디지털 초음파 거리측정기 개발
초음파는 기체, 액체, 고체에서 서로 다른 속도로 전파됩니다. 지향성이 좋고 에너지가 집중되어 있으며 전송 중 감쇠가 적고 반사 기능이 강력합니다. 초음파는 특정 속도로 방향성을 갖고 전파될 수 있으며 장애물에 부딪힐 때 반사를 형성할 수 있습니다. 이러한 특성을 이용하면 초음파가 되돌아오는 데 걸리는 시간을 측정해 실제 거리를 계산할 수 있어 물체의 거리를 비접촉식으로 측정할 수 있다. 초음파 범위 측정은 빠르고 편리하며 빛과 같은 요인의 영향을 받지 않습니다. 수위 측정, 건설 현장 측정, 현장 위치 모니터링, 차량 후진 장애물 감지, 모바일 기계 진입 감지 및 위치 확인 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 본 논문에서 설계한 디지털 초음파 거리 측정기는 초음파 왕복 시간 동안 카운터에 입력된 특정 주파수의 클록 펄스를 계산하여 해당 측정 거리를 표시한다.
초음파 거리 측정기 회로 구성 및 작동 원리
초음파 거리 측정기는 초음파 발생 회로, 초음파 수신 증폭기 회로, 계산 및 표시 회로로 구성됩니다.
초음파 발생 회로
듀얼 타이머 EN556(U2b)은 단안정 트리거를 형성합니다. R6 및 C6은 차동 회로를 형성하며 그 기능은 다음과 같습니다. 버튼 S2를 누르면 낮은 레벨이 포지티브 및 네거티브 피크 펄스가 되고 VD1을 통해 네거티브 피크 펄스가 얻어지고 단안정 트리거의 플립이 트리거됩니다. 단안정 플립 출력의 높은 레벨은 약 1ms, 즉 tw≒1.1R5C5≒1ms 동안 지속됩니다. EN556(U2n)은 발진 주파수 f1=1/T1≒1/{0.7[(R1+R2)+2(R{{22)로 멀티바이브레이터를 형성합니다. }}R4)]C3≒40kHz. 발진기 발진은 단안정 플립플롭 출력 레벨에 의해 제어됩니다. 단안정 트리거가 높은 레벨을 출력하면 멀티바이브레이터가 진동하고 EN556의 핀 5는 주파수가 40kHz이고 듀티 사이클이 약 50%인 약 40개의 직사각형 펄스를 출력합니다. 멀티바이브레이터가 시동 단계에서 불안정하다는 점을 고려하여 더 많은 m 펄스를 출력하도록 설계되었습니다. 출력 펄스 수가 너무 적으면 발광 강도가 작아지고 측정 거리가 짧아집니다. 습도 센서 프로브, 스테인레스 스틸 전기 가열 튜브 PT100 센서, 주조 알루미늄 히터, 가열 코일 유체 솔레노이드 밸브. 그러나 펄스 수가 너무 많고 방출 지속 시간도 길다. 측정 대상까지의 거리가 가까우면 펄스열이 완전히 전송되지 않아 먼저 전송된 펄스에 의해 생성된 에코가 수신단에 도달하여 거리 측정 결과에 영향을 미치고 거리 측정 사각지대가 증가하게 됩니다. 74HC04(U1)의 U1a~U1e는 초음파 펄스 구동 회로를 구성하여 초음파 송신 센서를 구동하는 펄스 전압의 진폭을 높이고, 전기/음향 변환을 효과적으로 수행하며, 초음파 송신 능력을 강화하고, 측정값을 높일 수 있습니다. 거리. 40kHz 펄스열의 한 경로는 U1a를 통해 반전된 다음 U1b와 U1e 사이에 병렬로 연결된 인버터를 통해 반전됩니다. 다른 경로는 U1c와 U1d 사이에 병렬로 연결된 인버터를 통해 반전됩니다.
