produksieplan van ultrasoniese afstandmeter

Die ultrasoniese afstandmeter neem NE555-kring, twee-stadium versterkerkring en vlakvergelykingkring aan om die transmissie en ontvangs van ultrasoniese golwe te realiseer. Die vergelyker is die kerneenheid van die afstandmeter, wat die beheer van die stuurkring en die verwerking van die ontvangde data realiseer. Hierdie stelsel het sterk praktiese waarde en goeie markvooruitsigte.

一 Die algehele plan

1.1 Alternatiewe

Oplossing 1: Ultrasoniese afstandmeter gebruik diskrete modules

Die stelsel sluit vyf dele in: ultrasoniese afstandmetingsmodule, LED digitale vertoonmodule, dryfmodulebeheermodule en kragtoevoer.

Ultrasoniese reeksmodulesensor bestaan ​​hoofsaaklik uit oordragdeel en ontvangdeel. Die oordrag van klein ultrasoniese transducer word beheer deur die hoofbeheerder (soos getoon in Figuur 1); die ultrasoniese transducer resoneer teen 'n frekwensie van 40KHz, en die module het 'n 40KHz vierkantgolf-genererende kring.

Die vertoonmodule is 'n 8-syfer segment digitale skerm LCD; die meetresultaatvertoning gebruik 'n driesyfer-veldkode, die formaat is X punte XX meter, en 'n tweesyfer-segmentkode word gebruik om die aantal data te vertoon.

Die kragtoevoer neem 9V DC kragtoevoer aan. Na die spanningreguleerderbuis word 5V- en 3.3V-kragbronne vir verskeie dele van die stelsel gebruik.

Figuur 1 Die struktuur van ultrasoniese afstandsensor

Skema 2: Ultrasoniese afstandmeter gebaseer op PIC16F876A mikrobeheerder.

Die ultrasoniese afstandmeter is hoofsaaklik gebaseer op die enkelskyfie-mikrorekenaar PIC16F876A. Sy sender gebruik die resonansie van die piëso-elektriese kristal om die omringende lug te laat vibreer om te werk. Die ultrasoniese sender stuur ultrasoniese golwe in 'n sekere rigting uit, en begin tydsberekening op dieselfde tyd as wat die ultrasoniese golwe in die lug is. Voortplanting, sal dit onmiddellik terugkeer wanneer dit 'n hindernis op die pad teëkom, en die ultrasoniese ontvanger sal ophou tydsberekening wanneer dit die gereflekteerde golf ontvang. Onder normale omstandighede is die voortplantingspoed van ultrasoniese golwe in die lug 340m/s. Volgens die tyd t wat deur die tydhouer aangeteken word, kan die afstande tussen die lanseerpunt en die hindernis bereken word, dit wil sê s=340&TImes;t/2, wat algemeen gebruik word om tydverskilmetode vir afstandmeting te gebruik.

In die ontwerp van die reekstelkring word die relevante telmetode gebruik. Die hoofbeginsel van ultrasoniese transducer sensor is die enkel-chip mikrorekenaarstelsel verskaf eers puls seine aan die sender kring tydens meting, en die enkel-chip teller is in die wag toestand en tel nie; wanneer die sein vir 'n tydperk versend word, stuur die enkelskyfie-mikrorekenaar die sein wat veroorsaak dat die stelsel die uitsaaisein afskakel, en die teller begin tel om sinchronisasie aan die begin te bereik; wanneer die laaste puls van die ontvang sein aankom, hou die teller op tel.

Die tweerigting ultrasoniese afstandmeterstelsel bestaan ​​hoofsaaklik uit verskeie dele (soos in Figuur 2 getoon): LED-skermmodule, PIC16F876A-skyfie, ultrasoniese sendermodule, ultrasoniese ontvangermodule, kragmodule en ander vyf modules.

Figuur 2 Algehele blokdiagram van stelselontwerp

1.2 Skemakeuse

 Aangesien die ontwerp van hierdie ultrasoniese lugtransducer digitaal-analoog kringontwerp is, en in ag genome dat MCU-programmering nie aan die spanlede bekend is nie, sal ontfouting groter probleme ondervind. Skema 1 stroombane is gebou vir die kennis wat geleer is, en die beginsels is relatief bekend, so Skema 1 met meer ingewikkelde hardeware stroombane word aangeneem.

二 Ontwerp en implementering

Ultrasoniese afstandmeter is gebaseer op die eienskappe van ultrasoniese golwe wat teruggekaats word wanneer hindernisse teëkom. Die ultrasoniese sender stuur ultrasoniese golwe in 'n sekere rigting uit, en begin tydsberekening op dieselfde tyd as die uitsending. Die ultrasoniese golwe versprei in die lug en keer dadelik terug wanneer struikelblokke op pad teëkom. Die ultrasoniese ontvanger onderbreek onmiddellik en stop tydsberekening wanneer die gereflekteerde golwe ontvang word. Deur voortdurend die eggo's op te spoor wat weerkaats word deur hindernisse wat teëgekom word nadat die gegenereerde golf uitgestraal is, word die tydsverskil T tussen die uitgesaaide ultrasoniese golf en die ontvang eggo gemeet, en dan word die afstand L verkry. Die basiese reeksformule is: L=(△t/2)*C

waar L die afstand is wat gemeet moet word

T——die tydinterval tussen die uitgesaaide golf en die gereflekteerde golf

C——Die klanksnelheid van ultraklank in die lug, wat 340m/s by kamertemperatuur is

Nadat die spoed van klank bepaal is, kan L verkry word solank die retoertyd van die ultrasoniese golf gemeet word.

2.1 Beginsel van Ultrasoniese Ranging

2.1.1 Bekendstellingsdeel

Figuur 3 Ultrasoniese emissiestruktuurdiagram is saamgestel uit twee 555 geïntegreerde stroombane. IC1 (555) vorm die ultrasoniese pulsseingenerator, die werksiklusberekeningsformule is soos volg, daar sal 'n paar verskille in die werklike stroombaan wees as gevolg van foute soos komponente.

Toestande: RA =9.1MΩ, RB=150KΩ, C=0.01μF

TL = 0,69 x RB x C = 0,69 x 150 x 103 x 0,01 x 10-6 = 1 msek.

TH = 0,69 x (RA + RB) x C = 0,69 x 9250 x 103 x 0,01 x 10-6 = 64 msek.

IC2 vorm 'n ultrasoniese draerseingenerator. Beheer deur die pulssein-uitset deur IC1, lewer dit 'n 1ms-puls met 'n frekwensie van 40kHz, 'n dienssiklus van 50% en 'n stop vir 64ms. Word soos volg bereken:

Toestande: RA =1.5KΩ, RB=15KΩ, C=1000pF

TL = 0,69 x RB x C = 0,69 x 15 x 103 x 1000 x 10-12 = 10μsek.

TH = 0,69 x (RA + RB) x C = 0,69 x 16,5 x 103 x 1000 x 10-12 = 11μsek.

F = 1/(TL + TH) = 1/((10,35 + 11,39) x 10-6) = 46,0 KHz

IC3 (CD4069) stel die ultrasoniese oordragkop-aandrywingkring saam.