Razvoj digitalne ultrazvočne naprave za merjenje razdalje
Sestava vezja in princip delovanja ultrazvočnega daljinomera
Ultrazvočni merilnik razdalje je sestavljen iz vezja za ustvarjanje ultrazvoka, vezja za ojačenje ultrazvočnega sprejema, vezja za štetje in prikaza.
Ultrazvočno generatorsko vezje
Vezje za generiranje ultrazvočnih valov. Dvojni časovnik EN556 (U2b) tvori monostabilen sprožilec. R6 in C6 tvorita diferencialno vezje, ki deluje na naslednji način: ko pritisnete gumb S2, nizka raven postane pozitiven in negativen vršni impulz, ki se pridobi prek VD1 in sproži preklop monostabilnega sprožilca. Trajanje monostabilnega obračanja na visoki ravni je približno 1 ms, tj. tw ≈ 1,1R5C5 ≈ 1 ms. EN556 (U2n) tvori multiharmonski oscilator s frekvenco nihanja f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R{{ 23}}R4)] C3 ≈ 40kHz
Nadzor nivoja izhoda generatorja. Ko monostabilni sprožilec oddaja visoko raven, večharmonski oscilator oscilira in pin 5 EN556 odda približno 40 pravokotnih impulzov s frekvenco 40 kHz in delovnim ciklom približno 50 %. Glede na nestabilnost začetne stopnje multiharmoničnega oscilatorja je za vhod predvideno večje število m-impulzov. Če je število izhodnih impulzov premajhno, bo intenzivnost emisije nizka in razdalja merjenja kratka. Sonda senzorja vlažnosti, senzor PT100 z električno grelno cevjo iz nerjavečega jekla, grelnik iz litega aluminija, elektromagnetni ventil za tekočino z grelno tuljavo, vendar s preveč impulzi in dolgim trajanjem emisije. Ko je razdalja do merjenega predmeta blizu, niz impulzov ni bil v celoti oddan, kar povzroči, da odmev, ki ga ustvari prvi oddani impulz, doseže sprejemni konec, kar vpliva na rezultate merjenja razdalje in poveča slepo pego pri merjenju razdalje. U1a~U1e iz 74HC04 (U1) tvorijo pogonsko vezje ultrazvočnega impulza, ki lahko poveča amplitudo impulzne napetosti, ki poganja senzor ultrazvočnega prenosa, učinkovito izvede električno/akustično pretvorbo, izboljša sposobnost oddajanja ultrazvočnih valov in poveča merjenje oddaljenost. Ena pot impulznega niza 40 kHz je obrnjena skozi U1a in nato obrnjena skozi inverter, ki je vzporedno povezan z U1b in U1e; Druga pot je obrnjena z inverterjem, ki je vzporedno povezan z U1c in U1d na jugu.
