डिजिटल अल्ट्रासोनिक रेंजफाइंडर विकसित
1 परिचय
अल्ट्रासोनिक तरंगें गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों में अलग-अलग गति से फैलती हैं, अच्छी दिशात्मकता, केंद्रित ऊर्जा, संचरण के दौरान न्यूनतम क्षीणन और मजबूत परावर्तन क्षमता के साथ। अल्ट्रासोनिक तरंगें एक निश्चित गति से फैल सकती हैं और बाधाओं का सामना करते समय प्रतिबिंब बनाती हैं। इस विशेषता का उपयोग करके, अल्ट्रासोनिक तरंगों को आगे और पीछे की यात्रा करने में लगने वाले समय को मापकर वास्तविक दूरी की गणना की जा सकती है, इस प्रकार वस्तुओं की गैर-संपर्क दूरी माप प्राप्त की जा सकती है। अल्ट्रासोनिक रेंजिंग तेज, सुविधाजनक है और प्रकाश जैसे कारकों से प्रभावित नहीं होती है। इसका व्यापक रूप से हाइड्रोलॉजिकल लिक्विड लेवल माप, निर्माण स्थल माप, ऑन-साइट स्थिति निगरानी, वाहन रिवर्स बाधा का पता लगाने, मोबाइल मशीन का पता लगाने और स्थिति निर्धारण, और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। इस लेख में डिज़ाइन किया गया डिजिटल अल्ट्रासोनिक रेंजफाइंडर अल्ट्रासोनिक राउंड-ट्रिप समय के दौरान काउंटर की एक विशिष्ट आवृत्ति पर घड़ी के पल्स इनपुट की गणना करता है, और इसी माप दूरी को प्रदर्शित करता है।
2. अल्ट्रासोनिक रेंजफाइंडर की सर्किट संरचना और कार्य सिद्धांत
अल्ट्रासोनिक रेंजफाइंडर में एक अल्ट्रासोनिक जनरेटिंग सर्किट, एक अल्ट्रासोनिक रिसीविंग एम्पलीफिकेशन सर्किट, एक गिनती और डिस्प्ले सर्किट शामिल होता है।
2.1 अल्ट्रासोनिक उत्पादन सर्किट
अल्ट्रासोनिक जनरेशन सर्किट। डुअल टाइमर EN556 (U2b) एक मोनोस्टेबल ट्रिगर बनाता है। R6 और C6 एक अंतर सर्किट बनाते हैं, जो निम्न प्रकार से कार्य करता है: जब बटन S2 दबाया जाता है, तो निम्न स्तर एक सकारात्मक और नकारात्मक स्पाइक पल्स बन जाता है, जो एक नकारात्मक स्पाइक पल्स प्राप्त करने के लिए VD1 से गुजरता है, जो एक मोनोस्टेबल ट्रिगर फ्लिप को ट्रिगर करता है। मोनोस्टेबल फ्लिप आउटपुट की उच्च-स्तरीय अवधि लगभग 1ms है, जो tw ≈ 1.1R5C5 ≈ 1ms है। EN556 (U2n) एक बहु हार्मोनिक ऑसिलेटर बनाता है जिसकी दोलन आवृत्ति f1=1/T1 ≈ 1/{0.7 [(R1+R2)+2 (R3+R4)] C3 ≈ 40kHz है। ऑसिलेटर का दोलन मोनोस्टेबल ट्रिगर के आउटपुट स्तर द्वारा नियंत्रित होता है। जब मोनोस्टेबल ट्रिगर उच्च स्तर का आउटपुट देता है, तो मल्टी हार्मोनिक ऑसीलेटर दोलन करता है, EN556 का पिन 5 40kHz की आवृत्ति और लगभग 50% के कर्तव्य चक्र के साथ लगभग 40 आयताकार दालों को आउटपुट करता है। मल्टी हार्मोनिक ऑसीलेटर के शुरुआती चरण की अस्थिरता को ध्यान में रखते हुए, बड़ी संख्या में आउटपुट पल्स डिज़ाइन किए गए हैं। यदि आउटपुट पल्स की संख्या बहुत छोटी है, तो उत्सर्जन तीव्रता कम है और माप दूरी कम है। आर्द्रता सेंसर जांच, स्टेनलेस स्टील इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूब PT100 सेंसर, कास्ट एल्यूमीनियम हीटर, हीटिंग कॉइल द्रव सोलेनोइड वाल्व, लेकिन दालों की संख्या बहुत अधिक है और उत्सर्जन अवधि लंबी है। जब मापा वस्तु से दूरी करीब होती है, तो पल्स ट्रेन पूरी तरह से उत्सर्जित नहीं हुई है, 74HC04 (U1) का U1a~U1e एक अल्ट्रासोनिक पल्स ड्राइविंग सर्किट बनाता है, जो ड्राइविंग अल्ट्रासोनिक सेंसर के पल्स वोल्टेज आयाम को बढ़ा सकता है, प्रभावी रूप से विद्युत/ध्वनिक रूपांतरण कर सकता है, अल्ट्रासोनिक तरंगों को उत्सर्जित करने की क्षमता को बढ़ा सकता है, और माप दूरी को बढ़ा सकता है। 40kHz पल्स ट्रेन को U1a के माध्यम से उलटा किया जाता है, और फिर समानांतर इनवर्टर U1b और U1e के माध्यम से उलटा किया जाता है; दूसरा तरीका दक्षिण में समानांतर इनवर्टर U1c और U1d के रिवर्स चरण के माध्यम से है।
