Dijital ultrasonik mesafe ölçerin geliştirilmesi
Ultrasonik dalgalar gazlarda, sıvılarda ve katılarda farklı hızlarda yayılır. İyi yönlülüğe, konsantre enerjiye, iletim sırasında küçük zayıflamaya ve güçlü yansıma yeteneklerine sahiptirler. Ultrasonik dalgalar belirli bir hızda yönsel olarak yayılabilir ve engellerle karşılaşıldığında yansımalar oluşturabilir. Bu özelliği kullanarak, ultrasonik dalgaların geri dönmesi için geçen süre ölçülerek gerçek mesafe hesaplanabilir, böylece nesne mesafesinin temassız ölçümü elde edilir. Ultrasonik ölçüm hızlıdır, kullanışlıdır ve ışık gibi faktörlerden etkilenmez. Hidrolojik seviye ölçümü, şantiye ölçümü, yerinde konum izleme, araç ters engel tespiti, mobil makine girişi tespiti ve konumlandırma ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makalede tasarlanan dijital ultrasonik mesafe ölçer, ultrasonik gidiş-dönüş süresi boyunca belirli bir frekans girişinin saat darbelerini sayıcıya sayar ve ardından karşılık gelen ölçüm mesafesini görüntüler.
Ultrasonik mesafe ölçer devre bileşimi ve çalışma prensibi
Ultrasonik mesafe ölçer, bir ultrasonik üretme devresi, bir ultrasonik alıcı amplifikatör devresi ve bir sayma ve görüntüleme devresinden oluşur.
Ultrasonik üreten devre
İkili zamanlayıcı EN556 (U2b), tek kararlı bir tetikleyici oluşturur. R6 ve C6 bir diferansiyel devre oluşturur ve işlevi şu şekildedir: S2 düğmesine basıldığında, düşük seviye pozitif ve negatif bir tepe darbesi haline gelir ve VD1 aracılığıyla tek kararlı tetikleyicinin çevrilmesini tetikleyen bir negatif tepe darbesi elde edilir. Tek kararlı çevirme çıkışının yüksek seviyesi yaklaşık 1 ms sürer, yani tw≈1.1R5C5≈1ms. EN556 (U2n), f1=1/T1≈1/{0.7[(R1+R2)+2(R{{22) salınım frekansına sahip bir multivibratör oluşturur }}R4)]C3≈40kHz. Osilatörün salınımı, tek kararlı flip-flop çıkış seviyesi tarafından kontrol edilir. Tek kararlı tetik yüksek bir seviye çıkışı verdiğinde, multivibratör salınır ve EN556'nın pin 5'i, 40 kHz frekansta ve yaklaşık %50 görev döngüsünde yaklaşık 40 dikdörtgen darbe üretir. Multivibratörün başlangıç aşamasında kararsız olduğu dikkate alınarak, daha fazla sayıda m darbe çıkışı sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Çıkış darbelerinin sayısı çok azsa emisyon yoğunluğu küçük olacak ve ölçüm mesafesi kısa olacaktır. Nem sensörü probu, paslanmaz çelik elektrikli ısıtma borusu PT100 sensörü, dökme alüminyum ısıtıcı, ısıtma bobini sıvısı solenoid valfı. Ancak atım sayısı çok fazla ve emisyon süresi uzun. Ölçülen nesneye olan mesafe yakın olduğunda, darbe katarı tam olarak iletilmez, bu da ilk iletilen darbe tarafından oluşturulan yankının alıcı uca ulaşmasına neden olur, bu da ölçüm sonuçlarını etkiler ve değişen kör bölgenin artmasına neden olur. 74HC04'ün (U1) U1a~U1e'si, ultrasonik gönderme sensörünü çalıştıran darbe voltajının genliğini artırabilen, elektriksel/akustik dönüşümü etkili bir şekilde gerçekleştirebilen, ultrasonik dalgaları iletme yeteneğini geliştirebilen ve ölçümü artırabilen bir ultrasonik darbe tahrik devresi oluşturur. mesafe. 40kHz darbe katarının bir yolu U1a aracılığıyla ters çevrilir ve daha sonra U1b ile U1e arasına paralel bağlanan invertör aracılığıyla ters çevrilir; diğer yol ise U1c ve U1d arasına paralel bağlanan evirici aracılığıyla ters çevrilir.
