超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
接收部分的電路由放大電路,帶通濾波電路以及信號(hào)變換電路組成。放大電路和帶通濾波電路如圖4所示。由于超聲波信號(hào)在空氣中傳播時(shí)受到很大程度的衰減,所以反射回的超聲波信號(hào)非常的微弱,不能直接送到后級(jí)電路進(jìn)行處理,必須將信號(hào)放大到足夠的幅度,才能使后級(jí)電路對(duì)它進(jìn)行正確的處理。前置放大電路是由集成運(yùn)放組成的自舉式同相交流放大電路,具有很高的輸入阻抗,C5,C6,C7為隔直電容,R5,R6,R7為偏置電阻,用來(lái)設(shè)置放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。帶通濾波器采用二階RC有源濾波器,用于消除超聲波傳播過(guò)程中受到的干擾信號(hào)的影響。該電路為二階壓控電壓源帶通濾波電路,圖中RW,C10組成低通濾波網(wǎng)絡(luò),C9和R12組成高通濾波網(wǎng)絡(luò),兩者串聯(lián)組成了帶通濾波電路。集成運(yùn)放和電阻R9,RlO一起組成同相比例放大器,為了使電路能夠穩(wěn)定工作,必須保證同相比例放大器的增益AV3,帶通濾波器的中心頻率ω0=40kHz, 電路參數(shù)可通過(guò)AV=1+R9/R10和ω0=1/R12C2(1/RW+1/R13)確定。經(jīng)過(guò)帶通濾波后的信號(hào)經(jīng)專用儀表放大器AD620進(jìn)行放大,然后送到信號(hào)變換電路,信號(hào)變換電路主要將接收到的包絡(luò)信號(hào)變換成單片機(jī)的中斷觸發(fā)信號(hào)。由包絡(luò)檢波電路,電壓比較器和RS觸發(fā)器組成。包絡(luò)檢波電路由二極管D3,電阻R19,和電容C13組成。經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波得到的信號(hào)如圖6中的V2所示。電壓比較器由集成運(yùn)放和電容電阻組成,為了消除發(fā)送探頭的干擾信號(hào),我們將單片機(jī)P1.2輸出的信號(hào)加到電壓比較器的同相端,它的波形是250μs的高電平,和29750μs低電平的方波,通過(guò)二極管D3將P1.2和比較器的正向端隔離。當(dāng)P1.2輸出高電平時(shí),通過(guò)二極管對(duì)電容C14充電,由于二極管是正向?qū)ǖ?,所以充電很快,?dāng)P1.2輸出為低電平時(shí),二極管反向截止,電容通過(guò)電阻RW和R21放電,由于總電阻比較大,所以放電很緩慢,波形如圖6中V3所示,從圖中可看出,在沒(méi)有收到返回信號(hào)時(shí),比較器輸出高電平,如果收到返回信號(hào),比較器便輸出低電平,輸出波形如圖6中Vo所示,通過(guò)這種方法就可以消除發(fā)射探頭對(duì)反射回的信號(hào)的干擾。
評(píng)論