Pencari jarak ultrasonik digital dibangunkan
1. Pengenalan
Gelombang ultrasonik merambat pada kelajuan yang berbeza dalam gas, cecair dan pepejal, dengan arah yang baik, tenaga pekat, pengecilan minimum semasa penghantaran, dan keupayaan pantulan yang kuat. Gelombang ultrasonik boleh merambat pada kelajuan tertentu dan membentuk pantulan apabila menghadapi halangan. Dengan menggunakan ciri ini, jarak sebenar boleh dikira dengan mengukur masa yang diperlukan untuk gelombang ultrasonik bergerak ke sana ke mari, sekali gus mencapai ukuran jarak bukan sentuhan objek. Jarak ultrasonik adalah pantas, mudah, dan tidak dipengaruhi oleh faktor seperti cahaya. Ia digunakan secara meluas dalam pengukuran paras cecair hidrologi, pengukuran tapak pembinaan, pemantauan kedudukan di tapak, pengesanan halangan terbalik kenderaan, pengesanan dan kedudukan mesin mudah alih, dan bidang lain. Pencari jarak ultrasonik digital yang direka dalam artikel ini mengira input denyutan jam kepada frekuensi tertentu kaunter semasa masa perjalanan pergi balik ultrasonik dan memaparkan jarak pengukuran yang sepadan.
2. Komposisi litar dan prinsip kerja pengintip ultrasonik
Pencari jarak ultrasonik terdiri daripada litar penjana ultrasonik, litar penguatan penerima ultrasonik, litar pengiraan dan paparan.
2.1 Litar penjanaan ultrasonik
Litar penjanaan ultrasonik. Pemasa dwi EN556 (U2b) membentuk pencetus monostabil. R6 dan C6 membentuk litar pembezaan, yang berfungsi seperti berikut: apabila butang S2 ditekan, tahap rendah menjadi nadi spike positif dan negatif, yang melalui VD1 untuk mendapatkan nadi spike negatif, mencetuskan flip pencetus monostabil. Tempoh tahap tinggi output flip monostabil ialah kira-kira 1ms, iaitu tw ≈ 1.1R5C5 ≈ 1ms. EN556 (U2n) membentuk pengayun berbilang harmonik dengan frekuensi ayunan f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R 3+R4)] C3 ≈ 40kHz. Ayunan pengayun dikawal oleh tahap keluaran pencetus monostabil. Apabila pencetus monostabil mengeluarkan tahap tinggi, pengayun berbilang harmonik berayun, Pin 5 EN556 mengeluarkan kira-kira 40 denyutan segi empat tepat dengan frekuensi 40kHz dan kitaran tugas lebih kurang 50%. Memandangkan ketidakstabilan peringkat permulaan pengayun berbilang harmonik, lebih banyak denyutan keluaran direka bentuk. Jika bilangan denyutan keluaran terlalu kecil, keamatan pelepasan adalah rendah dan jarak pengukuran adalah pendek. Siasatan sensor kelembapan, tiub pemanasan elektrik keluli tahan karat penderia PT100, pemanas aluminium tuang, injap solenoid cecair gegelung pemanasan, tetapi bilangan denyutan terlalu tinggi dan tempoh pelepasan adalah panjang. Apabila jarak dari objek yang diukur adalah dekat, kereta api nadi belum dipancarkan sepenuhnya, yang menyebabkan gema yang dihasilkan oleh nadi yang dipancarkan pertama mencapai hujung penerima, menjejaskan hasil julat dan meningkatkan titik buta julat. U1a~U1e 74HC04 (U1) membentuk litar pemacu nadi ultrasonik, yang boleh meningkatkan amplitud voltan nadi pengesan ultrasonik pemanduan, melakukan penukaran elektrik/akustik dengan berkesan, meningkatkan keupayaan untuk memancarkan gelombang ultrasonik, dan meningkatkan jarak pengukuran. Kereta api nadi 40kHz disongsangkan melalui U1a, dan kemudian disongsangkan melalui penyongsang selari U1b dan U1e; Cara lain ialah melalui fasa songsang penyongsang selari U1c dan U1d di selatan.
