超声波测距仪的制作

文章摘要： 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、测量、计数和显示电路，即比较和测量从发出的检测脉冲和该脉冲被反射回来的时间差。它是超声波测距电路的核心，下面分析其工作原理。 由Ra、Rb、IC5组成信号比较器。其中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

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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、测量、计数和显示电路，即比较和测量从发出的检测脉冲和该脉冲被反射回来的时间差。它是超声波测距电路的核心，下面分析其工作原理。

    由Ra、Rb、IC5组成信号比较器。其中
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"。同时注意到在IC5的同相端接有电容C11和二极管D3，这是用来防止误检测而设置的。在实际测量时，在测距仪的周围会有部分发出的超声波直接进入接收头而形成误检测。为避免这种情况发生，这里用D3直接引入检测脉冲来适当提高IC5比较器的门限转换电压，并且这个电压由C11保持一段时间，这样在超声波发射器发出检测脉冲时，由于D3的作用使IC5的门限转换电压也随之被提高，并且由于C11的放电保持作用，可防止这时由于检测脉冲自身的干扰而形成的误检测。由以上可知，当测量距离小到一定程度时，由于D3及C11的防误检测作用，其近距离测量会受到影响。图示参数的最小测量距离在40cm左右。减小C11的容量，在环境温度为20 时可做到30cm测量最短距离。此时其放电时间为1.75ms。
 
   IC6组成R-S触发器构成时间测量电路。可以看出，在发出检测脉冲时（A端为高电平），D端输出高电平，当收到反射回来的检测脉冲时，C端由高变低，此时D端变为低电平，故输出端D的高电平时间即为测试脉冲往返时间。
 
   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℃。

Temperature (℃)	Speed of sound (m/sec)
-10	325.5
0	331.5
10	337.5
20	343.5
30	349.5
40	355.5
50	361.5

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