「電路分享」超聲波測距電路

這里描述的電路使用超聲波振蕩，并根據這些振蕩在空氣中的傳播速度來(lái)工作。因此，我們可以很容易地確定兩點(diǎn)之間的距離，只要測量出波傳播這個(gè)距離的時(shí)間。機械測量方法主要有三類(lèi)：

a）機械測量方法。

b）通過(guò)光學(xué)手段。

c）通過(guò)電子手段。

幾乎所有的方法都是基于某種形式的輻射，如無(wú)線(xiàn)電波、光、聲音或紅外線(xiàn)輻射?？紤]到這些輻射的傳播速率，距離測量就是確定波從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的轉換時(shí)間。紅外輻射主要用于遠距離（幾公里范圍內），因為它相對容易形成。對于超過(guò)100公里的距離，使用電子設備，但其有效性受大氣條件和能見(jiàn)度等因素的影響。隨著(zhù)空間技術(shù)的進(jìn)步，激光系統已與光電系統一起用于確定人造衛星的陸地和近海。

聲音、超聲波和其他已知的頻率波動(dòng)在空氣中有一定的傳播速度。因此，可以使用在目標****機之間傳播距離所需的時(shí)間，反之亦然。****的波給分子以與傳播速度（單位：cm/s）相同的頻率運行的啟動(dòng)脈沖。反射接收到的信號提供過(guò)期脈沖。這樣，分子就給出了波傳播的距離。當然，有必要縮短距離，因為我們只需要過(guò)渡距離。下圖顯示了我們在功能圖中描述的內容。****機、接收機、帶有數字指針的分子和振蕩器，由****和接收的脈沖激發(fā)或中斷。

電路原理圖

****機由構成橋接電路的N1和N2門(mén)組成。US1超聲波轉換器連接在2端口輸出之間，以確保它們之間的交流峰峰值電壓為18 V（使用9V電源）。N1也可以作為N3激發(fā)和去激發(fā)的振蕩器。其頻率由R1決定，并取決于所用逆變器的類(lèi)型。在這種結構中，使用了40 kHz的TCO，但其他的可以令人滿(mǎn)意地工作。

振蕩器的頻率設置為R1，盡可能接近40kHz，因為這是逆變器的最高效率頻率。由于電路的實(shí)驗特性，接收器非常簡(jiǎn)單。

兩個(gè)連續的公共****電路（T5，T6）放大US2接收到的信號。當T6V的峰值電壓小于T7.V時(shí)，當T6V的峰值電壓小于T7.V時(shí)，探測器的工作電壓為峰值

另外一個(gè)振蕩器在IC3（R17、R18、P3和C9）附近。IC3主要是一個(gè)內置振蕩器的2-14除數。頻率設為17190Hz，P3，因為20時(shí)空氣中的聲速為343.8m/sec，C=（34380cm/sec）/2=17190。用2.5位數字電壓表代替分子。IC1直接引導標記Dp2到Dp4，這些標記通過(guò)晶體管T2到T4與IC1互連。

IC2為計數器部分和電路指示燈提供5V的穩定電壓。IC1有能力驅動(dòng)4個(gè)指針，但它不需要超過(guò)3個(gè)。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)的預置脈沖和頻率變化。頻率為1赫茲的振蕩器，頻率為1赫茲，頻率為1赫茲。（17190:2-14）。此輸出通過(guò)N7逆變器和第二個(gè)單體發(fā)生器（N8、R20、C11）連接到復位輸入。當負脈沖面到達Q14時(shí)，在ICI輸入5處出現一個(gè)短脈沖。相反，Q14處的正脈沖前沿在重新定位輸入端提供了一個(gè)短脈沖。來(lái)自Q14的信號被N7反轉，并被驅動(dòng)成另外兩個(gè)單元：一個(gè)用于驅動(dòng)****機（N3、R10、C5），另一個(gè)連接到FF1襟翼重新定位輸入。FF1的時(shí)鐘定時(shí)輸入連接到T7，輸出Q連接到N5。

