Ανάπτυξη της ψηφιακής συσκευής μέτρησης απόστασης υπερήχων
Σύνθεση κυκλώματος και αρχή λειτουργίας υπερηχητικού αποστασιόμετρου
Ο μετρητής απόστασης υπερήχων αποτελείται από ένα κύκλωμα παραγωγής υπερήχων, ένα κύκλωμα ενίσχυσης λήψης υπερήχων, ένα κύκλωμα μέτρησης και απεικόνισης.
Κύκλωμα παραγωγής υπερήχων
Κύκλωμα για την παραγωγή υπερηχητικών κυμάτων. Ο διπλός χρονοδιακόπτης EN556 (U2b) σχηματίζει μια μονοσταθερή σκανδάλη. Τα R6 και C6 σχηματίζουν ένα διαφορικό κύκλωμα, το οποίο λειτουργεί ως εξής: όταν πατηθεί το κουμπί S2, η χαμηλή στάθμη γίνεται θετικός και αρνητικός παλμός κορυφής, ο οποίος λαμβάνεται μέσω του VD1 και ενεργοποιεί την αναστροφή της μονοσταθερής σκανδάλης. Η διάρκεια υψηλού επιπέδου της μονοσταθερής εξόδου αναστροφής είναι περίπου 1ms, δηλαδή tw ≈ 1.1R5C5 ≈ 1ms. Το EN556 (U2n) σχηματίζει έναν πολυαρμονικό ταλαντωτή με συχνότητα ταλάντωσης f1=1/T1 ≈ 1/{{0.7 [(R1+R2)+2 (R{{{ 23}}R4)] C3 ≈ 40 kHz
Έλεγχος στάθμης εξόδου γεννήτριας. Όταν η μονοσταθερή σκανδάλη εξάγει υψηλό επίπεδο, ο πολυαρμονικός ταλαντωτής ταλαντώνεται και η ακίδα 5 του EN556 εξάγει περίπου 40 ορθογώνιους παλμούς με συχνότητα 40 kHz και κύκλο λειτουργίας περίπου 50%. Λαμβάνοντας υπόψη την αστάθεια του αρχικού σταδίου του πολυαρμονικού ταλαντωτή, ένας μεγαλύτερος αριθμός m-παλμών έχει σχεδιαστεί για είσοδο. Εάν ο αριθμός των παλμών εξόδου είναι πολύ μικρός, η ένταση εκπομπής θα είναι χαμηλή και η απόσταση μέτρησης θα είναι μικρή. Αισθητήρας υγρασίας, αισθητήρας ηλεκτρικού σωλήνα θέρμανσης από ανοξείδωτο χάλυβα PT100, θερμαντήρας από χυτό αλουμίνιο, ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα υγρού πηνίου θέρμανσης, αλλά με πάρα πολλούς παλμούς και μεγάλη διάρκεια εκπομπής. Όταν η απόσταση από το μετρούμενο αντικείμενο είναι κοντά, η σειρά παλμών δεν εκπέμπεται πλήρως, γεγονός που προκαλεί την ηχώ που δημιουργείται από τον πρώτο εκπεμπόμενο παλμό να φτάσει στο άκρο λήψης, επηρεάζοντας τα αποτελέσματα μέτρησης απόστασης και αυξάνοντας το τυφλό σημείο της μέτρησης της απόστασης. Το U1a~U1e του 74HC04 (U1) σχηματίζει ένα κύκλωμα οδήγησης υπερήχων, το οποίο μπορεί να αυξήσει το πλάτος της τάσης παλμού που οδηγεί τον αισθητήρα μετάδοσης υπερήχων, να εκτελέσει αποτελεσματικά ηλεκτρική/ακουστική μετατροπή, να ενισχύσει την ικανότητα εκπομπής υπερηχητικών κυμάτων και να αυξήσει τη μέτρηση απόσταση. Μία διαδρομή του παλμικού συρμού 40 kHz αναστρέφεται μέσω του U1a και στη συνέχεια αναστρέφεται μέσω ενός μετατροπέα συνδεδεμένου παράλληλα με το U1b και το U1e. Η άλλη διαδρομή αντιστρέφεται από έναν μετατροπέα που συνδέεται παράλληλα με το U1c και το U1d στο νότο.
