plean táirgthe raon aimsitheoir ultrasonaic

Glacann an raon aimsitheoir ultrasonaic ciorcad NE555, ciorcad amplifier dhá chéim agus ciorcad comparáide leibhéil chun tarchur agus fáiltiú tonnta ultrasonaic a bhaint amach. Is é an comparadóir croí-aonad an aimsitheoir raon, a thuigeann rialú an chuaird tarchurtha agus próiseáil na sonraí a fuarthas. Tá luach láidir praiticiúil ag an gcóras seo agus dea-ionchais mhargaidh.

一 An plean iomlán

1.1 Roghanna eile

Réiteach 1: Tá an raon aimsitheoir ultrasonaic ag baint úsáide as modúil scoite

Cuimsíonn an córas cúig chuid: modúl tomhais achar ultrasonaic, modúl taispeáint dhigiteach faoi stiúir, modúl rialaithe modúl tiomána agus soláthar cumhachta.

Tá braiteoir modúl raon ultrasonaic comhdhéanta go príomha de chuid a tharchur agus an chuid glactha. Tá tarchur trasducer ultrasonaic beag á rialú ag an bpríomhrialtóir (mar a thaispeántar i bhFíor 1); athshonnaíonn an trasducer ultrasonaic ag minicíocht 40KHz, agus tá ciorcad giniúna tonn cearnach 40KHz ag an modúl.

Is é an modúl taispeána ná deighleog 8-dhigit taispeáint digiteach LCD; úsáideann an taispeáint toradh tomhais cód réimse trí dhigit, is é an fhormáid X pointí XX méadar, agus úsáidtear cód deighleog dhá dhigit chun líon na sonraí a thaispeáint.

Glacann an soláthar cumhachta ionchur cumhachta 9V DC. Tar éis an fheadáin rialtóir voltais, úsáidtear soláthairtí cumhachta 5V agus 3.3V le haghaidh codanna éagsúla den chóras.

Fíor 1 Struchtúr braiteoir raon ultrasonaic

Scéim 2: Méadar achar ultrasonaic bunaithe ar microcontroller PIC16F876A.

Tá an raon aimsitheoir ultrasonaic bunaithe go príomha ar an microcomputer sliseanna aonair PIC16F876A. Úsáideann a tarchuradóir athshondas an chriostail piezoelectric chun an t-aer máguaird a thiomáint chun creathadh chun oibre. Astaíonn an tarchuradóir ultrasonaic tonnta ultrasonaic i dtreo áirithe, agus tosaíonn sé uainiú ag an am céanna is atá na tonnta ultrasonaic san aer. Iomadú, fillfidh sé láithreach nuair a thagann sé ar chonstaic ar an mbealach, agus stopfaidh an glacadóir ultrasonaic an t-am nuair a fhaigheann sé an tonn frithchaite. Faoi ghnáththosca, is é 340m/s luas iomadaithe na dtonnta ultrasonaic san aer. De réir an ama t taifeadta ag an lasc ama, is féidir an fad idir an pointe seolta agus an bacainn a ríomh, is é sin, s=340&Times;t/2, a úsáidtear go coitianta modh difríochta ama chun achar a thomhas.

I ndearadh an chuaird chomhairimh raon, glactar leis an modh comhairimh ábhartha. Is é príomhphrionsabal braiteoir transducer ultrasonaic an córas microcomputer aon-sliseanna a sholáthraíonn comharthaí cuisle don chiorcad tarchuradóra ar dtús le linn tomhais, agus tá an gcuntar aon-sliseanna sa stát feithimh agus ní chomhaireamh; nuair a tharchuirtear an comhartha ar feadh tréimhse ama, cuireann an microcomputer aon-sliseanna an comhartha is cúis leis an gcóras an comhartha tarchurtha a dhúnadh, agus tosaíonn an gcuntar ag comhaireamh chun sioncrónú a bhaint amach ag an tús; nuair a thagann an chuisle deiridh den chomhartha faighte, stopann an cuntar ag comhaireamh.

