Datblygodd rangefinder ultrasonic digidol
1. Rhagymadrodd
Mae tonnau uwchsonig yn lluosogi ar wahanol gyflymderau mewn nwyon, hylifau a solidau, gyda chyfeiriadedd da, egni crynodedig, gwanhad lleiaf posibl wrth drosglwyddo, a gallu adlewyrchiad cryf. Gall tonnau uwchsonig luosogi ar gyflymder penodol a ffurfio adlewyrchiadau wrth ddod ar draws rhwystrau. Trwy ddefnyddio'r nodwedd hon, gellir cyfrifo'r pellter gwirioneddol trwy fesur yr amser y mae'n ei gymryd i donnau ultrasonic deithio yn ôl ac ymlaen, gan gyflawni mesur pellter digyswllt gwrthrychau. Mae ystod uwchsonig yn gyflym, yn gyfleus, ac nid yw ffactorau fel golau yn effeithio arno. Fe'i defnyddir yn eang mewn mesur lefel hylif hydrolegol, mesur safle adeiladu, monitro safle ar y safle, canfod rhwystrau gwrthdroi cerbydau, canfod a lleoli peiriannau symudol, a meysydd eraill. Mae'r darganfyddwr ystod ultrasonic digidol a ddyluniwyd yn yr erthygl hon yn cyfrif mewnbwn curiadau'r cloc i amlder penodol y cownter yn ystod yr amser taith gron ultrasonic, ac yn dangos y pellter mesur cyfatebol.
2. Cylchdaith cyfansoddiad ac egwyddor gweithio o rangefinder ultrasonic
Mae'r rangefinder ultrasonic yn cynnwys cylched cynhyrchu ultrasonic, cylched ymhelaethu derbyn ultrasonic, cylched cyfrif ac arddangos.
2.1 Cylched cenhedlaeth uwchsonig
Cylched cenhedlaeth ultrasonic. Mae'r amserydd deuol EN556 (U2b) yn ffurfio sbardun unsad. Mae R6 a C6 yn ffurfio cylched gwahaniaethol, sy'n gweithredu fel a ganlyn: pan fydd botwm S2 yn cael ei wasgu, mae'r lefel isel yn dod yn guriad pigyn positif a negyddol, sy'n mynd trwy VD1 i gael pwls pigyn negyddol, gan sbarduno fflip sbardun unsad. Mae hyd lefel uchel yr allbwn fflip unsad tua 1ms, sef tw ≈ 1.1R5C5 ≈ 1ms. Mae EN556 (U2n) yn ffurfio osgiliadur aml-harmonig ag amledd osgiliad o f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R 3+R4)] C3 ≈ 40kHz. Mae osciliad yr osgiliadur yn cael ei reoli gan lefel allbwn y sbardun unsad. Pan fydd y sbardun unsad yn allbynnu lefel uchel, mae'r oscillator aml-harmonig yn pendilio, mae Pin 5 o EN556 yn allbynnu tua 40 corbys hirsgwar gydag amledd o 40kHz a chylch dyletswydd o tua 50%. O ystyried ansefydlogrwydd cam cychwyn osgiliadur aml-harmonig, mae nifer fwy o gorbys allbwn wedi'u dylunio. Os yw nifer y corbys allbwn yn rhy fach, mae'r dwysedd allyriadau yn isel ac mae'r pellter mesur yn fyr. Mae'r stiliwr synhwyrydd lleithder, tiwb gwresogi trydan dur di-staen PT100 synhwyrydd, gwresogydd alwminiwm bwrw, gwresogi falf solenoid hylif coil, ond mae nifer y corbys yn rhy uchel ac mae hyd yr allyriadau yn hir. Pan fydd y pellter o'r gwrthrych a fesurwyd yn agos, nid yw'r trên pwls wedi'i allyrru'n llawn, sy'n achosi i'r adlais a gynhyrchir gan y pwls a allyrrir gyntaf gyrraedd y pen derbyn, gan effeithio ar y canlyniad amrediad a chynyddu man dall yr ystod. Mae'r U1a ~ U1e o 74HC04 (U1) yn ffurfio cylched gyrru pwls ultrasonic, a all gynyddu osgled foltedd pwls y synhwyrydd ultrasonic gyrru, perfformio trawsnewid trydanol / acwstig yn effeithiol, gwella'r gallu i allyrru tonnau ultrasonic, a chynyddu'r pellter mesur. Mae'r trên pwls 40kHz yn cael ei wrthdroi trwy U1a, ac yna'n cael ei wrthdroi trwy wrthdroyddion cyfochrog U1b ac U1e; Y ffordd arall yw trwy gyfnod cefn y gwrthdroyddion cyfochrog U1c ac U1d yn y de.
