Pengembangan pengukur jarak ultrasonik digital
Gelombang ultrasonik merambat dengan kecepatan berbeda dalam gas, cairan, dan padatan. Mereka memiliki pengarahan yang baik, energi terkonsentrasi, redaman kecil selama transmisi, dan kemampuan refleksi yang kuat. Gelombang ultrasonik dapat merambat secara terarah dengan kecepatan tertentu dan membentuk pantulan ketika menemui rintangan. Dengan menggunakan karakteristik ini, jarak sebenarnya dapat dihitung dengan mengukur waktu yang diperlukan gelombang ultrasonik untuk kembali, sehingga mencapai pengukuran jarak objek non-kontak. Jangkauan ultrasonik cepat, nyaman, dan tidak terpengaruh oleh faktor seperti cahaya. Ini banyak digunakan dalam pengukuran tingkat hidrologi, pengukuran lokasi konstruksi, pemantauan lokasi di tempat, deteksi hambatan kendaraan yang membalikkan, deteksi dan penentuan posisi masuk mesin seluler, dan bidang lainnya. Pengukur jarak ultrasonik digital yang dirancang dalam artikel ini menghitung pulsa jam dari input frekuensi tertentu ke penghitung selama waktu pulang pergi ultrasonik, dan kemudian menampilkan jarak pengukuran yang sesuai.
Komposisi rangkaian pengukur jarak ultrasonik dan prinsip kerja
Pengukur jarak ultrasonik terdiri dari rangkaian pembangkit ultrasonik, rangkaian penguat penerima ultrasonik, dan rangkaian penghitungan dan tampilan.
Sirkuit pembangkit ultrasonik
Timer ganda EN556 (U2b) membentuk pemicu monostabil. R6 dan C6 membentuk rangkaian diferensial, dan fungsinya adalah: ketika tombol S2 ditekan, level rendah menjadi pulsa puncak positif dan negatif, dan pulsa puncak negatif diperoleh melalui VD1, memicu pembalikan pemicu monostabil. Output flip monostabil tingkat tinggi berlangsung sekitar 1 md, yaitu tw≈1.1R5C5≈1 md. EN556 (U2n) membentuk multivibrator dengan frekuensi osilasi f1=1/T1≈1/{0.7[(R1+R2)+2(R{{22 }}R4)]C3≈40kHz. Osilasi osilator dikendalikan oleh tingkat keluaran flip-flop monostabil. Ketika pemicu monostabil mengeluarkan tingkat tinggi, multivibrator berosilasi, dan pin 5 EN556 mengeluarkan sekitar 40 pulsa persegi panjang dengan frekuensi 40kHz dan siklus kerja sekitar 50%. Mengingat multivibrator tidak stabil pada tahap start-up, maka multivibrator dirancang untuk menghasilkan pulsa m dalam jumlah yang lebih besar. Jika jumlah pulsa keluaran terlalu sedikit, intensitas emisi akan kecil dan jarak pengukuran menjadi pendek. Probe sensor kelembaban,, tabung pemanas listrik baja tahan karat sensor PT100,, pemanas aluminium cor, katup solenoid cairan koil pemanas. Namun jumlah pulsanya terlalu banyak dan durasi pancarannya lama. Ketika jarak ke objek yang diukur dekat, rangkaian pulsa belum sepenuhnya terpancar, yang menyebabkan Gema yang dihasilkan oleh pulsa yang ditransmisikan pertama kali akan mencapai ujung penerima, mempengaruhi hasil jangkauan dan menyebabkan zona buta jangkauan meningkat. U1a~U1e dari 74HC04 (U1) membentuk rangkaian penggerak pulsa ultrasonik, yang dapat meningkatkan amplitudo tegangan pulsa yang menggerakkan sensor pengirim ultrasonik, secara efektif melakukan konversi listrik/akustik, meningkatkan kemampuan transmisi gelombang ultrasonik, dan meningkatkan pengukuran jarak. Salah satu jalur rangkaian pulsa 40kHz dibalik melalui U1a, dan kemudian dibalik melalui inverter yang dihubungkan secara paralel antara U1b dan U1e; jalur lainnya dibalik melalui inverter yang dihubungkan secara paralel antara U1c dan U1d.
