توسعه فاصله سنج دیجیتال اولتراسونیک
امواج اولتراسونیک با سرعت های متفاوتی در گازها، مایعات و جامدات منتشر می شوند. آنها دارای جهت دهی خوب، انرژی متمرکز، تضعیف اندک در حین انتقال و قابلیت انعکاس قوی هستند. امواج مافوق صوت می توانند با سرعت معینی به صورت جهت دار منتشر شوند و در هنگام برخورد با موانع بازتابی ایجاد کنند. با استفاده از این مشخصه، فاصله واقعی را می توان با اندازه گیری زمان بازگشت امواج مافوق صوت محاسبه کرد، بنابراین اندازه گیری فاصله جسم بدون تماس حاصل شد. محدوده اولتراسونیک سریع، راحت است و تحت تأثیر عواملی مانند نور قرار نمی گیرد. این به طور گسترده ای در اندازه گیری سطح هیدرولوژیکی، اندازه گیری سایت ساخت و ساز، نظارت بر موقعیت مکانی در محل، تشخیص موانع معکوس خودرو، تشخیص ورود و موقعیت یابی ماشین سیار و سایر زمینه ها استفاده می شود. مسافت سنج دیجیتالی اولتراسونیک طراحی شده در این مقاله، پالس های ساعت ورودی فرکانس خاصی را به شمارنده در طول زمان رفت و برگشت اولتراسونیک می شمارد و سپس فاصله اندازه گیری مربوطه را نمایش می دهد.
ترکیب مدار فاصله سنج التراسونیک و اصل کار
فاصله سنج اولتراسونیک از یک مدار تولید کننده اولتراسونیک، یک مدار تقویت کننده دریافت کننده اولتراسونیک و یک مدار شمارش و نمایش تشکیل شده است.
مدار تولید التراسونیک
تایمر دوگانه EN556 (U2b) یک ماشه یکنواخت را تشکیل می دهد. R6 و C6 یک مدار دیفرانسیل را تشکیل می دهند و عملکرد آن این است: هنگامی که دکمه S2 فشار داده می شود، سطح پایین به یک پالس پیک مثبت و منفی تبدیل می شود و یک پالس اوج منفی از طریق VD1 به دست می آید و باعث چرخش ماشه یکنواخت می شود. سطح بالای خروجی تلنگر monostable حدود 1 میلی ثانیه طول می کشد، یعنی tw≈1.1R5C5≈1ms. EN556 (U2n) یک مولتی ویبراتور با فرکانس نوسان f1=1/T1≈1/{0.7[(R{19}}R2)+2(R{{22) تشکیل میدهد. }}R4)]C3≈40kHz. نوسان نوسانگر توسط سطح خروجی فلیپ فلاپ یکنواخت کنترل می شود. هنگامی که ماشه یکنواخت سطح بالایی را خروجی می دهد، مولتی ویبراتور نوسان می کند و پایه 5 EN556 حدود 40 پالس مستطیل شکل با فرکانس 40 کیلوهرتز و چرخه کاری حدود 50 درصد خروجی می دهد. با توجه به اینکه مولتی ویبراتور در مرحله راه اندازی ناپایدار است، برای خروجی تعداد بیشتری از m پالس طراحی شده است. اگر تعداد پالس های خروجی خیلی کم باشد، شدت انتشار کم و فاصله اندازه گیری کوتاه خواهد بود. پروب سنسور رطوبت، سنسور لوله گرمایش الکتریکی فولاد ضد زنگ PT100، بخاری آلومینیومی ریخته گری، شیر برقی سیال کویل حرارتی. با این حال، تعداد پالس ها بسیار زیاد است و مدت انتشار طولانی است. هنگامی که فاصله تا جسم اندازه گیری شده نزدیک است، قطار پالس به طور کامل مخابره نشده است، که باعث می شود پژواک تولید شده توسط پالس ارسال شده ابتدا به انتهای گیرنده برسد و بر نتایج محدوده تأثیر بگذارد و باعث افزایش ناحیه کور دامنه شود. U1a~U1e از 74HC04 (U1) یک مدار محرک پالس اولتراسونیک را تشکیل می دهد که می تواند دامنه ولتاژ پالس را که حسگر ارسال اولتراسونیک را به حرکت در می آورد، به طور موثر تبدیل الکتریکی/آکوستیک را انجام دهد، توانایی انتقال امواج اولتراسونیک را افزایش دهد و اندازه گیری را افزایش دهد. فاصله یکی از مسیرهای قطار پالس 40 کیلوهرتز از طریق U1a معکوس می شود و سپس از طریق اینورتر متصل به موازات بین U1b و U1e معکوس می شود. مسیر دیگر از طریق اینورتر متصل به موازات بین U1c و U1d معکوس می شود.
