Digitaalse ultraheli kaugusmõõdiku väljatöötamine
Ultrahelilained levivad erineva kiirusega gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes. Neil on hea suunatavus, kontsentreeritud energia, väike sumbumine ülekande ajal ja tugev peegeldusvõime. Ultrahelilained võivad levida teatud kiirusel ja tekitada peegeldusi takistustega kokku puutudes. Seda omadust kasutades saab arvutada tegeliku kauguse, mõõtes aega, mis kulub ultrahelilainete naasmiseks, saavutades nii objekti kauguse kontaktivaba mõõtmise. Ultraheli ulatuse määramine on kiire, mugav ja seda ei mõjuta sellised tegurid nagu valgus. Seda kasutatakse laialdaselt hüdroloogilise taseme mõõtmisel, ehitusplatsi mõõtmisel, kohapealse asukoha jälgimisel, sõidukite tagurdamise takistuste tuvastamisel, liikurmasina sisenemise tuvastamisel ja positsioneerimisel ning muudes valdkondades. Selles artiklis kavandatud digitaalne ultraheli kaugusmõõtur loendab ultraheli edasi-tagasi sõidu ajal loendurile konkreetse sagedusega sisendi kellimpulsse ja kuvab seejärel vastava mõõtmiskauguse.
Ultraheli kaugusmõõturi ahela koostis ja tööpõhimõte
Ultraheli kaugusmõõtur koosneb ultraheli genereerivast vooluringist, ultraheli vastuvõtuvõimendi vooluringist ning loendus- ja kuvaahelast.
Ultraheli genereeriv ahel
Topelttaimer EN556 (U2b) moodustab monostabiilse päästiku. R6 ja C6 moodustavad diferentsiaalahela ja selle funktsioon on: nupu S2 vajutamisel muutub madal tase positiivseks ja negatiivseks tippimpulsiks ning VD1 kaudu saadakse negatiivne tippimpulss, mis käivitab monostabiilse päästiku pöörde. Monostabiilse klappväljundi kõrge tase kestab umbes 1 ms, see tähendab tw≈1,1R5C5≈1ms. EN556 (U2n) moodustab multivibraatori võnkesagedusega f1=1/T1≈1/{0,7[(R1+R2)+2(R{{22) }}R4)]C3≈40 kHz. Ostsillaatori võnkumist juhib monostabiilne flip-flop väljundtase. Kui monostabiilne päästik annab välja kõrge taseme, võngub multivibraator ja EN556 viik 5 väljastab umbes 40 ristkülikukujulist impulssi sagedusega 40 kHz ja töötsükliga umbes 50%. Arvestades, et multivibraator on käivitusfaasis ebastabiilne, on see loodud väljastama suuremat arvu m impulsse. Kui väljundimpulsse on liiga vähe, on emissiooni intensiivsus väike ja mõõtmiskaugus lühike. Niiskusanduri sond, , roostevabast terasest elektriküttetoru PT100 andur, , valualumiiniumist küttekeha, küttespiraali vedeliku solenoidventiil. Impulsside arv on aga liiga palju ja emissiooni kestus pikk. Kui kaugus mõõdetava objektini on lähedal, ei ole impulssijada täielikult edastatud, mis põhjustab Esimesena edastatud impulsi tekitatud kaja jõuab vastuvõtuotsani, mõjutades kauguse määramise tulemusi ja põhjustades kauguse määramise pimetsooni suurenemist. U1a ~ U1e 74HC04 (U1) moodustavad ultraheli impulssajami ahela, mis võib suurendada ultraheli saatvat andurit juhtiva impulsi pinge amplituudi, teostada tõhusalt elektrilist/akustilist muundamist, parandada ultrahelilainete edastamise võimet ja suurendada mõõtmist. vahemaa. Üks 40 kHz impulsside jada tee pööratakse ümber U1a ja seejärel ümber inverteri, mis on paralleelselt ühendatud U1b ja U1e vahel; teine tee pööratakse ümber inverteri, mis on paralleelselt ühendatud U1c ja U1d vahel.