Is éard atá sa chóras raon aimsitheoir ultrasonaic dhá bhealach go príomha ná roinnt codanna (mar a thaispeántar i bhFíor 2): modúl taispeáint LED, sliseanna PIC16F876A, modúl tarchuradóra ultrasonaic, modúl glacadóir ultrasonaic, modúl cumhachta agus cúig mhodúl eile.

Fíor 2 Blocléaráid fhoriomlán de dhearadh an chórais

1.2 Roghnú scéime

 Ós rud é gur dearadh ciorcad digiteach-analógach é dearadh an trasducer aer ultrasonaic seo, agus toisc nach bhfuil baill na foirne eolach ar chláir MCU, beidh deacrachtaí níos mó ag baint le dífhabhtú. Tógtar ciorcaid Scéim 1 don eolas a foghlaimíodh, agus tá na prionsabail sách eolach, mar sin glactar le scéim 1 le ciorcaid chrua-earraí níos casta.

二 Dearadh agus cur i bhfeidhm

Tá aimsitheoir raon ultrasonaic bunaithe ar shaintréithe na dtonnta ultrasonaic a léirítear ar ais nuair a bhíonn constaicí ann. Astaíonn an tarchuradóir ultrasonaic tonnta ultrasonaic i dtreo áirithe, agus tosaíonn sé uainiú ag an am céanna leis an tarchur. Iomadaíonn na tonnta ultrasonaic san aer agus filleann siad láithreach nuair a bhíonn constaicí ar an mbealach. Cuireann an glacadóir ultrasonaic isteach láithreach agus stopann sé an t-am nuair a fhaightear na tonnta frithchaite. Trí na macallaí a léirítear go leanúnach ag constaicí a bhíonn tar éis an tonn a ghintear a astú a bhrath go leanúnach, déantar an difríocht ama T idir an tonn ultrasonaic tarchurtha agus an macalla a fuarthas a thomhas, agus ansin faightear an fad L. Is í an fhoirmle bhunúsach raon feidhme ná: L=(△t/2)*C

áit arb é L an fad atá le tomhas

T—— an t-eatramh ama idir an tonn tarchurtha agus an tonn frithchaite

C ——Treoluas fuaime ultrafhuaime san aer, atá 340m/s ag teocht an tseomra

Tar éis an luas fuaime a chinneadh, is féidir L a fháil chomh fada agus a dhéantar an t-am turais bhabhta den tonn ultrasonaic a thomhas.

2.1 Prionsabal an Raon Ultrasonach

2.1.1 Seoladh chuid

Figiúr 3 Tá léaráid struchtúr astaíochta ultrasonaic comhdhéanta de dhá 555 ciorcad iomlánaithe. Is éard atá i IC1 (555) an gineadóir comhartha pulse ultrasonaic, is é seo a leanas an fhoirmle ríomh timthriall oibre, beidh roinnt difríochtaí sa chiorcad iarbhír mar gheall ar earráidí cosúil le comhpháirteanna.

Coinníollacha: 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 msec

TH = 0.69 x (RA + RB) x C = 0.69 x 9250 x 103 x 0.01 x 10-6 = 64 msec

Is éard atá i IC2 gineadóir comhartha iompróra ultrasonaic. Faoi rialú aschur comhartha cuisle ag IC1, aschuireann sé cuisle 1ms le minicíocht 40kHz, timthriall dualgas 50%, agus stad ar feadh 64ms. Arna ríomh mar seo a leanas:

Coinníollacha: 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 = 10μsec

TH = 0.69 x (RA + RB) x C = 0.69 x 16.5 x 103 x 1000 x 10-12 = 11μsec

F = 1/(TL + TH) = 1/((10.35 + 11.39) x 10-6) = 46.0 KHz

Comhdhéanann IC3 (CD4069) an ciorcad tiomána ceann tarchurtha ultrasonaic.