rencana produksi pengintai ultrasonik

Pengintai ultrasonik mengadopsi sirkuit NE555, sirkuit penguat dua tahap dan sirkuit perbandingan level untuk mewujudkan transmisi dan penerimaan gelombang ultrasonik. Komparator adalah unit inti pengintai, yang mewujudkan kendali sirkuit transmisi dan pemrosesan data yang diterima. Sistem ini memiliki nilai praktis yang kuat dan prospek pasar yang bagus.

一 Rencana keseluruhan

1.1 Alternatif

Solusi 1: Pengintai ultrasonik menggunakan modul diskrit

Sistem ini mencakup lima bagian: modul pengukuran jarak ultrasonik, modul tampilan digital LED, modul kontrol modul penggerak, dan catu daya.

Sensor modul rentang ultrasonik terutama terdiri dari bagian transmisi dan bagian penerima. Transmisi transduser ultrasonik kecil dikendalikan oleh pengontrol utama (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1); transduser ultrasonik beresonansi pada frekuensi 40KHz, dan modul ini memiliki sirkuit penghasil gelombang persegi 40KHz.

Modul tampilan adalah LCD tampilan digital segmen 8 digit; tampilan hasil pengukuran menggunakan kode field tiga digit, format X titik XX meter, dan kode segmen dua digit digunakan untuk menampilkan jumlah data.

Catu daya mengadopsi input daya 9V DC. Setelah tabung pengatur tegangan, catu daya 5V dan 3.3V digunakan untuk berbagai bagian sistem.

Gambar 1 Struktur sensor jangkauan ultrasonik

Skema 2: Pengukur jarak ultrasonik berdasarkan mikrokontroler PIC16F876A.

Pengintai ultrasonik terutama didasarkan pada komputer mikro chip tunggal PIC16F876A. Pemancarnya menggunakan resonansi kristal piezoelektrik untuk menggerakkan udara di sekitarnya agar bergetar agar berfungsi. Pemancar ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik ke arah tertentu, dan memulai pengaturan waktu pada saat yang sama dengan gelombang ultrasonik di udara. Propagasi, ia akan segera kembali ketika menemui hambatan di jalan, dan penerima ultrasonik akan menghentikan waktu ketika menerima gelombang yang dipantulkan. Dalam keadaan normal, kecepatan rambat gelombang ultrasonik di udara adalah 340m/s. Berdasarkan waktu t yang dicatat oleh pengatur waktu, jarak antara titik peluncuran dan rintangan dapat dihitung, yaitu s=340&TImes;t/2, yang biasa digunakan metode perbedaan waktu untuk pengukuran jarak.

Dalam desain rangkaian penghitungan rentang, metode penghitungan yang relevan diadopsi. Prinsip utama sensor transduser ultrasonik adalah sistem mikrokomputer chip tunggal pertama-tama memberikan sinyal pulsa ke sirkuit pemancar selama pengukuran, dan penghitung chip tunggal dalam keadaan menunggu dan tidak dihitung; ketika sinyal ditransmisikan untuk jangka waktu tertentu, komputer mikro chip tunggal mengirimkan sinyal menyebabkan sistem mematikan sinyal transmisi, dan penghitung mulai menghitung untuk mencapai sinkronisasi di awal; ketika pulsa terakhir dari sinyal yang diterima tiba, penghitung berhenti menghitung.

Sistem pengintai ultrasonik dua arah terutama terdiri dari beberapa bagian (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2): modul tampilan LED, chip PIC16F876A, modul pemancar ultrasonik, modul penerima ultrasonik, modul daya, dan lima modul lainnya.

Gambar 2 Diagram blok keseluruhan desain sistem

1.2 Pemilihan skema

 Karena desain transduser udara ultrasonik ini adalah desain sirkuit digital-analog, dan mengingat pemrograman MCU tidak familiar bagi anggota tim, proses debug akan menemui kesulitan yang lebih besar. Sirkuit Skema 1 dibuat berdasarkan pengetahuan yang dipelajari, dan prinsip-prinsipnya relatif familiar, sehingga skema 1 dengan sirkuit perangkat keras yang lebih rumit diadopsi.

二 Desain dan implementasi

Pengukur jarak ultrasonik didasarkan pada karakteristik gelombang ultrasonik yang dipantulkan kembali ketika menghadapi rintangan. Pemancar ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik ke arah tertentu, dan memulai pengaturan waktu pada saat yang sama dengan transmisi. Gelombang ultrasonik merambat di udara dan segera kembali ketika menemui rintangan di jalan. Penerima ultrasonik segera menyela dan menghentikan waktu ketika gelombang pantulan diterima. Dengan terus mendeteksi gema yang dipantulkan oleh rintangan yang ditemui setelah gelombang yang dihasilkan dipancarkan, perbedaan waktu T antara gelombang ultrasonik yang ditransmisikan dan gema yang diterima diukur, dan kemudian diperoleh jarak L. Rumus dasar rentangnya adalah: L=(△t/2)*C

di mana L adalah jarak yang akan diukur

T—interval waktu antara gelombang yang ditransmisikan dan gelombang yang dipantulkan

C—Kecepatan bunyi USG di udara, yaitu 340m/s pada suhu kamar

Setelah kecepatan suara ditentukan, L dapat diperoleh selama waktu pulang pergi gelombang ultrasonik diukur.

2.1 Prinsip Jangkauan Ultrasonik

2.1.1 Peluncuran bagian

Gambar 3 Diagram struktur emisi ultrasonik terdiri dari dua sirkuit terpadu 555. IC1 (555) merupakan pembangkit sinyal pulsa ultrasonik, rumus perhitungan siklus kerjanya adalah sebagai berikut, akan terdapat beberapa perbedaan pada rangkaian sebenarnya akibat kesalahan seperti komponen.

Kondisi: 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 mdetik

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

IC2 merupakan generator sinyal pembawa ultrasonik. Dikendalikan oleh keluaran sinyal pulsa oleh IC1, ia mengeluarkan pulsa 1ms dengan frekuensi 40kHz, siklus kerja 50%, dan berhenti selama 64ms. Dihitung sebagai berikut:

Kondisi: 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 = 10μdetik

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

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

IC3 (CD4069) menyusun rangkaian penggerak kepala transmisi ultrasonik.