pelan pengeluaran pengintip ultrasonik

Pencari jarak ultrasonik menggunakan litar NE555, litar penguat dua peringkat dan litar perbandingan aras untuk merealisasikan penghantaran dan penerimaan gelombang ultrasonik. Pembanding ialah unit teras pencari jarak, yang merealisasikan kawalan litar pemancar dan pemprosesan data yang diterima. Sistem ini mempunyai nilai praktikal yang kukuh dan prospek pasaran yang baik.

一 Pelan keseluruhan

1.1 Alternatif

Penyelesaian 1: Pencari jarak ultrasonik menggunakan modul diskret

Sistem ini merangkumi lima bahagian: modul pengukuran jarak ultrasonik, modul paparan digital LED, modul kawalan modul pemacu dan bekalan kuasa.

Sensor modul julat ultrasonik terutamanya terdiri daripada bahagian pemancar dan bahagian penerima. Penghantaran transduser ultrasonik kecil dikawal oleh pengawal utama (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1); transduser ultrasonik bergema pada frekuensi 40KHz, dan modul mempunyai litar penjana gelombang persegi 40KHz.

Modul paparan ialah LCD paparan digital segmen 8 digit; paparan hasil pengukuran menggunakan kod medan tiga digit, formatnya ialah X mata XX meter, dan kod segmen dua digit digunakan untuk memaparkan bilangan data.

Bekalan kuasa menggunakan input kuasa 9V DC. Selepas tiub pengatur voltan, bekalan kuasa 5V dan 3.3V digunakan untuk pelbagai bahagian sistem.

Rajah 1 Struktur penderia julat ultrasonik

Skim 2: Meter jarak ultrasonik berdasarkan mikropengawal PIC16F876A.

Pencari jarak ultrasonik terutamanya berdasarkan mikrokomputer cip tunggal PIC16F876A. Pemancarnya menggunakan resonans kristal piezoelektrik untuk memacu udara sekeliling bergetar untuk berfungsi. Pemancar ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik ke arah tertentu, dan memulakan pemasaan pada masa yang sama ketika gelombang ultrasonik berada di udara. Penyebaran, ia akan kembali serta-merta apabila ia menghadapi halangan dalam perjalanan, dan penerima ultrasonik akan menghentikan pemasaan apabila ia menerima gelombang yang dipantulkan. Dalam keadaan biasa, kelajuan perambatan gelombang ultrasonik di udara ialah 340m/s. Mengikut masa t yang direkodkan oleh pemasa, jarak antara titik pelancaran dan halangan boleh dikira, iaitu, s=340&TImes;t/2, yang biasa digunakan kaedah perbezaan masa untuk pengukuran jarak.

Dalam reka bentuk litar pengiraan julat, kaedah pengiraan yang berkaitan diguna pakai. Prinsip utama penderia transduser ultrasonik ialah sistem mikrokomputer cip tunggal pertama kali memberikan isyarat nadi kepada litar pemancar semasa pengukuran, dan kaunter cip tunggal berada dalam keadaan menunggu dan tidak dikira; apabila isyarat dihantar untuk tempoh masa, mikrokomputer cip tunggal menghantar isyarat menyebabkan sistem menutup isyarat pemancar, dan kaunter mula mengira untuk mencapai penyegerakan pada mulanya; apabila nadi terakhir isyarat yang diterima tiba, kaunter berhenti mengira.

Sistem pengintip ultrasonik dua hala terutamanya terdiri daripada beberapa bahagian (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2): Modul paparan LED, cip PIC16F876A, modul pemancar ultrasonik, modul penerima ultrasonik, modul kuasa dan lima modul lain.

Rajah 2 Gambarajah blok keseluruhan reka bentuk sistem

1.2 Pemilihan skema

 Memandangkan reka bentuk transduser udara ultrasonik ini adalah reka bentuk litar digital-analog, dan memandangkan pengaturcaraan MCU tidak biasa kepada ahli pasukan, penyahpepijatan akan menghadapi kesukaran yang lebih besar. Litar Skim 1 dibina untuk pengetahuan yang dipelajari, dan prinsipnya agak biasa, jadi skema 1 dengan litar perkakasan yang lebih rumit diguna pakai.

二 Reka bentuk dan pelaksanaan

Pencari julat ultrasonik adalah berdasarkan ciri-ciri gelombang ultrasonik yang dipantulkan semula apabila menghadapi halangan. Pemancar ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik ke arah tertentu, dan memulakan pemasaan pada masa yang sama dengan penghantaran. Gelombang ultrasonik merambat di udara dan kembali serta-merta apabila menghadapi halangan dalam perjalanan. Penerima ultrasonik serta-merta mengganggu dan menghentikan pemasaan apabila gelombang pantulan diterima. Dengan terus mengesan gema yang dipantulkan oleh halangan yang dihadapi selepas gelombang yang dihasilkan dipancarkan, perbezaan masa T antara gelombang ultrasonik yang dihantar dan gema yang diterima diukur, dan kemudian jarak L diperoleh. Formula julat asas ialah: L=(△t/2)*C

di mana L ialah jarak yang hendak diukur

T——selang masa antara gelombang yang dipancarkan dan gelombang yang dipantulkan

C——Halaju bunyi ultrasound di udara, iaitu 340m/s pada suhu bilik

Selepas kelajuan bunyi ditentukan, L boleh diperolehi selagi masa perjalanan pergi balik gelombang ultrasonik diukur.

2.1 Prinsip Jarak Ultrasonik

2.1.1 Bahagian pelancaran

Rajah 3 Gambar rajah struktur pelepasan ultrasonik terdiri daripada dua litar bersepadu 555. IC1 (555) membentuk penjana isyarat nadi ultrasonik, formula pengiraan kitaran kerja adalah seperti berikut, akan terdapat beberapa perbezaan dalam litar sebenar kerana ralat seperti komponen.

Keadaan: 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

IC2 membentuk penjana isyarat pembawa ultrasonik. Dikawal oleh output isyarat nadi oleh IC1, ia mengeluarkan nadi 1ms dengan frekuensi 40kHz, kitaran tugas 50% dan berhenti selama 64ms. Dikira seperti berikut:

Syarat: 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

IC3 (CD4069) menyusun litar pemacu kepala pemancar ultrasonik.