Kifejlesztett digitális ultrahangos távolságmérő
1. Bemutatkozás
Az ultrahanghullámok különböző sebességgel terjednek gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban, jó irányítottsággal, koncentrált energiával, minimális csillapítással az átvitel során és erős visszaverő képességgel. Az ultrahanghullámok bizonyos sebességgel terjedhetnek, és visszaverődést képezhetnek, amikor akadályokkal találkoznak. Ennek a jellemzőnek a használatával a tényleges távolság kiszámítható az ultrahanghullámok oda-vissza terjedéséhez szükséges idő mérésével, így érhető el a tárgyak érintésmentes távolságmérése. Az ultrahangos távolságmérés gyors, kényelmes, és nem befolyásolják olyan tényezők, mint a fény. Széles körben használják a hidrológiai folyadékszint mérésében, az építkezésen, a helyszíni helyzetfigyelésben, a jármű hátrameneti akadályok észlelésében, a mobil gépek észlelésében és helymeghatározásában és más területeken. Az ebben a cikkben tervezett digitális ultrahangos távolságmérő megszámolja a számláló meghatározott frekvenciájára bevitt óraimpulzusokat az ultrahangos oda-vissza út során, és megjeleníti a megfelelő mérési távolságot.
2. Az ultrahangos távolságmérő áramkör-összetétele és működési elve
Az ultrahangos távolságmérő ultrahangos generátor áramkörből, ultrahangos vevő erősítő áramkörből, számláló és kijelző áramkörből áll.
2.1 Ultrahangos generáló áramkör
Ultrahangos generáló áramkör. Az EN556 (U2b) kettős időzítő monostabil triggert képez. Az R6 és C6 differenciál áramkört alkot, amely a következőképpen működik: az S2 gomb megnyomásakor az alacsony szint pozitív és negatív tüskeimpulzussá válik, amely a VD1-en áthaladva negatív tüskeimpulzust kap, és egy monostabil trigger-flip-t vált ki. A monostabil flip kimenet magas szintű időtartama körülbelül 1 ms, ami tw ≈ 1,1R5C5 ≈ 1 ms. Az EN556 (U2n) f1=1/T1 ≈ 1/0.7 [(R1+R2)+2 (R) rezgési frekvenciájú többharmonikus oszcillátort alkot 3+R4)] C3 ≈ 40 kHz. Az oszcillátor rezgését a monostabil trigger kimeneti szintje szabályozza. Amikor a monostabil trigger magas szintet ad ki, a többharmonikus oszcillátor oszcillál, az EN556 5. érintkezője körülbelül 40 téglalap alakú impulzust ad ki 40 kHz-es frekvenciával és körülbelül 50%-os munkaciklussal. Figyelembe véve a többharmonikus oszcillátor indítófokozatának instabilitását, nagyobb számú kimeneti impulzus tervezhető. Ha a kimeneti impulzusok száma túl kicsi, akkor az emisszió intenzitása alacsony és a mérési távolság rövid. A páratartalom érzékelő szonda, rozsdamentes acél elektromos fűtőcső PT100 érzékelő, öntött alumínium fűtőtest, fűtőtekercs folyadék mágnesszelep, de az impulzusok száma túl magas és a kibocsátási időtartam hosszú. Ha a távolság a mért objektumtól közel van, az impulzussorozat még nem bocsátott ki teljesen, ami miatt az első kibocsátott impulzus által generált visszhang eléri a vevő végét, befolyásolva a távolsági eredményt és növelve a távolsági távolság holtfoltját. A 74HC04 (U1) U1a~U1e ultrahangos impulzusmeghajtó áramkört alkot, amely növelheti a meghajtó ultrahangos érzékelő impulzusfeszültség-amplitúdóját, hatékonyan hajthat végre elektromos/akusztikus átalakítást, fokozza az ultrahanghullámok kibocsátásának képességét és növeli a mérési távolságot. A 40 kHz-es impulzussorozat az U1a-n keresztül, majd az U1b és U1e párhuzamos invertereken keresztül megfordul; A másik út az U1c és U1d párhuzamos inverterek fordított fázisán keresztül vezet délen.
