Vývoj digitálního ultrazvukového zařízení pro měření vzdálenosti
Složení obvodu a princip činnosti ultrazvukového dálkoměru
Ultrazvukový dálkoměr se skládá z obvodu pro generování ultrazvuku, obvodu pro zesílení příjmu ultrazvuku, počítacího a zobrazovacího obvodu.
Ultrazvukový generátorový obvod
Obvod pro generování ultrazvukových vln. Duální časovač EN556 (U2b) tvoří monostabilní spoušť. R6 a C6 tvoří diferenciální obvod, který funguje následovně: když je stisknuto tlačítko S2, z nízké úrovně se stane kladný a záporný špičkový pulz, který je získán přes VD1 a spouští překlopení monostabilní spouště. Vysoká úroveň trvání monostabilního flip výstupu je přibližně 1 ms, tj. tw ≈ 1.1R5C5 ≈ 1 ms. EN556 (U2n) tvoří více harmonický oscilátor s frekvencí kmitání f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R{{ 23}}R4)] C3 ≈ 40 kHz
Ovládání výstupní úrovně generátoru. Když monostabilní spouštěcí výstup vysílá vysokou úroveň, multiharmonický oscilátor osciluje a kolík 5 normy EN556 vydává přibližně 40 obdélníkových pulzů s frekvencí 40 kHz a pracovním cyklem přibližně 50 %. Vzhledem k nestabilitě spouštěcího stupně více harmonického oscilátoru je pro vstup navržen větší počet m-pulzů. Pokud je počet výstupních impulsů příliš malý, intenzita vyzařování bude nízká a vzdálenost měření bude krátká. Sonda snímače vlhkosti, nerezová elektrická topná trubka PT100, ohřívač z litého hliníku, elektromagnetický ventil kapaliny topné spirály, ale s příliš mnoha impulsy a dlouhou dobou vyzařování. Když je vzdálenost k měřenému objektu blízko, sled pulsů nebyl plně emitován, což způsobuje, že ozvěna generovaná prvním vyslaným pulsem dosáhne přijímacího konce, což ovlivňuje výsledky měření vzdálenosti a zvyšuje slepou skvrnu měření vzdálenosti. U1a~U1e z 74HC04 (U1) tvoří obvod pro řízení ultrazvukových pulzů, který může zvýšit amplitudu pulzního napětí pohánějícího senzor ultrazvukového přenosu, účinně provádět elektrickou/akustickou konverzi, zlepšit schopnost emitovat ultrazvukové vlny a zvýšit měření. vzdálenost. Jedna cesta 40kHz pulzního sledu je invertována přes U1a a poté invertována přes invertor zapojený paralelně s U1b a U1e; Druhá trasa je obrácena střídačem zapojeným paralelně k U1c a U1d na jihu.
