超声波测距电路制作(4)
发布时间:2021-06-08
发布时间:2021-06-08
计数和显示电路由IC6、IC7、IC8、IC9组成,IC7组成计数电路脉冲发生器,原理图如下。
其工作频率f = 1/(2.2 x C x R)。电路频率设计在17.2kHz左右。这个频率是根据声波在环境温度为20℃ 时的传播速度为343.5m/s确定的。我们知道在不同的环境温度下,声波的传播速度会有所改变,其关系为v=331.5 0.6×t,其中v的单位为m/s,t为环境温度,单位为℃。
有关计算如下:
测量距离为1m的物体时,声波的往返时间为:2m/343.5(m/s)=5.82ms。这时计数器显示应为100,即1m,此时计数电路脉冲发生器的频率f=
100/(5.82×10-3)=17.18(kHz)。如电容C(即C14)为2200pF,此时电阻 R = 1/(2.2 x C x f)
= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 17.18 x 103) = 12KΩ
由于在不同的环境温度下,声波的传播速度会不同,为适应不同环境温度下测量的需要,我们要求电阻R具有一定的调节范围,这里用VR2,VR3进行调节,其中VR2为粗调电阻,VR3为精调电阻。同样我们可以算出在不同温度下的计数脉冲频率值,如:温度为46.5℃ 时,
f = 1/(2.2 x C x R)
= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 11.5 x 103) =17.97KHz
环境温度为1.5 ℃时f = 1/(2.2 x C x R) )
= 1/(2.2 x 2200 x 10-12 x 12.5 x 103) = 16.53KHz
实际上,在不同环境温度下时,我们只要测试标准距离1m,调节计数电路脉冲发生器的频率(VR2和VR3),使其显示为100即可。
这里简单介绍一下计数器的清零及数据锁存过程。A点波形即表现测试脉冲往返的时间,当A点电位由低变高时,由于C1电压不能突变,故B点会产生一个复位脉冲信号使计数器清零,同时IC6内与非门被打开,IC8开始通过CLOCK脚计数;同样当A点电位由高变低时,由于C2电压不能突变,故C点会产生一个锁存脉冲信号使计数器数据被锁存,同时IC6的有关与非门被关闭,IC8开始停止计数,完成计数过程。
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