Sukurtas skaitmeninis ultragarsinis nuotolio ieškiklis
1. Įvadas
Ultragarso bangos sklinda skirtingu greičiu dujose, skysčiuose ir kietose medžiagose, pasižymi geru kryptingumu, koncentruota energija, minimaliu susilpnėjimu perdavimo metu ir stipriu atspindžio gebėjimu. Ultragarso bangos gali sklisti tam tikru greičiu ir susidaryti atspindžius susidūrus su kliūtimis. Naudojant šią charakteristiką, tikrasis atstumas gali būti apskaičiuojamas išmatuojant laiką, per kurį ultragarso bangos sklinda pirmyn ir atgal, taip pasiekiamas bekontaktinis objektų atstumo matavimas. Ultragarsinis nuotolio nustatymas yra greitas, patogus ir jo neveikia tokie veiksniai kaip šviesa. Jis plačiai naudojamas hidrologinio skysčio lygio matavimui, statybvietės matavimui, padėties stebėjimui vietoje, transporto priemonės atbulinės eigos kliūčių aptikimui, mobiliųjų mašinų aptikimui ir padėties nustatymui bei kitose srityse. Šiame straipsnyje sukurtas skaitmeninis ultragarsinis nuotolio ieškiklis skaičiuoja laikrodžio impulsus, įvestus į tam tikrą skaitiklio dažnį ultragarso kelionės pirmyn ir atgal metu, ir rodo atitinkamą matavimo atstumą.
2. Ultragarsinio nuotolio ieškiklio grandinės sudėtis ir veikimo principas
Ultragarsinį nuotolio ieškiklį sudaro ultragarso generavimo grandinė, ultragarso priėmimo stiprinimo grandinė, skaičiavimo ir rodymo grandinė.
2.1 Ultragarso generavimo grandinė
Ultragarso generavimo grandinė. Dvigubas laikmatis EN556 (U2b) sudaro monostabilų gaiduką. R6 ir C6 sudaro diferencialinę grandinę, kuri veikia taip: paspaudus mygtuką S2, žemas lygis tampa teigiamu ir neigiamu smaigalio impulsu, kuris praeina per VD1, kad gautų neigiamą smaigalio impulsą, suaktyvindamas monostabilų trigerio apvertimą. Aukšto lygio monostabilios apverčiamosios išvesties trukmė yra apie 1 ms, tai yra tw ≈ 1,1R5C5 ≈ 1 ms. EN556 (U2n) sudaro kelių harmonikų osciliatorių, kurio virpesių dažnis yra f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R) 3+R4)] C3 ≈ 40 kHz. Osciliatoriaus virpesius valdo monostabilaus trigerio išėjimo lygis. Kai monostabilus trigeris išveda aukštą lygį, daugiaharmoninis generatorius svyruoja, EN556 5 kontaktas išveda maždaug 40 stačiakampių impulsų, kurių dažnis yra 40 kHz, o darbo ciklas yra maždaug 50%. Atsižvelgiant į daugiaharmoninio osciliatoriaus pradinės pakopos nestabilumą, suprojektuotas didesnis išėjimo impulsų skaičius. Jei išėjimo impulsų skaičius per mažas, emisijos intensyvumas yra mažas, o matavimo atstumas trumpas. Drėgmės jutiklio zondas, nerūdijančio plieno elektrinis šildymo vamzdis PT100 jutiklis, aliuminio šildytuvas, šildymo ritės skysčio solenoidinis vožtuvas, tačiau impulsų skaičius per didelis ir emisijos trukmė ilga. Kai atstumas nuo išmatuoto objekto yra artimas, impulsų seka nėra visiškai išskleista, todėl pirmojo skleidžiamo impulso sugeneruotas aidas pasiekia priėmimo galą, paveikdamas nuotolio nustatymo rezultatą ir padidindamas nuotolio akląją zoną. 74HC04 (U1) U1a ~ U1e sudaro ultragarso impulsų valdymo grandinę, kuri gali padidinti vairuojančio ultragarso jutiklio impulsinės įtampos amplitudę, efektyviai atlikti elektrinę / akustinę konversiją, pagerinti galimybę skleisti ultragarso bangas ir padidinti matavimo atstumą. 40 kHz impulsų seka apverčiama per U1a, o paskui apverčiama per lygiagrečius keitiklius U1b ir U1e; Kitas būdas yra per atvirkštinę lygiagrečių keitiklių U1c ir U1d fazę pietuose.
