高精度超聲波測量距離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
超聲波發(fā)射電路一般由超聲波反射器T、40kHz的超音頻振蕩器、驅(qū)動(或激勵)電路等組成,本設(shè)計(jì)利用門電路產(chǎn)生40kHz的超聲波,組成的超聲波發(fā)射電路見圖2。
圖中,與非門74LS00和LM386組成超聲波發(fā)射電路,用74LS00構(gòu)成多諧振蕩器,通過調(diào)節(jié)20k的電位器,可產(chǎn)生超聲波發(fā)射的40kHz信號,其中U3A為驅(qū)動器,電路振蕩頻率f≈1/2.2RC,單片機(jī)的控制信號由U2A輸入。為增大超聲波的發(fā)射頻率,本設(shè)計(jì)利用了單運(yùn)放LM386,發(fā)射距離可達(dá)4m。
超聲波的接收電路
超聲波接收電路如圖3所示。接收頭采用與發(fā)射頭配對的超聲波接收器R,將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?。為了進(jìn)行信號的整形,在設(shè)計(jì)中的CMOS電平的6非門芯片CD4069,可以減少電路的復(fù)雜程度,提高電路的帶負(fù)載能力。整形后的信號由C1耦合給帶有鎖定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567的輸入端3腳,當(dāng)輸入信號的幅度落在其中心頻率上時(shí),LM567的邏輯輸出端8腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖健?P align=center>
DS18B20溫度補(bǔ)償電路
根據(jù)上文中式(2)可知,溫度對聲速的影響較大,若不進(jìn)行補(bǔ)償,將會帶來測量誤差,為了提高系統(tǒng)的測量精度,設(shè)計(jì)了溫度補(bǔ)償電路。系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20來采集溫度,DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的1-wire總線串行數(shù)字溫度傳感器,它具有微型化、低功耗、抗干擾能力強(qiáng)、易于與微處理器接口等優(yōu)點(diǎn),適合于各種溫度測控系統(tǒng)。它的測量溫度范圍為-55℃~+125℃,精度可達(dá)0.0675℃,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為200ms。
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