Розробка цифрового ультразвукового далекомірного приладу
Схема та принцип дії ультразвукового далекоміра
Ультразвуковий далекомір складається із схеми генерації ультразвуку, схеми підсилення прийому ультразвуку, схеми підрахунку та індикації.
Контур ультразвукової генерації
Схема генерації ультразвукових хвиль. Подвійний таймер EN556 (U2b) формує моностабільний тригер. R6 і C6 утворюють диференціальну схему, яка функціонує наступним чином: коли натискається кнопка S2, низький рівень стає позитивним і негативним піковим імпульсом, який отримується через VD1 і запускає перемикання моностабільного тригера. Тривалість моностабільного фліп-виходу високого рівня становить приблизно 1 мс, тобто tw ≈ 1,1R5C5 ≈ 1 мс. EN556 (U2n) утворює багатогармонічний осцилятор із частотою коливань f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R{{ 23}}R4)] C3 ≈ 40 кГц
Контроль рівня виходу генератора. Коли моностабільний тригер видає високий рівень, багатогармонічний осцилятор коливається, і висновок 5 EN556 видає приблизно 40 прямокутних імпульсів із частотою 40 кГц і шпаруватістю приблизно 50%. Враховуючи нестабільність пускового каскаду багатогармонічного генератора, на вхід розрахована більша кількість m-імпульсів. Якщо кількість вихідних імпульсів занадто мала, інтенсивність випромінювання буде низькою, а відстань вимірювання – короткою. Зонд датчика вологості, датчик PT100 з електричною нагрівальною трубкою з нержавіючої сталі, нагрівач з литого алюмінію, електромагнітний клапан рідини нагрівальної спіралі, але із занадто великою кількістю імпульсів і великою тривалістю випромінювання. Коли відстань до вимірюваного об’єкта є близькою, ланцюг імпульсів не був повністю випущений, що призводить до того, що відлуння, створене першим випущеним імпульсом, досягає приймального кінця, впливаючи на результати вимірювання відстані та збільшуючи сліпу зону вимірювання відстані. U1a~U1e 74HC04 (U1) утворюють схему керування ультразвуковим імпульсом, яка може збільшити амплітуду імпульсної напруги, що керує датчиком ультразвукової передачі, ефективно виконувати електричне/акустичне перетворення, покращувати здатність випромінювати ультразвукові хвилі та покращувати вимірювання відстань. Один шлях серії імпульсів 40 кГц інвертується через U1a, а потім інвертується через інвертор, з’єднаний паралельно з U1b і U1e; Інший маршрут змінюється інвертором, підключеним паралельно до U1c і U1d на півдні.
