost přenášet ultrazvukové vlny a zvýšit měření. vzdálenost. Jedna cesta sledu 40 kHz pulzů je invertována přes U1a a poté invertována přes invertor zapojený paralelně mezi U1b a U1e; druhá cesta je invertována přes invertor zapojený paralelně mezi U1c a Uld.
