「電路分享」超聲波測距電路
這里描述的電路使用超聲波振蕩,并根據(jù)這些振蕩在空氣中的傳播速度來工作。因此,我們可以很容易地確定兩點(diǎn)之間的距離,只要測量出波傳播這個(gè)距離的時(shí)間。機(jī)械測量方法主要有三類:
a)機(jī)械測量方法。
b)通過光學(xué)手段。
c)通過電子手段。
幾乎所有的方法都是基于某種形式的輻射,如無線電波、光、聲音或紅外線輻射??紤]到這些輻射的傳播速率,距離測量就是確定波從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。紅外輻射主要用于遠(yuǎn)距離(幾公里范圍內(nèi)),因?yàn)樗鄬θ菀仔纬?。對于超過100公里的距離,使用電子設(shè)備,但其有效性受大氣條件和能見度等因素的影響。隨著空間技術(shù)的進(jìn)步,激光系統(tǒng)已與光電系統(tǒng)一起用于確定人造衛(wèi)星的陸地和近海。
聲音、超聲波和其他已知的頻率波動在空氣中有一定的傳播速度。因此,可以使用在目標(biāo)****機(jī)之間傳播距離所需的時(shí)間,反之亦然。****的波給分子以與傳播速度(單位:cm/s)相同的頻率運(yùn)行的啟動脈沖。反射接收到的信號提供過期脈沖。這樣,分子就給出了波傳播的距離。當(dāng)然,有必要縮短距離,因?yàn)槲覀冎恍枰^渡距離。下圖顯示了我們在功能圖中描述的內(nèi)容。****機(jī)、接收機(jī)、帶有數(shù)字指針的分子和振蕩器,由****和接收的脈沖激發(fā)或中斷。
****機(jī)由構(gòu)成橋接電路的N1和N2門組成。US1超聲波轉(zhuǎn)換器連接在2端口輸出之間,以確保它們之間的交流峰峰值電壓為18 V(使用9V電源)。N1也可以作為N3激發(fā)和去激發(fā)的振蕩器。其頻率由R1決定,并取決于所用逆變器的類型。在這種結(jié)構(gòu)中,使用了40 kHz的TCO,但其他的可以令人滿意地工作。
振蕩器的頻率設(shè)置為R1,盡可能接近40kHz,因?yàn)檫@是逆變器的最高效率頻率。由于電路的實(shí)驗(yàn)特性,接收器非常簡單。
兩個(gè)連續(xù)的公共****電路(T5,T6)放大US2接收到的信號。當(dāng)T6V的峰值電壓小于T7.V時(shí),當(dāng)T6V的峰值電壓小于T7.V時(shí),探測器的工作電壓為峰值
另外一個(gè)振蕩器在IC3(R17、R18、P3和C9)附近。IC3主要是一個(gè)內(nèi)置振蕩器的2-14除數(shù)。頻率設(shè)為17190Hz,P3,因?yàn)?0時(shí)空氣中的聲速為343.8m/sec,C=(34380cm/sec)/2=17190。用2.5位數(shù)字電壓表代替分子。IC1直接引導(dǎo)標(biāo)記Dp2到Dp4,這些標(biāo)記通過晶體管T2到T4與IC1互連。
IC2為計(jì)數(shù)器部分和電路指示燈提供5V的穩(wěn)定電壓。IC1有能力驅(qū)動4個(gè)指針,但它不需要超過3個(gè)。幾乎所有其他組件都用于同步各個(gè)階段。這主要表示電路中不同點(diǎn)的預(yù)置脈沖和頻率變化。頻率為1赫茲的振蕩器,頻率為1赫茲,頻率為1赫茲。(17190:2-14)。此輸出通過N7逆變器和第二個(gè)單體發(fā)生器(N8、R20、C11)連接到復(fù)位輸入。當(dāng)負(fù)脈沖面到達(dá)Q14時(shí),在ICI輸入5處出現(xiàn)一個(gè)短脈沖。相反,Q14處的正脈沖前沿在重新定位輸入端提供了一個(gè)短脈沖。來自Q14的信號被N7反轉(zhuǎn),并被驅(qū)動成另外兩個(gè)單元:一個(gè)用于驅(qū)動****機(jī)(N3、R10、C5),另一個(gè)連接到FF1襟翼重新定位輸入。FF1的時(shí)鐘定時(shí)輸入連接到T7,輸出Q連接到N5。
因此,IC1接收一個(gè)復(fù)位脈沖,每個(gè)正脈沖到達(dá)IC3的Q14輸出,自動取消計(jì)數(shù)器。同時(shí),在N3附近激活monovodule(在N7輸出端具有負(fù)脈沖前沿),允許振蕩器****超過0.3毫秒的信號。在這段時(shí)間內(nèi),US1****大約12個(gè)脈沖(40Hz),然后被目標(biāo)反射并被US2接收。在發(fā)出超聲波信號的同時(shí),F(xiàn)F1被N4單分子膜重新定位和保留(大約2毫秒)。輸出Q隨后進(jìn)入邏輯狀態(tài)“1”,來自17190Hz振蕩器的信號通過N5被引導(dǎo)到IC1計(jì)數(shù)器。一旦放大的接收信號到達(dá)FF1的時(shí)鐘輸入,輸出Q進(jìn)入邏輯“0”狀態(tài),N5阻斷IC1計(jì)數(shù)器輸入。此時(shí),計(jì)數(shù)器已測量出實(shí)際距離(以厘米為單位)。N6激活閂鎖,將計(jì)數(shù)器的內(nèi)容推進(jìn)到鎖存器,然后指針將顯示這些內(nèi)容。計(jì)數(shù)器從下一個(gè)正脈沖前沿重置到Q14,允許獲得新的測量值。在新測量信息到達(dá)之前,之前的標(biāo)記將被組裝。整個(gè)布局能夠每秒進(jìn)行新的測量。
