Utveckling av digital ultraljudsavståndsmätare
Ultraljudsvågor utbreder sig med olika hastigheter i gaser, vätskor och fasta ämnen. De har bra riktningsförmåga, koncentrerad energi, liten dämpning under överföring och starka reflektionsförmåga. Ultraljudsvågor kan fortplantas i riktning med en viss hastighet och bilda reflektioner när de möter hinder. Med hjälp av denna egenskap kan det faktiska avståndet beräknas genom att mäta den tid det tar för ultraljudsvågorna att återvända, och på så sätt uppnå en beröringsfri mätning av objektavståndet. Ultraljudsavståndet är snabbt, bekvämt och påverkas inte av faktorer som ljus. Det används i stor utsträckning inom hydrologisk nivåmätning, byggplatsmätning, platsövervakning på plats, detektering av fordon backande hinder, detektering och positionering av mobil maskininträde och andra områden. Den digitala ultraljudsavståndsmätaren som designats i den här artikeln räknar klockpulserna för en specifik frekvensingång till räknaren under ultraljudstiden för tur och retur och visar sedan motsvarande mätavstånd.
Ultraljudsavståndsmätarkretssammansättning och arbetsprincip
Ultraljudsavståndsmätaren består av en ultraljudsgenererande krets, en ultraljudsmottagande förstärkarkrets och en räkne- och visningskrets.
Ultraljudsgenererande krets
Den dubbla timern EN556 (U2b) bildar en monostabil trigger. R6 och C6 bildar en differentialkrets, och dess funktion är: när knappen S2 trycks in, blir den låga nivån en positiv och negativ topppuls, och en negativ topppuls erhålls genom VD1, vilket utlöser vippningen av den monostabila triggern. Den höga nivån på den monostabila fliputgången varar i cirka 1ms, det vill säga tw≈1.1R5C5≈1ms. EN556 (U2n) bildar en multivibrator med en oscillationsfrekvens f1=1/T1≈1/{0.7[(R1+R2)+2(R{{22 }}R4)]C3≈40kHz. Oscillatoroscillationen styrs av den monostabila flip-flop-utgångsnivån. När den monostabila triggern matar ut en hög nivå, oscillerar multivibratorn, och stift 5 på EN556 matar ut cirka 40 rektangulära pulser med en frekvens på 40 kHz och en arbetscykel på cirka 50 %. Med tanke på att multivibratorn är instabil vid uppstartssteget är den utformad för att mata ut ett större antal m pulser. Om antalet utpulser är för få blir emissionsintensiteten liten och mätavståndet kort. Fuktgivare sond, , rostfritt stål elektrisk värmerör PT100 givare, , gjuten aluminium värmare, värmeslinga vätska magnetventil. Antalet pulser är dock för många och emissionstiden är lång. När avståndet till det uppmätta objektet är nära, har pulståget inte sänts fullständigt, vilket gör att ekot som genereras av den först sända pulsen kommer att nå den mottagande änden, vilket påverkar avståndsavståndsresultaten och gör att den blinda avståndszonen ökar. U1a~U1e av 74HC04 (U1) bildar en ultraljudspulsdrivkrets, som kan öka amplituden på pulsspänningen som driver den ultraljudssändande sensorn, effektivt utföra elektrisk/akustisk omvandling, förbättra förmågan att överföra ultraljudsvågor och öka mätningen distans. En bana för 40 kHz-pulståget inverteras genom Ula och inverteras sedan genom växelriktaren som är parallellkopplad mellan Ulb och Ule; den andra vägen inverteras genom växelriktaren som är parallellkopplad mellan U1c och U1d.
