Digital ultraljudsavståndsmätare utvecklad
1. Introduktion
Ultraljudsvågor utbreder sig med olika hastigheter i gaser, vätskor och fasta ämnen, med god riktning, koncentrerad energi, minimal dämpning under överföring och stark reflektionsförmåga. Ultraljudsvågor kan fortplanta sig med en viss hastighet och bilda reflektioner när de möter hinder. Genom att använda denna egenskap kan det faktiska avståndet beräknas genom att mäta tiden det tar för ultraljudsvågor att färdas fram och tillbaka, och på så sätt uppnå beröringsfri avståndsmätning av objekt. Ultraljudsavståndet är snabbt, bekvämt och påverkas inte av faktorer som ljus. Det används ofta inom hydrologisk vätskenivåmätning, byggplatsmätning, positionsövervakning på plats, detektering av fordon omvänt hinder, detektering och positionering av mobila maskiner och andra områden. Den digitala ultraljudsavståndsmätaren som designats i den här artikeln räknar klockpulserna som matas in till en specifik frekvens av räknaren under ultraljudstiden för tur och retur, och visar motsvarande mätavstånd.
2. Kretssammansättning och arbetsprincip för ultraljudsavståndsmätare
Ultraljudsavståndsmätaren består av en ultraljudsgenererande krets, en ultraljudsmottagande förstärkningskrets, en räkne- och visningskrets.
2.1 Ultraljudsgenereringskrets
Ultraljudsgenereringskrets. Den dubbla timern EN556 (U2b) bildar en monostabil trigger. R6 och C6 bildar en differentialkrets, som fungerar enligt följande: när knappen S2 trycks in, blir den låga nivån en positiv och negativ spikpuls, som passerar genom VD1 för att erhålla en negativ spikpuls, vilket utlöser en monostabil triggerflip. Högnivåvaraktigheten för den monostabila fliputgången är cirka 1ms, vilket är tw ≈ 1.1R5C5 ≈ 1ms. EN556 (U2n) bildar en multiharmonisk oscillator med en oscillationsfrekvens på f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R 3+R4)] C3 ≈ 40kHz. Oscillatorns oscillation styrs av den monostabila triggerns utgångsnivå. När den monostabila triggern matar ut en hög nivå, oscillerar den multiharmoniska oscillatorn, stift 5 i EN556 matar ut ungefär 40 rektangulära pulser med en frekvens på 40 kHz och en arbetscykel på ungefär 50 %. Med tanke på instabiliteten i startsteget för en multiharmonisk oscillator, utformas ett större antal utpulser. Om antalet utpulser är för litet är emissionsintensiteten låg och mätavståndet kort. Fuktsensorsonden, rostfritt elektriskt värmerör PT100-givare, värmare i gjuten aluminium, magnetventil för värmeslinga för vätska, men antalet pulser är för högt och emissionstiden är lång. När avståndet från det uppmätta objektet är nära, har pulståget inte sänts ut fullt ut, vilket gör att ekot som genereras av den första emitterade pulsen når den mottagande änden, vilket påverkar avståndsmätningsresultatet och ökar avståndets döda vinkel. U1a~U1e av 74HC04 (U1) bildar en ultraljudspulsdrivkrets, som kan öka pulsspänningsamplituden för den drivande ultraljudssensorn, effektivt utföra elektrisk/akustisk omvandling, förbättra förmågan att sända ut ultraljudsvågor och öka mätavståndet. Pulståget på 40 kHz inverteras genom Ula och inverteras sedan genom parallella inverterarna Ulb och Ule; Den andra vägen är genom den omvända fasen av de parallella växelriktarna U1c och U1d i söder.