因此，IC1接收一個(gè)復位脈沖，每個(gè)正脈沖到達IC3的Q14輸出，自動(dòng)取消計數器。同時(shí)，在N3附近激活monovodule（在N7輸出端具有負脈沖前沿），允許振蕩器****超過(guò)0.3毫秒的信號。在這段時(shí)間內，US1****大約12個(gè)脈沖（40Hz），然后被目標反射并被US2接收。在發(fā)出超聲波信號的同時(shí)，FF1被N4單分子膜重新定位和保留（大約2毫秒）。輸出Q隨后進(jìn)入邏輯狀態(tài)“1”，來(lái)自17190Hz振蕩器的信號通過(guò)N5被引導到IC1計數器。一旦放大的接收信號到達FF1的時(shí)鐘輸入，輸出Q進(jìn)入邏輯“0”狀態(tài)，N5阻斷IC1計數器輸入。此時(shí)，計數器已測量出實(shí)際距離（以厘米為單位）。N6激活閂鎖，將計數器的內容推進(jìn)到鎖存器，然后指針將顯示這些內容。計數器從下一個(gè)正脈沖前沿重置到Q14，允許獲得新的測量值。在新測量信息到達之前，之前的標記將被組裝。整個(gè)布局能夠每秒進(jìn)行新的測量。

現在讓我們來(lái)看看電路操作的一些必要細節。US2轉換器很自然地可以立即捕獲傳輸的信號，除非我們采取措施避免它。如果我們不避開(kāi)它，柜臺將立即被切斷，我們將無(wú)法計數。如果我們保證N4在恒定狀態(tài)下的停留時(shí)間足夠大于****量級（2毫秒）所需的時(shí)間，這個(gè)問(wèn)題就解決了。

在這個(gè)時(shí)間內，無(wú)論是否存在軟盤(pán)信號，軟盤(pán)都將保持在復位狀態(tài)。2ms后，FF1被釋放，這樣直接信號就不會(huì )與反射信號混淆。這種延遲的唯一缺點(diǎn)是無(wú)法測量小于35厘米的距離。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，該電路不包括AGC額定值或自動(dòng)誤差檢測器。

計數器級和指針級可以分開(kāi)構造。注意，R8的一端連接到Dp2的點(diǎn)，而另一端連接到地面。我們建議在電路的其余部分使用neroboard。確保連接電纜很小，并且接收級和傳輸級之間有間隔。兩個(gè)逆變器并排放置，無(wú)接觸，面向同一方向。更喜歡9V電池，因為電源可能會(huì )造成不穩定。消耗相當高，250毫安，這是無(wú)法避免使用LED指示燈。但是，由于電路一次只能使用幾秒鐘，所以電池不會(huì )很快耗盡。無(wú)需使用示波器即可進(jìn)行操作試驗。只需斷開(kāi)N5和時(shí)鐘之間的連接，并將第二個(gè)連接到IC3的端子4。（輸出Q8）。在指針上你必須讀“128”。當時(shí)鐘輸入對地短路時(shí)，顯示必須為“000”。這是測試IC3和振蕩器的方法。通過(guò)收聽(tīng)US1，廣播很容易控制。雖然聽(tīng)不到40kHz的信號，但每一個(gè)波形的輸出聽(tīng)起來(lái)都像是“咔嚓”一聲。接收器測試并不容易，但T5和T6采集器上存在4.5V直流電壓是正常工作的跡象。

一旦完成，整個(gè)電路就可以設置和控制。將P2光標轉到最大位置并標記標記。該指示由計數器在相隔半秒的兩個(gè)脈沖（閂鎖和復位）之間產(chǎn)生。值得記住的是，在沒(méi)有反射信號的情況下，這將是永久性的指示。將電路指向相距一米的物體或墻壁，并使其至少有一平方米的表面垂直于傳輸方向。慢慢地把P2調回米標。如果你沒(méi)有得到它，并且標記是40-60cm，你只需要去掉一點(diǎn)點(diǎn)這兩個(gè)指標，用一個(gè)更大的電容器代替C6。

一旦將P2設置為1m，就可以繼續下一步，即設置40Hz頻率。在電路處于相同位置的情況下，轉動(dòng)P1，直到出現一些指示。該過(guò)程將繼續，直到任何P2設置的指示燈丟失。將電路放置在距離目標5米的位置，重置P2以獲得正確的顯示。最后，在距離目標3米處重新連接電路。設置P3精確指示和完成！

在原電路中，我們取得了很好的效果，在7-8m的距離內精度為±cm，由于聲速受環(huán)境溫度、大氣壓力和濕度的影響，所以精度取決于環(huán)境溫度、大氣壓力和濕度。通過(guò)增加接收器的放大倍數或提高****電壓，可以擴大儀器的測量范圍（量程）。如果儀表配備有儀器長(cháng)度補償裝置，它將能夠進(jìn)行墻壁到墻壁的精確測量。

電阻器：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