การพัฒนาเครื่องวัดระยะทางอัลตราโซนิคแบบดิจิตอล
คลื่นอัลตราโซนิกแพร่กระจายด้วยความเร็วที่แตกต่างกันในก๊าซ ของเหลว และของแข็ง พวกมันมีทิศทางที่ดี พลังงานที่มีความเข้มข้น การลดทอนเล็กน้อยระหว่างการส่งสัญญาณ และความสามารถในการสะท้อนที่แข็งแกร่ง คลื่นอัลตราโซนิกสามารถแพร่กระจายในทิศทางด้วยความเร็วที่แน่นอนและก่อให้เกิดการสะท้อนเมื่อเผชิญกับสิ่งกีดขวาง เมื่อใช้คุณลักษณะนี้ ระยะทางจริงสามารถคำนวณได้โดยการวัดเวลาที่คลื่นอัลตราโซนิกกลับมา จึงสามารถวัดระยะห่างของวัตถุได้โดยไม่ต้องสัมผัส ช่วงอัลตราโซนิกรวดเร็ว สะดวก และไม่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น แสง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดระดับอุทกวิทยา การวัดพื้นที่ก่อสร้าง การตรวจสอบตำแหน่งในสถานที่ การตรวจจับสิ่งกีดขวางการถอยหลังของยานพาหนะ การตรวจจับและการวางตำแหน่งเครื่องจักรเคลื่อนที่ และสาขาอื่นๆ เครื่องวัดระยะทางอัลตราโซนิกแบบดิจิทัลที่ออกแบบในบทความนี้จะนับพัลส์นาฬิกาของอินพุตความถี่เฉพาะไปยังตัวนับในช่วงเวลาอัลตราโซนิกไปกลับ จากนั้นจึงแสดงระยะการวัดที่สอดคล้องกัน
ส่วนประกอบของวงจรเครื่องวัดระยะทางอัลตราโซนิกและหลักการทำงาน
เครื่องวัดระยะทางอัลตราโซนิกประกอบด้วยวงจรสร้างอัลตราโซนิก วงจรขยายการรับอัลตราโซนิก และวงจรการนับและการแสดงผล
วงจรกำเนิดอัลตราโซนิก
ตัวจับเวลาคู่ EN556 (U2b) สร้างทริกเกอร์แบบโมโนสเตเบิล R6 และ C6 สร้างวงจรดิฟเฟอเรนเชียล และหน้าที่ของมันคือ: เมื่อกดปุ่ม S2 ระดับต่ำจะกลายเป็นพัลส์จุดสูงสุดที่เป็นบวกและลบ และรับพัลส์จุดสูงสุดที่เป็นลบผ่าน VD1 ซึ่งจะทำให้เกิดการพลิกของทริกเกอร์แบบ monostable เอาต์พุตฟลิปแบบ monostable ระดับสูงจะคงอยู่ประมาณ 1 มิลลิวินาที นั่นคือ twγ1.1R5C5µ1ms EN556 (U2n) สร้างมัลติไวเบรเตอร์ด้วยความถี่การสั่น f1=1/T1µ1/{0.7[(R1+R2)+2(R{{22 }}R4)]C3γ40kHz การแกว่งของออสซิลเลเตอร์ถูกควบคุมโดยระดับเอาต์พุตฟลิปฟล็อปแบบโมโนสเตเบิล เมื่อทริกเกอร์แบบโมโนสเตเบิลส่งเอาต์พุตระดับสูง มัลติไวเบรเตอร์จะสั่น และพิน 5 ของ EN556 จะเอาท์พุตพัลส์สี่เหลี่ยมประมาณ 40 พัลส์ที่มีความถี่ 40kHz และรอบการทำงานประมาณ 50% เมื่อพิจารณาว่ามัลติไวเบรเตอร์ไม่เสถียรในระยะเริ่มต้น จึงได้รับการออกแบบให้ส่งออกพัลส์ m จำนวนมากขึ้น หากจำนวนพัลส์เอาท์พุตน้อยเกินไป ความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซจะมีน้อยและระยะการวัดจะสั้น หัววัดเซ็นเซอร์ความชื้น, ท่อความร้อนไฟฟ้าสแตนเลสเซ็นเซอร์ PT100,, เครื่องทำความร้อนอลูมิเนียมหล่อ, วาล์วโซลินอยด์ของเหลวคอยล์ร้อน อย่างไรก็ตาม จำนวนพัลส์มีมากเกินไปและระยะเวลาการปล่อยก๊าซยาวนาน เมื่อระยะห่างจากวัตถุที่วัดอยู่ใกล้ รถไฟพัลส์ยังไม่ได้รับการส่งอย่างสมบูรณ์ ซึ่งทำให้เสียงสะท้อนที่เกิดจากพัลส์ที่ส่งก่อนจะไปถึงจุดรับ ส่งผลต่อผลลัพธ์ของช่วงและทำให้โซนตาบอดของช่วงเพิ่มขึ้น U1a~U1e ของ 74HC04 (U1) สร้างวงจรไดรฟ์พัลส์อัลตราโซนิก ซึ่งสามารถเพิ่มความกว้างของแรงดันพัลส์ที่ขับเคลื่อนเซ็นเซอร์ส่งอัลตราโซนิก ทำการแปลงไฟฟ้า/อะคูสติกได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มความสามารถในการส่งคลื่นอัลตราโซนิก และเพิ่มการวัด ระยะทาง. เส้นทางหนึ่งของพัลส์เทรน 40kHz จะกลับด้านผ่าน U1a แล้วกลับด้านผ่านอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อแบบขนานระหว่าง U1b และ U1e อีกเส้นทางหนึ่งจะกลับด้านผ่านอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อแบบขนานระหว่าง U1c และ U1d
