超声波测距仪电路
发表于2017年9月27日
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超声波测距仪
声音，超声波和其他已知的频率波动在空气中具有某个已知的传播速度。因此，传播目标发射机之间的距离所需的时间反之亦然，可以用来确定距离。发射的波向分子提供一个起始脉冲，该分子以与传播速度（厘米/秒）相同的频率运行。反射接收的信号提供呼气脉冲。这样，分子给出了波传播的距离。当然，由于我们只需要过渡距离，因此有必要减小距离的距离。下图显示了我们在功能图中描述的内容。发射器，接收器，具有数字指针的分子和振荡器，被发射和接收的脉冲激发或中断。
电路原理图
发送器由构成桥接电路的门N1和N2组成。US1超声转换器连接在2端口输出之间，以确保它们之间的18V交替峰峰电压（使用9V电源）。N1还充当由N3激励和去激励的振荡器。它的频率由R1决定，并取决于所用逆变器的类型。在这种结构中，使用了40 kHz TCO，但其他TCO仍能令人满意地工作。
振荡器的频率设置为尽可能接近40kHz的R1，因为这是逆变器的最大效率频率。由于电路的实验特性，接收器非常简单。
两个连续的公共发射机电路（T5，T6）放大US2接收到的信号。当T7的基极电压小于电源电压（-6V）时，T7充当阈值检测器，即T7是P2转子中的交流电压从峰值到峰值大于1.2V时
IC3周围还有一个振荡器（R17，R18，P3和C9）。IC3主要是带有内置振荡器的2-14除数。用P3将频率设置为17190Hz，因为空气中的声速为20时为343.8m / sec，因此C =（34380cm / sec）/ 2 =17190。将一个2.5位数字电压表放置为代替分子。IC1直接引导标记Dp2至Dp4，这些标记通过晶体管T2至T4与IC1互连。
IC2为计数器部分和电路指示器提供5V稳定电压。IC1具有驱动4个指针的能力，但不需要超过3个指针。几乎所有其他组件都用于同步各个阶段。这主要表示电路中不同点的预设脉冲和频率变化。当振荡器频率为17190 Hz时，IC3的输出Q14将具有1Hz的信号频率。（17190：2-14）。该输出通过N7逆变器和第二个单色捐赠者（N8，R20，C11）连接到复位输入。当负脉冲面到达Q14时，在ICI输入5处会出现一个短脉冲。相反，在Q14处的正脉冲前会在重新定位输入处给出一个短脉冲。来自Q14的信号被N7反相，并被驱动为另外两个Monodonts：一个用于驱动发射器（N3，R10，C5）和一个连接到FF1襟翼的重新定位输入。FF1的时钟定时输入连接到T7，输出Q连接到N5。
因此，IC1会收到一个重置脉冲，每个正脉冲到达IC3的Q14输出时，都会自动取消计数器。同时，单晶在N3周围被激活（在N7输出处带有负脉冲前），从而使振荡器能够发出0.3毫秒以上的信号。在这段时间内，US1发射约12个脉冲（40Hz），然后被目标反射并被US2接收。在发出超声波信号的同时，FF1被N4单片膜（约2毫秒）重新定位并保持。然后，输出Q进入逻辑状态“ 1”，并且来自17190Hz振荡器的信号通过N5引入IC1计数器。一旦放大的接收信号到达FF1的时钟输入，输出Q就会进入逻辑“ 0”状态，并且N5会阻塞IC1计数器输入。那时计数器已经测量了以厘米为单位的实际距离。N6激活锁存器，将计数器的内容前进到锁存器，然后指针将其显示出来。计数器从下一个正脉冲前沿复位到Q14，从而可以进行新的测量。之前的标记将被组装，直到获得新的测量信息为止。整个布局具有每秒进行新测量的能力。
现在让我们看到一些有关电路操作的必要细节。US2转换器很自然地立即捕获所传输的信号，除非我们采取某些措施来避免它。如果我们不避免，计数器将立即被关闭，我们将无法计数。如果我们确保在这样的条件下解决此问题，即在N4的恒定状态下的停留时间足够长于发射幅度（2毫秒）所需的时间。
