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超聲波測距儀的制作

作者： 時(shí)間：2017-01-09 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏




IC6組成R-S觸發(fā)器構成時(shí)間測量電路?？梢钥闯?，在發(fā)出檢測脈沖時(shí)（A端為高電平），D端輸出高電平，當收到反射回來(lái)的檢測脈沖時(shí)，C端由高變低，此時(shí)D端變?yōu)榈碗娖?，故輸出端D的高電平時(shí)間即為測試脈沖往返時(shí)間。



計數和顯示電路由IC6、IC7、IC8、IC9組成，IC7組成計數電路脈沖發(fā)生器，原理圖如下。



其工作頻率f = 1/(2.2 x C x R)。電路頻率設計在17.2kHz左右。這個(gè)頻率是根據聲波在環(huán)境溫度為20℃ 時(shí)的傳播速度為343.5m/s確定的。我們知道在不同的環(huán)境溫度下，聲波的傳播速度會(huì )有所改變，其關(guān)系為v＝331.5+0.6×t,其中v的單位為m/s,t為環(huán)境溫度，單位為℃。
Temperature (℃)Speed of sound (m/sec)
-10325.5
0331.5
10337.5
20343.5
30349.5
40355.5
50361.5


有關(guān)計算如下：

測量距離為1m的物體時(shí)，聲波的往返時(shí)間為：2m/343.5(m/s)=5.82ms。這時(shí)計數器顯示應為100，即1m，此時(shí)計數電路脈沖發(fā)生器的頻率f＝100/(5.82×10-3)=17.18(kHz)。如電容C(即C14)為2200pF，此時(shí)電阻

R = 1/(2.2 x C x f)= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 17.18 x 103)= 12KΩ

由于在不同的環(huán)境溫度下，聲波的傳播速度會(huì )不同，為適應不同環(huán)境溫度下測量的需要，我們要求電阻R具有一定的調節范圍，這里用VR2,VR3進(jìn)行調節，其中VR2為粗調電阻，VR3為精調電阻。同樣我們可以算出在不同溫度下的計數脈沖頻率值，如：溫度為46.5℃ 時(shí)，

f = 1/(2.2 x C x R)= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 11.5 x 103)＝17.97KHz

環(huán)境溫度為1.5 ℃時(shí)f = 1/(2.2 x C x R)) = 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 12.5 x 103)= 16.53KHz

實(shí)際上，在不同環(huán)境溫度下時(shí)，我們只要測試標準距離1m，調節計數電路脈沖發(fā)生器的頻率（VR2和VR3），使其顯示為100即可。



這里簡(jiǎn)單介紹一下計數器的清零及數據鎖存過(guò)程。A點(diǎn)波形即表現測試脈沖往返的時(shí)間，當A點(diǎn)電位由低變高時(shí)，由于C1電壓不能突變，故B點(diǎn)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)復位脈沖信號使計數器清零，同時(shí)IC6內與非門(mén)被打開(kāi)，IC8開(kāi)始通過(guò)CLOCK腳計數；同樣當A點(diǎn)電位由高變低時(shí)，由于C2電壓不能突變，故C點(diǎn)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)鎖存脈沖信號使計數器數據被鎖存，同時(shí)IC6的有關(guān)與非門(mén)被關(guān)閉，IC8開(kāi)始停止計數，完成計數過(guò)程。



C15用于控制顯示部分的刷新頻率，當C15為1000pF時(shí)，刷新頻率為1100Hz，由IC9、LED1-LED3、TR1－TR3組成顯示電路。

二、元件選擇

這里采用的超聲波發(fā)射頭為T(mén)40-16,接收頭為R40-16.參數和外形如下：

ItemSpecifications
Center frequency (KHz)40
Overpressure value (dB)115 ＜
Sensitivity (dB)-64 ＜
Major diameter size
(mm)		Diameter16.2
Height12.2
[rito] ? interval10.0


5 關(guān)于長(cháng)距離測量

長(cháng)距離測量由于各種因素的影響會(huì )困難一些。有幾點(diǎn)測量時(shí)我們必須注意：

1）被測目標必須垂直于超聲波測距儀。
2）被測目標表面必須平坦。
3）測量時(shí)在超聲波測距儀周?chē)鷽](méi)有其他可反射超聲波的物體。
由于發(fā)射功率有限，測距儀無(wú)法測量10m外的物體。
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關(guān)鍵詞： 超聲波測距

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