超聲波測(cè)距儀

聲音，超聲波和其他已知的頻率波動(dòng)在空氣中具有某個(gè)已知的傳播速度。因此，傳播目標(biāo)發(fā)射機(jī)之間的距離所需的時(shí)間反之亦然，可以用來(lái)確定距離。發(fā)射的波向分子提供一個(gè)起始脈沖，該分子以與傳播速度（厘米/秒）相同的頻率運(yùn)行。反射接收的信號(hào)提供呼氣脈沖。這樣，分子給出了波傳播的距離。當(dāng)然，由于我們只需要過(guò)渡距離，因此有必要減小距離的距離。下圖顯示了我們?cè)诠δ軋D中描述的內(nèi)容。發(fā)射器，接收器，具有數(shù)字指針的分子和振蕩器，被發(fā)射和接收的脈沖激發(fā)或中斷。

電路原理圖

發(fā)送器由構(gòu)成橋接電路的門N1和N2組成。US1超聲轉(zhuǎn)換器連接在2端口輸出之間，以確保它們之間的18V交替峰峰電壓（使用9V電源）。N1還充當(dāng)由N3激勵(lì)和去激勵(lì)的振蕩器。它的頻率由R1決定，并取決于所用逆變器的類型。在這種結(jié)構(gòu)中，使用了40 kHz TCO，但其他TCO仍能令人滿意地工作。

振蕩器的頻率設(shè)置為盡可能接近40kHz的R1，因?yàn)檫@是逆變器的最大效率頻率。由于電路的實(shí)驗(yàn)特性，接收器非常簡(jiǎn)單。

兩個(gè)連續(xù)的公共發(fā)射機(jī)電路（T5，T6）放大US2接收到的信號(hào)。當(dāng)T7的基極電壓小于電源電壓（-6V）時(shí)，T7充當(dāng)閾值檢測(cè)器，即T7是P2轉(zhuǎn)子中的交流電壓從峰值到峰值大于1.2V時(shí)

IC3周圍還有一個(gè)振蕩器（R17，R18，P3和C9）。IC3主要是帶有內(nèi)置振蕩器的2-14除數(shù)。用P3將頻率設(shè)置為17190Hz，因?yàn)榭諝庵械穆曀贋?0時(shí)為343.8m / sec，因此C =（34380cm / sec）/ 2 =17190。將一個(gè)2.5位數(shù)字電壓表放置為代替分子。IC1直接引導(dǎo)標(biāo)記Dp2至Dp4，這些標(biāo)記通過(guò)晶體管T2至T4與IC1互連。

IC2為計(jì)數(shù)器部分和電路指示器提供5V穩(wěn)定電壓。IC1具有驅(qū)動(dòng)4個(gè)指針的能力，但不需要超過(guò)3個(gè)指針。幾乎所有其他組件都用于同步各個(gè)階段。這主要表示電路中不同點(diǎn)的預(yù)設(shè)脈沖和頻率變化。當(dāng)振蕩器頻率為17190 Hz時(shí)，IC3的輸出Q14將具有1Hz的信號(hào)頻率。（17190：2-14）。該輸出通過(guò)N7逆變器和第二個(gè)單色捐贈(zèng)者（N8，R20，C11）連接到復(fù)位輸入。當(dāng)負(fù)脈沖面到達(dá)Q14時(shí)，在ICI輸入5處會(huì)出現(xiàn)一個(gè)短脈沖。相反，在Q14處的正脈沖前會(huì)在重新定位輸入處給出一個(gè)短脈沖。來(lái)自Q14的信號(hào)被N7反相，并被驅(qū)動(dòng)為另外兩個(gè)Monodonts：一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)發(fā)射器（N3，R10，C5）和一個(gè)連接到FF1襟翼的重新定位輸入。FF1的時(shí)鐘定時(shí)輸入連接到T7，輸出Q連接到N5。

因此，IC1會(huì)收到一個(gè)重置脈沖，每個(gè)正脈沖到達(dá)IC3的Q14輸出時(shí)，都會(huì)自動(dòng)取消計(jì)數(shù)器。同時(shí)，單晶在N3周圍被激活（在N7輸出處帶有負(fù)脈沖前），從而使振蕩器能夠發(fā)出0.3毫秒以上的信號(hào)。在這段時(shí)間內(nèi)，US1發(fā)射約12個(gè)脈沖（40Hz），然后被目標(biāo)反射并被US2接收。在發(fā)出超聲波信號(hào)的同時(shí)，F(xiàn)F1被N4單片膜（約2毫秒）重新定位并保持。然后，輸出Q進(jìn)入邏輯狀態(tài)“ 1”，并且來(lái)自17190Hz振蕩器的信號(hào)通過(guò)N5引入IC1計(jì)數(shù)器。一旦放大的接收信號(hào)到達(dá)FF1的時(shí)鐘輸入，輸出Q就會(huì)進(jìn)入邏輯“ 0”狀態(tài)，并且N5會(huì)阻塞IC1計(jì)數(shù)器輸入。那時(shí)計(jì)數(shù)器已經(jīng)測(cè)量了以厘米為單位的實(shí)際距離。N6激活鎖存器，將計(jì)數(shù)器的內(nèi)容前進(jìn)到鎖存器，然后指針將其顯示出來(lái)。計(jì)數(shù)器從下一個(gè)正脈沖前沿復(fù)位到Q14，從而可以進(jìn)行新的測(cè)量。之前的標(biāo)記將被組裝，直到獲得新的測(cè)量信息為止。整個(gè)布局具有每秒進(jìn)行新測(cè)量的能力。

