高精度超声波测量距离系统的设计与实现

时间:2010-04-16来源:网络

  超声波发射电路一般由超声波反射器T、40kHz的超音频振荡器、驱动(或激励)电路等组成,本设计利用门电路产生40kHz的超声波,组成的超声波发射电路见图2。

  图中,与非门74LS00和LM386组成超声波发射电路,用74LS00构成多谐振荡器,通过调节20k的电位器,可产生超声波发射的40kHz信号,其中U3A为驱动器,电路振荡频率f≈1/2.2RC,单片机的控制信号由U2A输入。为增大超声波的发射频率,本设计利用了单运放LM386,发射距离可达4m。

超声波的接收电路

  超声波接收电路如图3所示。接收头采用与发射头配对的超声波接收器R,将超声波调制脉冲变为交变电压信号。为了进行信号的整形,在设计中的CMOS电平的6非门芯片CD4069,可以减少电路的复杂程度,提高电路的带负载能力。整形后的信号由C1耦合给带有锁定环的音频译码集成块LM567的输入端3脚,当输入信号的幅度落在其中心频率上时,LM567的逻辑输出端8脚由高电平跃变为低电平。

DS18B20温度补偿电路

  根据上文中式(2)可知,温度对声速的影响较大,若不进行补偿,将会带来测量误差,为了提高系统的测量精度,设计了温度补偿电路。系统采用数字温度传感器DS18B20来采集温度,DS18B20是美国DALLAS公司生产的1-wire总线串行数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、抗干扰能力强、易于与微处理器接口等优点,适合于各种温度测控系统。它的测量温度范围为-55℃~+125℃,精度可达0.0675℃,最大转换时间为200ms。

  

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关键词: 超声波传感器 接收电路 超声波发生器 字符发生器 数字温度传感器

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