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        超聲波測距儀的制作

        作者: 時間:2017-01-09 來源:網絡 收藏




        IC6組成R-S觸發器構成時間測量電路。可以看出,在發出檢測脈沖時(A端為高電平),D端輸出高電平,當收到反射回來的檢測脈沖時,C端由高變低,此時D端變為低電平,故輸出端D的高電平時間即為測試脈沖往返時間。



        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。這個頻率是根據聲波在環境溫度為20℃ 時的傳播速度為343.5m/s確定的。我們知道在不同的環境溫度下,聲波的傳播速度會有所改變,其關系為v=331.5+0.6×t,其中v的單位為m/s,t為環境溫度,單位為℃。
        Temperature (℃)Speed of sound (m/sec)
        -10325.5
        0331.5
        10337.5
        20343.5
        30349.5
        40355.5
        50361.5


        有關計算如下:

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

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

        由于在不同的環境溫度下,聲波的傳播速度會不同,為適應不同環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,

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

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

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



        這里簡單介紹一下計數器的清零及數據鎖存過程。A點波形即表現測試脈沖往返的時間,當A點電位由低變高時,由于C1電壓不能突變,故B點會產生一個復位脈沖信號使計數器清零,同時IC6內與非門被打開,IC8開始通過CLOCK腳計數;同樣當A點電位由高變低時,由于C2電壓不能突變,故C點會產生一個鎖存脈沖信號使計數器數據被鎖存,同時IC6的有關與非門被關閉,IC8開始停止計數,完成計數過程。



        C15用于控制顯示部分的刷新頻率,當C15為1000pF時,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射頭為T40-16,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 關于長距離測量

        長距離測量由于各種因素的影響會困難一些。有幾點測量時我們必須注意:

        1)被測目標必須垂直于儀。
        2)被測目標表面必須平坦。
        3)測量時在儀周圍沒有其他可反射超聲波的物體。
        由于發射功率有限,測距儀無法測量10m外的物體。

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        關鍵詞: 超聲波測距

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