現(xiàn)在讓我們看到一些有關(guān)電路操作的必要細(xì)節(jié)。US2轉(zhuǎn)換器很自然地立即捕獲所傳輸?shù)男盘?hào)，除非我們采取某些措施來(lái)避免它。如果我們不避免，計(jì)數(shù)器將立即被關(guān)閉，我們將無(wú)法計(jì)數(shù)。如果我們確保在這樣的條件下解決此問(wèn)題，即在N4的恒定狀態(tài)下的停留時(shí)間足夠長(zhǎng)于發(fā)射幅度（2毫秒）所需的時(shí)間。

在此期間，無(wú)論時(shí)鐘輸入端是否存在信號(hào)，軟盤均保持復(fù)位狀態(tài)。2毫秒后，釋放FF1，以使直接信號(hào)不會(huì)與反射信號(hào)混淆。這種延遲的唯一缺點(diǎn)是無(wú)法測(cè)量小于35厘米的距離。為簡(jiǎn)單起見，該電路不包含AGC額定值或自動(dòng)錯(cuò)誤檢測(cè)器。

建造

計(jì)數(shù)器和指針階段可以分別構(gòu)造。注意，R8的一端連接到Dp2的點(diǎn)，另一端接地。我們建議在其余電路中使用Neroboard。確保連接電纜很小，并且在接收步驟和發(fā)送步驟之間要有分隔。兩個(gè)逆變器并排放置，且沒(méi)有接觸，并且朝向相同的方向。最好使用9V電池，因?yàn)殡娫纯赡軙?huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定。消耗電流很高，為250 mA，這是使用LED指示燈無(wú)法避免的。但是，電池不會(huì)很快耗盡，因?yàn)橐淮沃荒苁褂脦酌腌姟?/span>無(wú)需使用示波器即可進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試。只需斷開N5和時(shí)鐘之間的連接，然后將第二個(gè)連接到IC3的端子4。（輸出Q8）。在指針上，您必須閱讀“ 128”。當(dāng)時(shí)鐘輸入接地時(shí)，顯示屏必須為“ 000”。這是測(cè)試IC3和振蕩器的方法。收聽US1即可輕松控制廣播。盡管未聽到40kHz信號(hào)，但每個(gè)波形的輸出每秒聽起來(lái)像是“喀噠”聲。接收器測(cè)試并不容易，但是T5和T6集電極上存在4.5V直流電壓是正常運(yùn)行的標(biāo)志。收聽US1即可輕松控制廣播。盡管未聽到40kHz信號(hào)，但每個(gè)波形的輸出每秒聽起來(lái)像是“喀噠”聲。接收器測(cè)試并不容易，但是T5和T6集電極上存在4.5V直流電壓是正常運(yùn)行的標(biāo)志。收聽US1即可輕松控制廣播。盡管未聽到40kHz信號(hào)，但每個(gè)波形的輸出每秒聽起來(lái)像是“喀噠”聲。接收器測(cè)試并不容易，但是T5和T6集電極上存在4.5V直流電壓是正常運(yùn)行的標(biāo)志。

一旦完成，就可以設(shè)置和控制整個(gè)電路。將P2光標(biāo)轉(zhuǎn)到最大位置并標(biāo)記標(biāo)記。該指示是由相隔半秒的兩個(gè)脈沖（鎖存器和復(fù)位）之間的計(jì)數(shù)器生成的。值得牢記的是，這將是在沒(méi)有反射信號(hào)的情況下的永久指示。將電路指向相距一米的物體或墻壁，并且垂直于傳輸方向的至少一平方米的表面。慢慢地將P2轉(zhuǎn)到要獲得儀表刻度的位置。如果您沒(méi)有得到它，并且標(biāo)記是40-60cm，則只需刪除兩個(gè)指標(biāo)中的一點(diǎn)，并使用更大的電容器代替C6。

將P2設(shè)置為1m后。您可以繼續(xù)執(zhí)行下一步，即設(shè)置40Hz頻率。在電路處于相同位置的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)P1直到出現(xiàn)某些指示。該過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，直到任何P2設(shè)置的指示符丟失。將電路放置在距目標(biāo)5m的距離處，并重置P2以顯示正確。最后，在距目標(biāo)3m處重新連接電路。設(shè)置P3以獲得準(zhǔn)確指示并完成！

使用原始電路，我們獲得了非常好的結(jié)果，對(duì)于7-8m的距離，精度為±cm。精度取決于環(huán)境溫度，大氣壓力和濕度，因?yàn)槁曀偈苓@些因素影響。可以通過(guò)增加接收器的放大倍率或發(fā)射電壓來(lái)擴(kuò)展儀器的測(cè)量范圍（范圍）。如果儀表配備了儀器長(zhǎng)度補(bǔ)償功能，它將能夠執(zhí)行墻到墻的精確測(cè)量。

成分

電阻：  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

電容器：  C1 =10μF/ 10V  | C3 = 100n  | C4 = 1n  | C5 = 820p  | C6，C7 = 1n5  | C8 = 2n2  | C9 = 270p  | C10，C11 = 220p  | C12 =10μF/ 16V  | C13 = 1n

半導(dǎo)體：  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電池 | 塑料盒子