Skaitmeninio ultragarsinio atstumo matuoklio kūrimas
Ultragarso bangos sklinda skirtingu greičiu dujose, skysčiuose ir kietose medžiagose. Jie turi gerą kryptingumą, koncentruotą energiją, mažą slopinimą perdavimo metu ir stiprias atspindžio galimybes. Ultragarso bangos gali sklisti kryptingai tam tikru greičiu ir susidaryti atspindžius susidūrus su kliūtimis. Naudojant šią charakteristiką, tikrasis atstumas gali būti apskaičiuojamas išmatuojant laiką, per kurį ultragarso bangos grįžta, taip pasiekiamas bekontaktinis objekto atstumo matavimas. Ultragarsinis nuotolio nustatymas yra greitas, patogus ir jo neveikia tokie veiksniai kaip šviesa. Jis plačiai naudojamas atliekant hidrologinio lygio matavimus, statybvietės matavimus, vietos stebėjimą vietoje, transporto priemonių atbulinės eigos kliūčių aptikimą, mobiliųjų mašinų įvažiavimo aptikimą ir padėties nustatymą bei kitose srityse. Šiame straipsnyje sukurtas skaitmeninis ultragarsinis atstumo matuoklis skaičiuoja konkretaus dažnio laikrodžio impulsus, įvestus į skaitiklį ultragarso kelionės pirmyn ir atgal metu, ir tada rodo atitinkamą matavimo atstumą.
Ultragarsinio atstumo matuoklio grandinės sudėtis ir veikimo principas
Ultragarsinį atstumo matuoklį sudaro ultragarso generavimo grandinė, ultragarso priėmimo stiprintuvo grandinė ir skaičiavimo bei rodymo grandinė.
Ultragarso generavimo grandinė
Dvigubas laikmatis EN556 (U2b) sudaro monostabilų gaiduką. R6 ir C6 sudaro diferencialinę grandinę, o jos funkcija yra tokia: paspaudus mygtuką S2, žemas lygis tampa teigiamu ir neigiamu didžiausiu impulsu, o per VD1 gaunamas neigiamas didžiausias impulsas, suaktyvinantis monostabilaus trigerio apvertimą. Aukštas monostabilios apvertimo išvesties lygis trunka apie 1 ms, tai yra, tw≈1,1R5C5≈1ms. EN556 (U2n) sudaro multivibratorių, kurio virpesių dažnis f1=1/T1≈1/{0.7[(R1+R2)+2(R{{22) }}R4)]C3≈40 kHz. Osciliatoriaus virpesiai valdomi monostabiliu flip-flop išėjimo lygiu. Kai monostabilus trigeris išveda aukštą lygį, multivibratorius svyruoja, o EN556 kaištis 5 išveda apie 40 stačiakampių impulsų, kurių dažnis yra 40 kHz, o darbo ciklas yra apie 50%. Atsižvelgiant į tai, kad paleidimo stadijoje multivibratorius yra nestabilus, jis skirtas išvesti didesnį m impulsų skaičių. Jei išėjimo impulsų skaičius per mažas, emisijos intensyvumas bus mažas, o matavimo atstumas trumpas. Drėgmės jutiklio zondas, , Nerūdijančio plieno elektrinis šildymo vamzdis PT100 jutiklis, , Lieto aliuminio šildytuvas, šildymo ritės skysčio solenoidinis vožtuvas. Tačiau impulsų yra per daug, o emisijos trukmė ilga. Kai atstumas iki išmatuoto objekto yra artimas, impulsų seka nebuvo visiškai perduota, todėl pirmiausia perduodamo impulso sukurtas aidas pasieks priėmimo galą, paveikdamas nuotolio nustatymo rezultatus ir padidindamas nuotolio nustatymo akląją zoną. U1a ~ U1e iš 74HC04 (U1) sudaro ultragarso impulsų pavaros grandinę, kuri gali padidinti impulsinės įtampos, kuri valdo ultragarso siuntimo jutiklį, amplitudę, efektyviai atlikti elektrinę / akustinę konversiją, pagerinti gebėjimą perduoti ultragarso bangas ir padidinti matavimą. atstumas. Vienas 40 kHz impulsų sekos kelias apverčiamas per U1a, o po to apverčiamas per keitiklį, lygiagrečiai sujungtą tarp U1b ir U1e; kitas kelias apverstas per keitiklį, lygiagrečiai sujungtą tarp U1c ir U1d.
