Digitális ultrahangos távolságmérő fejlesztése
Az ultrahang hullámok különböző sebességgel terjednek gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban. Jó irányíthatósággal, koncentrált energiával, kis csillapítással és erős visszaverési képességgel rendelkeznek. Az ultrahanghullámok bizonyos sebességgel irányirányban terjedhetnek, és visszaverődést képezhetnek, amikor akadályokkal találkoznak. Ezzel a karakterisztikával a tényleges távolság kiszámítható az ultrahanghullámok visszatéréséhez szükséges idő mérésével, így érhető el a tárgytávolság érintésmentes mérése. Az ultrahangos távolságmérés gyors, kényelmes, és nem befolyásolják olyan tényezők, mint a fény. Széles körben használják a hidrológiai szintmérésben, az építkezésen, a helyszíni helymegfigyelésben, a tolató akadályok észlelésében, a mobil gépek belépésének észlelésében és helymeghatározásában és más területeken. Az ebben a cikkben tervezett digitális ultrahangos távolságmérő megszámolja egy adott frekvenciájú bemenet óraimpulzusait a számlálóhoz az ultrahangos oda-vissza út során, majd megjeleníti a megfelelő mérési távolságot.
Az ultrahangos távolságmérő áramkör összetétele és működési elve
Az ultrahangos távolságmérő egy ultrahangos előállító áramkörből, egy ultrahangos vevőerősítő áramkörből, valamint egy számláló és kijelző áramkörből áll.
Ultrahangos generátor áramkör
Az EN556 (U2b) kettős időzítő monostabil triggert képez. Az R6 és C6 differenciál áramkört alkot, és funkciója: az S2 gomb megnyomásakor az alacsony szint pozitív és negatív csúcsimpulzussá válik, és a VD1-en keresztül negatív csúcsimpulzust kapunk, ami kiváltja a monostabil trigger megfordítását. A monostabil flip kimenet magas szintje körülbelül 1 ms-ig tart, azaz tw≈1.1R5C5≈1ms. Az EN556 (U2n) multivibrátort képez, amelynek rezgési frekvenciája f1=1/T1≈1/{0.7[(R1+R2)+2(R{{22) }}R4)]C3≈40 kHz. Az oszcillátor oszcillációját a monostabil flip-flop kimeneti szint szabályozza. Amikor a monostabil trigger magas szintet ad ki, a multivibrátor oszcillál, és az EN556 5. érintkezője körülbelül 40 téglalap alakú impulzust ad ki 40 kHz-es frekvenciával és körülbelül 50%-os munkaciklussal. Tekintettel arra, hogy a multivibrátor instabil az indítási szakaszban, úgy tervezték, hogy nagyobb számú m impulzust adjon ki. Ha a kimeneti impulzusok száma túl kevés, akkor az emisszió intenzitása kicsi és a mérési távolság rövid lesz. Páratartalom érzékelő szonda, , rozsdamentes acél elektromos fűtőcső PT100 érzékelő, , öntött alumínium fűtőtest, fűtőtekercs folyadék mágnesszelep. Az impulzusok száma azonban túl sok, és a kibocsátási időtartam hosszú. Ha a távolság a mért objektumtól közel van, az impulzussorozat továbbítása még nem történt meg teljesen, ami azt okozza, hogy az elsőként továbbított impulzus által generált visszhang eléri a vevő végét, ami befolyásolja a mérési eredményeket, és a távolságmérő vak zóna növekedését okozza. A 74HC04 (U1) U1a~U1e egy ultrahangos impulzusmeghajtó áramkört alkot, amely növelheti az ultrahangos érzékelőt meghajtó impulzusfeszültség amplitúdóját, hatékonyan hajthat végre elektromos/akusztikus konverziót, javítja az ultrahanghullámok továbbításának képességét és növeli a mérési teljesítményt. távolság. A 40 kHz-es impulzussorozat egyik útját megfordítják az U1a-n keresztül, majd az U1b és U1e közé párhuzamosan kapcsolt inverteren keresztül; a másik út megfordítása az U1c és U1d közé párhuzamosan kapcsolt inverteren keresztül történik.
