Dijital ultrasonik telemetre geliştirildi
1. Giriş
Ultrasonik dalgalar, iyi yönlülük, konsantre enerji, iletim sırasında minimum zayıflama ve güçlü yansıma yeteneği ile gazlarda, sıvılarda ve katılarda farklı hızlarda yayılır. Ultrasonik dalgalar belirli bir hızla yayılarak engellerle karşılaşıldığında yansımalar oluşturabilir. Bu özelliği kullanarak, ultrasonik dalgaların ileri geri hareket etmesi için gereken süre ölçülerek gerçek mesafe hesaplanabilir, böylece nesnelerin temassız mesafe ölçümü elde edilebilir. Ultrasonik ölçüm hızlıdır, kullanışlıdır ve ışık gibi faktörlerden etkilenmez. Hidrolojik sıvı seviyesi ölçümü, şantiye ölçümü, yerinde konum izleme, araç ters engel tespiti, mobil makine tespiti ve konumlandırma ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makalede tasarlanan dijital ultrasonik telemetre, ultrasonik gidiş-dönüş süresi boyunca sayacın belirli bir frekansına giren saat darbelerini sayar ve karşılık gelen ölçüm mesafesini görüntüler.
2. Ultrasonik telemetrenin devre bileşimi ve çalışma prensibi
Ultrasonik telemetre, bir ultrasonik üretme devresi, bir ultrasonik alıcı amplifikasyon devresi, bir sayma ve görüntüleme devresinden oluşur.
2.1 Ultrasonik üretim devresi
Ultrasonik üretim devresi. İkili zamanlayıcı EN556 (U2b), tek kararlı bir tetikleyici oluşturur. R6 ve C6, aşağıdaki şekilde çalışan bir diferansiyel devre oluşturur: S2 düğmesine basıldığında, düşük seviye, pozitif ve negatif bir ani darbe olur; bu, VD1'den geçerek negatif bir ani darbe darbesi elde eder ve tek kararlı tetiklemeyi tetikler. Tek kararlı çevirme çıkışının yüksek seviye süresi yaklaşık 1 ms'dir, bu da tw ≈ 1.1R5C5 ≈ 1 ms'dir. EN556 (U2n), f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R) salınım frekansına sahip çok harmonikli bir osilatör oluşturur 3+R4)] C3 ≈ 40kHz. Osilatörün salınımı, tek kararlı tetikleyicinin çıkış seviyesi tarafından kontrol edilir. Tek kararlı tetik yüksek bir seviye çıkışı verdiğinde, çoklu harmonik osilatör salınır, EN556'nın Pim 5'i 40 kHz frekansta ve yaklaşık %50 görev döngüsünde yaklaşık 40 dikdörtgen darbe üretir. Çok harmonikli bir osilatörün başlangıç aşamasının kararsızlığı göz önüne alındığında, daha fazla sayıda çıkış darbesi tasarlanmıştır. Çıkış darbelerinin sayısı çok küçükse emisyon yoğunluğu düşüktür ve ölçüm mesafesi kısadır. Nem sensörü probu, paslanmaz çelik elektrikli ısıtma tüpü PT100 sensörü, dökme alüminyum ısıtıcı, ısıtma bobini sıvısı solenoid valfı, ancak darbe sayısı çok yüksek ve emisyon süresi uzun. Ölçülen nesneye olan mesafe yakın olduğunda, darbe dizisi tam olarak yayılmamıştır, bu da ilk yayılan darbe tarafından üretilen yankının alıcı uca ulaşmasına neden olur, bu da ölçüm sonucunu etkiler ve mesafenin kör noktasını arttırır. 74HC04'ün (U1) U1a~U1e'si, tahrik eden ultrasonik sensörün darbe voltajı genliğini artırabilen, elektriksel/akustik dönüşümü etkili bir şekilde gerçekleştirebilen, ultrasonik dalgalar yayma yeteneğini geliştirebilen ve ölçüm mesafesini artırabilen bir ultrasonik darbe tahrik devresi oluşturur. 40kHz darbe katarı U1a yoluyla ters çevrilir ve ardından paralel invertörler U1b ve U1e aracılığıyla ters çevrilir; Diğer yol güneydeki paralel invertörler U1c ve U1d'nin ters fazıdır.