在此期间，无论时钟输入端是否存在信号，软盘均保持复位状态。2毫秒后，释放FF1，以使直接信号不会与反射信号混淆。这种延迟的唯一缺点是无法测量小于35厘米的距离。为简单起见，该电路不包含AGC额定值或自动错误检测器。
建造
计数器和指针阶段可以分别构造。注意，R8的一端连接到Dp2的点，另一端接地。我们建议在其余电路中使用Neroboard。确保连接电缆很小，并且在接收步骤和发送步骤之间要有分隔。两个逆变器并排放置，且没有接触，并且朝向相同的方向。最好使用9V电池，因为电源可能会导致不稳定。消耗电流很高，为250 mA，这是使用LED指示灯无法避免的。但是，电池不会很快耗尽，因为一次只能使用几秒钟。无需使用示波器即可进行运行测试。只需断开N5和时钟之间的连接，然后将第二个连接到IC3的端子4。（输出Q8）。在指针上，您必须阅读“ 128”。当时钟输入接地时，显示屏必须为“ 000”。这是测试IC3和振荡器的方法。收听US1即可轻松控制广播。尽管未听到40kHz信号，但每个波形的输出每秒听起来像是“喀哒”声。接收器测试并不容易，但是T5和T6集电极上存在4.5V直流电压是正常运行的标志。收听US1即可轻松控制广播。尽管未听到40kHz信号，但每个波形的输出每秒听起来像是“喀哒”声。接收器测试并不容易，但是T5和T6集电极上存在4.5V直流电压是正常运行的标志。收听US1即可轻松控制广播。尽管未听到40kHz信号，但每个波形的输出每秒听起来像是“喀哒”声。接收器测试并不容易，但是T5和T6集电极上存在4.5V直流电压是正常运行的标志。
一旦完成，就可以设置和控制整个电路。将P2光标转到最大位置并标记标记。该指示是由相隔半秒的两个脉冲（锁存器和复位）之间的计数器生成的。值得牢记的是，这将是在没有反射信号的情况下的永久指示。将电路指向相距一米的物体或墙壁，并且垂直于传输方向的至少一平方米的表面。慢慢地将P2转到要获得仪表刻度的位置。如果您没有得到它，并且标记是40-60cm，则只需删除两个指标中的一点，并使用更大的电容器代替C6。
将P2设置为1m后。您可以继续执行下一步，即设置40Hz频率。在电路处于相同位置的情况下，转动P1直到出现某些指示。该过程继续进行，直到任何P2设置的指示符丢失。将电路放置在距目标5m的距离处，并重置P2以显示正确。最后，在距目标3m处重新连接电路。设置P3以获得准确指示并完成！
使用原始电路，我们获得了非常好的结果，对于7-8m的距离，精度为±cm。精度取决于环境温度，大气压力和湿度，因为声速受这些因素影响。可以通过增加接收器的放大倍率或发射电压来扩展仪器的测量范围（范围）。如果仪表配备了仪器长度补偿功能，它将能够执行墙到墙的精确测量。
成分
电阻： R1-R7 =22Ω | R8 =270Ω | R9 =33ΚΩ | R10 =330ΚΩ | R11，R12，R14 =1Μ5 | R13 = 4K7 | R15 =470ΚΩ | R16 =22ΚΩ | R17 =560ΚΩ | R18 =47ΚΩ | R19，R20 =10ΚΩ | P1 = 10K | P2 = 4K7 | P3 = 10K
电容器： C1 =10μF/ 10V | C3 = 100n | C4 = 1n | C5 = 820p | C6，C7 = 1n5 | C8 = 2n2 | C9 = 270p | C10，C11 = 220p | C12 =10μF/ 16V | C13 = 1n
半导体： T2-T4 = BC141 | T5，T6 = BC549C | T7 = BC559C | IC1 = 74C928 | IC2 = 7805 | IC3 = 4060 | IC4 = 4027 | IC5，IC6 = 4093
其他： Dp2-Dp4 = 7760（CC） | US1 = MA40L1S | US2 = MA40L1R | 9V电池 | 塑料盒子