Pengintai ultrasonik digital dikembangkan
1. Perkenalan
Gelombang ultrasonik merambat dengan kecepatan berbeda dalam gas, cairan, dan padatan, dengan arah yang baik, energi terkonsentrasi, redaman minimal selama transmisi, dan kemampuan refleksi yang kuat. Gelombang ultrasonik dapat merambat dengan kecepatan tertentu dan membentuk pantulan ketika menemui rintangan. Dengan menggunakan karakteristik ini, jarak sebenarnya dapat dihitung dengan mengukur waktu yang dibutuhkan gelombang ultrasonik untuk merambat bolak-balik, sehingga mencapai pengukuran jarak non-kontak terhadap benda. Jangkauan ultrasonik cepat, nyaman, dan tidak terpengaruh oleh faktor seperti cahaya. Ini banyak digunakan dalam pengukuran tingkat cairan hidrologi, pengukuran lokasi konstruksi, pemantauan posisi di tempat, deteksi hambatan mundur kendaraan, deteksi dan penentuan posisi mesin seluler, dan bidang lainnya. Pengintai ultrasonik digital yang dirancang dalam artikel ini menghitung input pulsa jam ke frekuensi penghitung tertentu selama waktu pulang pergi ultrasonik, dan menampilkan jarak pengukuran yang sesuai.
2. Komposisi rangkaian dan prinsip kerja pengintai ultrasonik
Pengintai ultrasonik terdiri dari rangkaian pembangkit ultrasonik, rangkaian amplifikasi penerima ultrasonik, rangkaian penghitungan dan tampilan.
2.1 Sirkuit pembangkitan ultrasonik
Sirkuit pembangkit ultrasonik. Timer ganda EN556 (U2b) membentuk pemicu monostabil. R6 dan C6 membentuk rangkaian diferensial, yang berfungsi sebagai berikut: ketika tombol S2 ditekan, level rendah menjadi pulsa lonjakan positif dan negatif, yang melewati VD1 untuk mendapatkan pulsa lonjakan negatif, memicu pemicu monostabil. Durasi tingkat tinggi dari keluaran flip monostabil adalah sekitar 1 ms, yaitu tw ≈ 1.1R5C5 ≈ 1 ms. EN556 (U2n) membentuk osilator multi harmonik dengan frekuensi osilasi f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R 3+R4)] C3 ≈ 40kHz. Osilasi osilator dikendalikan oleh tingkat keluaran pemicu monostabil. Ketika pemicu monostabil mengeluarkan tingkat tinggi, osilator multi harmonik berosilasi, Pin 5 EN556 mengeluarkan sekitar 40 pulsa persegi panjang dengan frekuensi 40kHz dan siklus kerja sekitar 50%. Mengingat ketidakstabilan tahap awal osilator multi harmonik, sejumlah besar pulsa keluaran dirancang. Jika jumlah pulsa keluaran terlalu kecil, intensitas emisinya rendah dan jarak pengukurannya pendek. Probe sensor kelembaban, tabung pemanas listrik stainless steel sensor PT100, pemanas aluminium cor, katup solenoid cairan koil pemanas, tetapi jumlah pulsa terlalu tinggi dan durasi emisi lama. Ketika jarak dari objek yang diukur dekat, rangkaian pulsa belum dipancarkan sepenuhnya, yang menyebabkan gema yang dihasilkan oleh pulsa pertama yang dipancarkan mencapai ujung penerima, mempengaruhi hasil jangkauan dan meningkatkan titik buta jangkauan. U1a~U1e dari 74HC04 (U1) membentuk sirkuit penggerak pulsa ultrasonik, yang dapat meningkatkan amplitudo tegangan pulsa sensor ultrasonik penggerak, secara efektif melakukan konversi listrik/akustik, meningkatkan kemampuan memancarkan gelombang ultrasonik, dan meningkatkan jarak pengukuran. Rangkaian pulsa 40kHz dibalik melalui U1a, dan kemudian dibalik melalui inverter paralel U1b dan U1e; Cara lainnya adalah melalui fase balik inverter paralel U1c dan U1d di selatan.
