Opracowanie cyfrowego ultradźwiękowego urządzenia do pomiaru odległości
Budowa obwodu i zasada działania dalmierza ultradźwiękowego
Dalmierz ultradźwiękowy składa się z obwodu generowania ultradźwiękowego, obwodu wzmacniającego odbiór ultradźwiękowy, obwodu zliczającego i wyświetlającego.
Obwód generujący ultradźwięki
Układ generujący fale ultradźwiękowe. Podwójny timer EN556 (U2b) tworzy wyzwalacz monostabilny. R6 i C6 tworzą obwód różnicowy, który działa w następujący sposób: po naciśnięciu przycisku S2 niski poziom staje się dodatnim i ujemnym impulsem szczytowym, który jest uzyskiwany przez VD1 i wyzwala przełączenie wyzwalacza monostabilnego. Czas trwania wysokiego poziomu monostabilnego wyjścia typu flip wynosi około 1 ms, tj. tw ≈ 1,1R5C5 ≈ 1 ms. EN556 (U2n) tworzy oscylator wieloharmoniczny o częstotliwości oscylacji f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R{{ 23}}R4)] C3 ≈ 40 kHz
Kontrola poziomu wyjściowego generatora. Gdy wyzwalacz monostabilny generuje wysoki poziom, oscylator wieloharmoniczny oscyluje, a pin 5 normy EN556 generuje na wyjściu około 40 prostokątnych impulsów o częstotliwości 40 kHz i cyklu pracy około 50%. Biorąc pod uwagę niestabilność stopnia początkowego oscylatora wieloharmonicznego, na wejście przeznaczona jest większa liczba m-impulsów. Jeżeli liczba impulsów wyjściowych będzie zbyt mała, intensywność emisji będzie niska, a odległość pomiaru będzie krótka. Sonda czujnika wilgotności, elektryczna rura grzewcza ze stali nierdzewnej, czujnik PT100, grzejnik z odlewu aluminiowego, zawór elektromagnetyczny cieczy w wężownicy grzewczej, ale ze zbyt dużą liczbą impulsów i długim czasem trwania emisji. Gdy odległość do mierzonego obiektu jest mała, ciąg impulsów nie został w pełni wyemitowany, co powoduje, że echo wygenerowane przez pierwszy wyemitowany impuls dociera do końca odbiorczego, wpływając na wyniki pomiaru odległości i zwiększając martwy punkt pomiaru odległości. U1a ~ U1e 74HC04 (U1) tworzą obwód sterujący impulsem ultradźwiękowym, który może zwiększyć amplitudę napięcia impulsu sterującego czujnikiem transmisji ultradźwiękowej, skutecznie przeprowadzić konwersję elektryczną/akustyczną, zwiększyć zdolność emitowania fal ultradźwiękowych i zwiększyć pomiar dystans. Jedna ścieżka ciągu impulsów 40 kHz jest odwracana przez U1a, a następnie odwracana przez falownik podłączony równolegle z U1b i U1e; Druga trasa jest odwracana przez falownik podłączony równolegle do U1c i U1d na południu.