現(xiàn)在讓我們來看看電路操作的一些必要細(xì)節(jié)。US2轉(zhuǎn)換器很自然地可以立即捕獲傳輸?shù)男盘?,除非我們采取措施避免它。如果我們不避開它,柜臺將立即被切斷,我們將無法計(jì)數(shù)。如果我們保證N4在恒定狀態(tài)下的停留時(shí)間足夠大于****量級(2毫秒)所需的時(shí)間,這個(gè)問題就解決了。
在這個(gè)時(shí)間內(nèi),無論是否存在軟盤信號,軟盤都將保持在復(fù)位狀態(tài)。2ms后,F(xiàn)F1被釋放,這樣直接信號就不會與反射信號混淆。這種延遲的唯一缺點(diǎn)是無法測量小于35厘米的距離。為了簡單起見,該電路不包括AGC額定值或自動誤差檢測器。
結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器級和指針級可以分開構(gòu)造。注意,R8的一端連接到Dp2的點(diǎn),而另一端連接到地面。我們建議在電路的其余部分使用neroboard。確保連接電纜很小,并且接收級和傳輸級之間有間隔。兩個(gè)逆變器并排放置,無接觸,面向同一方向。更喜歡9V電池,因?yàn)殡娫纯赡軙斐刹环€(wěn)定。消耗相當(dāng)高,250毫安,這是無法避免使用LED指示燈。但是,由于電路一次只能使用幾秒鐘,所以電池不會很快耗盡。無需使用示波器即可進(jìn)行操作試驗(yàn)。只需斷開N5和時(shí)鐘之間的連接,并將第二個(gè)連接到IC3的端子4。(輸出Q8)。在指針上你必須讀“128”。當(dāng)時(shí)鐘輸入對地短路時(shí),顯示必須為“000”。這是測試IC3和振蕩器的方法。通過收聽US1,廣播很容易控制。雖然聽不到40kHz的信號,但每一個(gè)波形的輸出聽起來都像是“咔嚓”一聲。接收器測試并不容易,但T5和T6采集器上存在4.5V直流電壓是正常工作的跡象。
一旦完成,整個(gè)電路就可以設(shè)置和控制。將P2光標(biāo)轉(zhuǎn)到最大位置并標(biāo)記標(biāo)記。該指示由計(jì)數(shù)器在相隔半秒的兩個(gè)脈沖(閂鎖和復(fù)位)之間產(chǎn)生。值得記住的是,在沒有反射信號的情況下,這將是永久性的指示。將電路指向相距一米的物體或墻壁,并使其至少有一平方米的表面垂直于傳輸方向。慢慢地把P2調(diào)回米標(biāo)。如果你沒有得到它,并且標(biāo)記是40-60cm,你只需要去掉一點(diǎn)點(diǎn)這兩個(gè)指標(biāo),用一個(gè)更大的電容器代替C6。
一旦將P2設(shè)置為1m,就可以繼續(xù)下一步,即設(shè)置40Hz頻率。在電路處于相同位置的情況下,轉(zhuǎn)動P1,直到出現(xiàn)一些指示。該過程將繼續(xù),直到任何P2設(shè)置的指示燈丟失。將電路放置在距離目標(biāo)5米的位置,重置P2以獲得正確的顯示。最后,在距離目標(biāo)3米處重新連接電路。設(shè)置P3精確指示和完成!
在原電路中,我們?nèi)〉昧撕芎玫男Ч?-8m的距離內(nèi)精度為±cm,由于聲速受環(huán)境溫度、大氣壓力和濕度的影響,所以精度取決于環(huán)境溫度、大氣壓力和濕度。通過增加接收器的放大倍數(shù)或提高****電壓,可以擴(kuò)大儀器的測量范圍(量程)。如果儀表配備有儀器長度補(bǔ)償裝置,它將能夠進(jìn)行墻壁到墻壁的精確測量。
組件電阻器:R1-R7 = 22Ω |R8 = 270Ω |R9 = 33ΚΩ |R10 = 330ΚΩ |R11,R12,R14 = 1Μ5 |R13 = 4K7 |R15 = 470ΚΩ |R16 = 22ΚΩ |R17 = 560ΚΩ |R18 = 47ΚΩ |R19,R20 = 10ΚΩ |P1 = 10K |P2 = 4K7 |P3 = 10K
電容器:C1 = 10μF/10V |C3 = 100n |C4 = 1n |C5 = 820p |C6,C7 = 1n5 |C8 = 2n2 |C9 = 270p |C10,C11 = 220p |C12 = 10μF/16V |C13 = 1n
半導(dǎo)體:T2-T4 = BC141 |T5,T6 = BC549C |T7 = BC559C |IC1 = 74C928 |IC2 = 7805 |IC3 = 4060 |IC4 = 4027 |IC5,IC6 = 4093
其他:Dp2-Dp4 = 7760(CC) |US1 = MA40L1S |US2 = MA40L1R |9V電池 |塑料盒
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