Dezvoltarea contorului digital de distanță cu ultrasunete
Undele ultrasunete se propagă cu viteze diferite în gaze, lichide și solide. Au o directivitate bună, energie concentrată, atenuare mică în timpul transmisiei și capacități puternice de reflexie. Undele ultrasunete se pot propaga direcțional la o anumită viteză și pot forma reflexii atunci când întâlnesc obstacole. Folosind această caracteristică, distanța reală poate fi calculată prin măsurarea timpului necesar pentru revenirea undelor ultrasonice, realizând astfel măsurarea fără contact a distanței obiectului. Gama cu ultrasunete este rapidă, convenabilă și nu este afectată de factori precum lumina. Este utilizat pe scară largă în măsurarea nivelului hidrologic, măsurarea șantierului de construcții, monitorizarea locației la fața locului, detectarea obstacolelor care inversează vehiculul, detectarea și poziționarea intrării în mașini mobile și în alte domenii. Contorul digital de distanță cu ultrasunete proiectat în acest articol numără impulsurile de ceas ale unei anumite frecvențe de intrare la contor în timpul timpului de călătorie cu ultrasunete dus-întors și apoi afișează distanța de măsurare corespunzătoare.
Compoziția circuitului contorului de distanță cu ultrasunete și principiul de funcționare
Contorul ultrasonic de distanță este compus dintr-un circuit generator de ultrasunete, un circuit amplificator de recepție cu ultrasunete și un circuit de numărare și afișare.
Circuit generator de ultrasunete
Cronometrul dublu EN556 (U2b) formează un declanșator monostabil. R6 și C6 formează un circuit diferențial, iar funcția acestuia este: atunci când butonul S2 este apăsat, nivelul scăzut devine un impuls de vârf pozitiv și negativ, iar un impuls de vârf negativ este obținut prin VD1, declanșând flip-ul declanșatorului monostabil. Nivelul ridicat al ieșirii flip monostabile durează aproximativ 1 ms, adică tw≈1.1R5C5≈1ms. EN556 (U2n) formează un multivibrator cu o frecvență de oscilație f1=1/T1≈1/{0.7[(R{1+R2)+2(R{{22 }}R4)]C3≈40kHz. Oscilația oscilatorului este controlată de nivelul de ieșire flip-flop monostabil. Când declanșatorul monostabil emite un nivel ridicat, multivibratorul oscilează, iar pinul 5 al EN556 emite aproximativ 40 de impulsuri dreptunghiulare cu o frecvență de 40 kHz și un ciclu de lucru de aproximativ 50%. Având în vedere că multivibratorul este instabil în stadiul de pornire, este proiectat să emită un număr mai mare de m impulsuri. Dacă numărul de impulsuri de ieșire este prea mic, intensitatea emisiei va fi mică, iar distanța de măsurare va fi scurtă. Sondă senzor de umiditate, , tub electric de încălzire din oțel inoxidabil, senzor PT100, încălzitor din aluminiu turnat, supapă solenoidală a fluidului de încălzire. Cu toate acestea, numărul de impulsuri este prea mare și durata emisiei este lungă. Când distanța până la obiectul măsurat este apropiată, trenul de impulsuri nu a fost complet transmis, ceea ce determină că ecoul generat de impulsul transmis mai întâi va ajunge la capătul de recepție, afectând rezultatele de măsurare și determinând creșterea zonei oarbe a distanței. U1a ~ U1e din 74HC04 (U1) formează un circuit de comandă cu ultrasunete, care poate crește amplitudinea tensiunii de impuls care conduce senzorul de trimitere cu ultrasunete, poate efectua eficient conversia electrică/acustică, poate îmbunătăți capacitatea de a transmite unde ultrasonice și poate crește măsurarea distanţă. O cale a trenului de impulsuri de 40 kHz este inversată prin U1a și apoi inversată prin invertorul conectat în paralel între U1b și U1e; cealaltă cale este inversată prin invertorul conectat în paralel între U1c și U1d.
