Plan de production du télémètre Ultrasonic

Le télémètre ultrasonique adopte le circuit NE555, le circuit d'amplificateur à deux étages et le circuit de comparaison de niveau pour réaliser la transmission et la réception des ondes ultrasoniques. Le comparateur est l'unité centrale du télémètre, qui réalise le contrôle du circuit de transmission et le traitement des données reçues. Ce système a une forte valeur pratique et de bonnes perspectives de marché.

一 Le plan global

1.1 Alternatives

Solution 1: le télémètre ultrasonique utilise des modules discrets

Le système comprend cinq parties: module de mesure de distance à ultrasons, module d'affichage numérique LED, module de commande du module d'entraînement et alimentation.

Le capteur de module de tâches ultrasoniques est principalement composé de la partie transmise et de la pièce de réception. La transmission du petit transducteur à ultrasons est contrôlée par le contrôleur principal (comme le montre la figure 1); Le transducteur à ultrasons résonne à une fréquence de 40 kHz et le module a un circuit de génération d'ondes carrés de 40 kHz.

Le module d'affichage est un LCD d'affichage numérique à 8 chiffres; L'affichage du résultat de mesure utilise un code de champ à trois chiffres, le format est x points xx mètres et un code de segment à deux chiffres est utilisé pour afficher le nombre de données.

L'alimentation adopte l'entrée d'alimentation 9V DC. Après le tube du régulateur de tension, les alimentations 5V et 3,3 V sont utilisées pour différentes parties du système.

Figure 1 La structure du capteur de variation ultrasonique

Schéma 2: compteur de distance à ultrasons basé sur le microcontrôleur PIC16F876A.

Le télémètre ultrasonique est principalement basé sur le micro-ordinateur à puce unique PIC16F876A. Son émetteur utilise la résonance du cristal piézoélectrique pour conduire l'air environnant pour vibrer pour fonctionner. L'émetteur à ultrasons émet des ondes ultrasoniques dans une certaine direction et commence le timing en même temps que les ondes ultrasoniques sont dans l'air. Propagation, il reviendra immédiatement lorsqu'il rencontrera un obstacle sur le chemin, et le récepteur à ultrasons arrêtera le timing lorsqu'il recevra l'onde réfléchie. Dans des circonstances normales, la vitesse de propagation des ondes ultrasoniques dans l'air est de 340 m / s. Selon le temps t enregistré par la minuterie, les distances entre le point de lancement et l'obstacle peuvent être calculées, c'est-à-dire S = 340 & Times; T / 2, qui est couramment utilisée la méthode de différence de temps pour la mesure de la distance.

Dans la conception du circuit de comptage de variation, la méthode de comptage pertinente est adoptée. Le principe principal du capteur de transducteur ultrasonique est le système de micro-ordinateur à puce unique fournit d'abord des signaux d'impulsion au circuit de l'émetteur pendant la mesure, et le compteur de puce unique est à l'état d'attente et ne compte pas; Lorsque le signal est transmis pendant une période de temps, le micro-ordinateur à puce envoie le signal provoque la fermeture du signal de transmission et le compteur commence à compter pour atteindre la synchronisation au début; Lorsque la dernière impulsion du signal reçu arrive, le compteur cesse de compter.

Le système de télémètre à ultrasons bidirectionnel se compose principalement de plusieurs pièces (comme le montre la figure 2): module d'affichage LED, puce PIC16F876A, module d'émetteur ultrasonique, module récepteur ultrasonique, module d'alimentation et autres modules.

Figure 2 Diagramme global de la conception du système

1.2 Sélection du schéma

Étant donné que la conception de ce transducteur d'air à ultrasons est la conception du circuit numérique-analogue et étant donné que la programmation MCU n'est pas familière aux membres de l'équipe, le débogage rencontrera de plus grandes difficultés. Les circuits du schéma 1 sont construits pour les connaissances apprises, et les principes sont relativement familiers, donc le schéma 1 avec des circuits matériels plus compliqués est adopté.

二 Conception et implémentation

Le chercheur de gamme à ultrasons est basé sur les caractéristiques des ondes ultrasoniques réfléchies lors de la rencontre d'obstacles. L'émetteur à ultrasons émet des ondes ultrasoniques dans une certaine direction et commence à calendrier en même temps que la transmission. Les ondes ultrasoniques se propagent dans l'air et reviennent immédiatement lorsqu'ils rencontrent des obstacles sur le chemin. Le récepteur à ultrasons interrompt et arrête immédiatement le timing lorsque les ondes réfléchies sont reçues. En détectant en continu les échos reflétés par les obstacles rencontrés après l'émission de l'onde générée, la différence de temps t entre l'onde ultrasonique transmise et l'écho reçu est mesuré, puis la distance L est obtenue. La formule de télévision de base est: l = (△ t / 2) * c

où est la distance à mesurer

T— - l'intervalle de temps entre l'onde transmise et l'onde réfléchie

C—— La vitesse sonore de l'échographie dans l'air, qui est de 340 m / s à température ambiante

Une fois la vitesse du son, L peut être obtenu tant que le temps aller-retour de l'onde ultrasonique est mesuré.

2.1 Principe de la variation ultrasonique

2.1.1 Lancez la pièce

Figure 3 Le diagramme de la structure des émissions ultrasoniques est composé de deux 555 circuits intégrés. IC1 (555) constitue le générateur de signal d'impulsion à ultrasons, la formule de calcul du cycle de travail est la suivante, il y aura quelques différences dans le circuit réel en raison d'erreurs telles que des composants.

Conditions: ra = 9,1mΩ, RB = 150kΩ, C = 0,01 μF

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 ms

IC2 constitue un générateur de signal de porte-ultrasonic. Contrôlé par la sortie du signal d'impulsion par IC1, il sortit une impulsion de 1 ms avec une fréquence de 40 kHz, un cycle de service de 50% et un arrêt de 64 ms. Calculé comme suit:

Conditions: 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 = 11 μsec

F = 1 / (tl + th) = 1 / ((10,35 + 11,39) x 10-6) = 46,0 kHz

IC3 (CD4069) compose le circuit de transmission de la tête de transmission à ultrasons.