طراحی مدار فرستنده و گیرنده اولتراسونیک

سخت افزاریطراحی مدار

موج مربعی 40 کیلوهرتز سنسور اولتراسونیک مبدل ماهی یاب توسط یک تراشه برنامه ریزی می شود و توسط پورت P3.6 خروجی می شود و سپس از پروب فرستنده اولتراسونیک برای انتقال موج اولتراسونیک از طریق مدار تقویت کننده استفاده می شود. پس از انعکاس موج اولتراسونیک ساطع کننده توسط مانع، هد دریافت کننده اولتراسونیک سیگنال را دریافت می کند و آن را از طریق تقویت تشخیص، شکل دهی یکپارچه و یک سری پردازش مدار گیرنده به میکروکامپیوتر تک تراشه ارسال می کند. میکرو کامپیوتر تک تراشه ای مبدل سنسور اولتراسونیک با استفاده از سرعت انتشار موج صوتی و فاصله زمانی از ارسال پالس تا دریافت پالس منعکس شده، فاصله مانع را محاسبه می کند و توسط میکرو کامپیوتر تک تراشه ای نمایش داده می شود. دستگاه اندازه گیری فاصله از یک حسگر اولتراسونیک، یک میکرو کامپیوتر تک تراشه، یک مدار فرستنده/دریافت و یک صفحه نمایش LED تشکیل شده است. انتهای ورودی سنسور به مدار فرستنده و گیرنده و انتهای خروجی مدار گیرنده با میکرو کامپیوتر تک تراشه و انتهای خروجی تک تراشه به انتهای ورودی مدار نمایشگر متصل می شود.

طراحی مدار فرستنده و گیرنده اولتراسونیک:

موج اولتراسونیک یک موج مکانیکی با فرکانس ارتعاش بیش از 20 کیلوهرتز است. می تواند در یک خط مستقیم حرکت کند و جهت انتشار خوب است. فاصله انتشار نیز بسیار دور است. هنگامی که سنسور اولتراسونیک خارجی در محیط منتقل می شود، با مانعی بر روی سطح بازتابنده برخورد می کند. یک موج بازتابی ایجاد خواهد شد. با توجه به چندین ویژگی فوق امواج مافوق صوت، امواج اولتراسونیک به طور گسترده ای در اندازه گیری فاصله جسم، ضخامت و موارد مشابه استفاده می شود. هنگامی که اندازه گیری فاصله انجام می شود، فرستنده و گیرنده امواج مافوق صوت بر روی یک خط افقی نصب می شوند، انتقال و دریافت امواج اولتراسونیک را تکمیل می کنند و همزمان تایمر را شروع به شمارش می کنند. در مرحله اول، کاوشگر فرستنده اولتراسونیک امواج اولتراسونیک را در جهت معکوس منتشر می کند و همزمان تایمر را راه اندازی می کند. هنگامی که امواج مافوق صوت در هوا هستند، در هنگام برخورد با موانع به عقب منعکس می شوند. هنگامی که مبدل های اولتراسونیک پروب دریافت کننده امواج منعکس شده را دریافت می کنند، پالس های منفی می دهد. به میکروکنترلر بروید تا فورا زمان بندی را متوقف کنید. به این ترتیب، تایمر می تواند زمان t(s) مورد استفاده برای انتشار رفت و برگشت بین نقطه انتشار اولتراسونیک و مانع را به دقت ثبت کند. از آنجایی که موج اولتراسونیک در هوا در دمای معمولی حدود 340 متر بر ثانیه منتشر می شود، فاصله بین مانع و کاوشگر فرستنده است: S = 340 × t / 2 = 170 × t.

طراحی مدار انتقال اولتراسونیک

مدار انتقال اولتراسونیک از یک مبدل عمق اولتراسونیک و یک تقویت کننده اولتراسونیک تشکیل شده است. پروب اولتراسونیک سیگنال الکتریکی را به یک موج مکانیکی تبدیل می کند و پالس موج مربعی 40 کیلوهرتز تولید شده توسط تراشه واحد باید تقویت شود تا پروب اولتراسونیک را برای انتقال موج اولتراسونیک به حرکت درآورد. بنابراین، محرک انتشار در واقع یک مدار تقویت کننده سیگنال است. تراشه تقویت سیگنال را انجام می دهد. مدار دریافت اولتراسونیک به گونه ای طراحی شده است که در طول انتشار امواج اولتراسونیک در هوا ضعیف شود. اگر فاصله زیاد باشد، سیگنال اولتراسونیک دریافتی مدار دریافت کننده اولتراسونیک ضعیف خواهد بود، بنابراین لازم است سیگنال دریافت کننده تقویت شود. مضرب ها نیز نسبتاً بزرگ هستند.

اولتراسوند یک اصطلاح کلی برای امواج مکانیکی است که فرکانس آنها از حد فرکانس شنوایی گوش انسان بیشتر است. می تواند در گازها، مایعات و جامدات منتقل شود. سنسور اولتراسونیک سنسوری است که با استفاده از ویژگی های امواج مافوق صوت توسعه یافته است. سنسورهای اولتراسونیک را می توان در تشخیص فاصله، اندازه گیری جریان، تشخیص عیب فلزی و غیره استفاده کرد. بنابراین، آزمایش اولتراسونیک به طور گسترده در جنبه های صنعتی، دفاع ملی، زیست پزشکی و موارد دیگر استفاده می شود.

مبدل سطح گل دستگاه یا وسیله ای است که می تواند یک جسم اندازه گیری شده مشخص را حس کرده و طبق قانون خاصی آن را به سیگنال قابل استفاده تبدیل کند. معمولاً به عنوان یک کمیت فیزیکی غیر الکتریکی اندازه گیری می شود و سیگنال خروجی عموماً یک توان است. می تواند به عنوان گسترش اندام های حسی انسان عمل کند و دسترسی انسان به اطلاعات در زمینه های طبیعی و تولیدی را در همه جنبه ها گسترش دهد. در اواسط قرن بیستم، مشخص شد که کریستال‌های رسانه‌های خاصی (مانند کریستال‌های کوارتز، کریستال‌های تارتارات پتاسیم و غیره) قادر به تولید امواج اولتراسونیک با قدرت بالاتر تحت تأثیر ولتاژ بالا و پالس باریک هستند. بر این اساس، حسگرهای اولتراسونیک قادر به انتشار، دریافت و تجزیه و تحلیل صداهایی هستند که برای گوش ما نامرئی هستند. در جنبه تشخیص، سنسور مافوق صوت می تواند عملکردهایی مانند برد مافوق صوت و تشخیص عیب اولتراسونیک را انجام دهد و می تواند برای شناسایی شکسته های زیردریایی، زیردریایی های دشمن و نمایش جراحات داخلی فلزی استفاده شود. این موارد را می توان در زمینه های فنی مختلف مانند صنعت، کشاورزی، صنایع سبک و مراقبت های پزشکی اعمال کرد و ارتباط نزدیکی با زندگی ما دارد.