这儿介绍一款国外的不运用单片机的超声波测距仪。本超声波测距仪经过丈量超声波发射到反射回来的时刻差来丈量与被测物体的间隔。能够丈量0.35-10m的间隔。实物图如下:
原理图如下:
一、电路原理
1 超声波发射电路
由两块555%&&&&&%组成。IC1(555)组成超声波脉冲信号产生器,作业周期计算公式如下,实践电路中因为%&&&&&%等差错,会有一些不同。
条件: 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组成超声波载波信号产生器。由IC1输出的脉冲信号操控,输出1ms频率40kHz,占空比50%的脉冲,中止64ms。计算公式如下:
条件: 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)组成超声波发射头驱动电路。
2 超声波接纳电路
超声波接纳头和IC4组成超声波信号的检测和扩大。反射回来的超声波信号经IC4的2级扩大1000倍(60dB),第1级扩大100倍(40dB),第2级扩大10倍(20dB)。 因为一般的运算扩大器需求正、负对称电源,而该设备电源用的是单电源(9V)供电,为确保其牢靠作业,这儿用R10和R11进行分压,这时在IC4的同相端有4.5V的中点电压,这样能够确保扩大的沟通信号的质量,不至于产生信号失真。
C9、D1、D2、C10组成的倍压检波电路取出反射回来的检测脉冲信号送至IC5进行处理。
IC5、IC6、IC7、IC8、IC9组成信号比较、丈量、计数和显现电路,即比较和丈量从宣布的检测脉冲和该脉冲被反射回来的时刻差。它是超声波测距电路的中心,下面剖析其作业原理。
由Ra、Rb、IC5组成信号比较器。其间
Vrf = (Rb x Vcc)/(Ra + Rb)= (47KΩ x 9V)/(1MΩ + 47KΩ)= 0.4V
所以当A点(IC5的反相端)过来的脉冲信号电压高于0.4V时,B点电压将由高电平”1″到低电平”0″。一起注意到在IC5的同相端接有%&&&&&%C11和二极管D3,这是用来防止误检测而设置的。在实践丈量时,在测距仪的周围会有部分宣布的超声波直接进入接纳头而构成误检测。为防止这种状况产生,这儿用D3直接引进检测脉冲来恰当进步IC5比较器的门限转化电压,而且这个电压由C11坚持一段时刻,这样在超声波发射器宣布检测脉冲时,因为D3的效果使%&&&&&%5的门限转化电压也随之被进步,而且因为C11的放电坚持效果,可防止这时因为检测脉冲本身的搅扰而构成的误检测。由以上可知,当丈量间隔小到必定程度时,因为D3及C11的防误检测效果,其近间隔丈量会受到影响。图示参数的最小丈量间隔在40cm左右。减小C11的容量,在环境温度为20 时可做到30cm丈量最短间隔。此刻其放电时刻为1.75ms。