超聲波測(cè)距儀的制作
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時(shí)間：2017-01-09
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IC6組成R-S觸發(fā)器構(gòu)成時(shí)間測(cè)量電路?？梢钥闯?，在發(fā)出檢測(cè)脈沖時(shí)（A端為高電平），D端輸出高電平，當(dāng)收到反射回來(lái)的檢測(cè)脈沖時(shí)，C端由高變低，此時(shí)D端變?yōu)榈碗娖剑瘦敵龆薉的高電平時(shí)間即為測(cè)試脈沖往返時(shí)間。
計(jì)數(shù)和顯示電路由IC6、IC7、IC8、IC9組成，IC7組成計(jì)數(shù)電路脈沖發(fā)生器，原理圖如下。
其工作頻率f = 1/(2.2 x C x R)。電路頻率設(shè)計(jì)在17.2kHz左右。這個(gè)頻率是根據(jù)聲波在環(huán)境溫度為20℃ 時(shí)的傳播速度為343.5m/s確定的。我們知道在不同的環(huán)境溫度下，聲波的傳播速度會(huì)有所改變，其關(guān)系為v＝331.5+0.6×t,其中v的單位為m/s,t為環(huán)境溫度，單位為℃。
| Temperature (℃) | Speed of sound (m/sec) |
| -10 | 325.5 |
| 0 | 331.5 |
| 10 | 337.5 |
| 20 | 343.5 |
| 30 | 349.5 |
| 40 | 355.5 |
| 50 | 361.5 |
有關(guān)計(jì)算如下：
測(cè)量距離為1m的物體時(shí)，聲波的往返時(shí)間為：2m/343.5(m/s)=5.82ms。這時(shí)計(jì)數(shù)器顯示應(yīng)為100，即1m，此時(shí)計(jì)數(shù)電路脈沖發(fā)生器的頻率f＝100/(5.82×10-3)=17.18(kHz)。如電容C(即C14)為2200pF，此時(shí)電阻
R = 1/(2.2 x C x f)= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 17.18 x 103)= 12KΩ
由于在不同的環(huán)境溫度下，聲波的傳播速度會(huì)不同，為適應(yīng)不同環(huán)境溫度下測(cè)量的需要，我們要求電阻R具有一定的調(diào)節(jié)范圍，這里用VR2,VR3進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中VR2為粗調(diào)電阻，VR3為精調(diào)電阻。同樣我們可以算出在不同溫度下的計(jì)數(shù)脈沖頻率值，如：溫度為46.5℃ 時(shí)，
f = 1/(2.2 x C x R)= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 11.5 x 103)＝17.97KHz
環(huán)境溫度為1.5 ℃時(shí)f = 1/(2.2 x C x R)) = 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 12.5 x 103)= 16.53KHz
實(shí)際上，在不同環(huán)境溫度下時(shí)，我們只要測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)距離1m，調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)電路脈沖發(fā)生器的頻率（VR2和VR3），使其顯示為100即可。
這里簡(jiǎn)單介紹一下計(jì)數(shù)器的清零及數(shù)據(jù)鎖存過(guò)程。A點(diǎn)波形即表現(xiàn)測(cè)試脈沖往返的時(shí)間，當(dāng)A點(diǎn)電位由低變高時(shí)，由于C1電壓不能突變，故B點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖信號(hào)使計(jì)數(shù)器清零，同時(shí)IC6內(nèi)與非門(mén)被打開(kāi)，IC8開(kāi)始通過(guò)CLOCK腳計(jì)數(shù)；同樣當(dāng)A點(diǎn)電位由高變低時(shí)，由于C2電壓不能突變，故C點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)鎖存脈沖信號(hào)使計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)被鎖存，同時(shí)IC6的有關(guān)與非門(mén)被關(guān)閉，IC8開(kāi)始停止計(jì)數(shù)，完成計(jì)數(shù)過(guò)程。
C15用于控制顯示部分的刷新頻率，當(dāng)C15為1000pF時(shí)，刷新頻率為1100Hz，由IC9、LED1-LED3、TR1－TR3組成顯示電路。
二、元件選擇
這里采用的超聲波發(fā)射頭為T(mén)40-16,接收頭為R40-16.參數(shù)和外形如下：
| Item | Specifications | |
| Center frequency (KHz) | 40 | |
| Overpressure value (dB) | 115 ＜ | |
| Sensitivity (dB) | -64 ＜ | |
| Major diameter size (mm) | Diameter | 16.2 |
| Height | 12.2 | |
| [rito] ? interval | 10.0 |
5 關(guān)于長(zhǎng)距離測(cè)量
長(zhǎng)距離測(cè)量由于各種因素的影響會(huì)困難一些。有幾點(diǎn)測(cè)量時(shí)我們必須注意：
1）被測(cè)目標(biāo)必須垂直于超聲波測(cè)距儀。
2）被測(cè)目標(biāo)表面必須平坦。
3）測(cè)量時(shí)在超聲波測(cè)距儀周?chē)鷽](méi)有其他可反射超聲波的物體。
由于發(fā)射功率有限，測(cè)距儀無(wú)法測(cè)量10m外的物體。
評(píng)論