可识别超声波回波时间的脉冲发生电路
在处理超声波的反射信号时,为了作到只有特定的反射距离才有效,让反射时间与发送信号时间有一定的延迟,然后产生门脉冲,用门脉冲与反射波相“与”,取出反射波信号。反射物质的距离改变时,反射波到达的时间也跟着改变。设定门脉冲宽度,使之进行宽口检测,便可将反射波作为报警输出。

电路工作原理

声波的传播速度为340M/S,假定声波往返距离为2M~20M,延迟时间则为5.88~58.8MS。如果窗口宽度为10CM~1M,门脉冲宽度PW约为300US~3MS。

延时定时器IC也可用555,但本电路选用了4000系列的C-MOS(4538B)IC,目的在于使电路简化。定时时间T计算简便,可用T=公式,与电源电压VDD无关。

触发信号使晶体管TT1在触发脉冲的上升边导通,延时定时器开始定时,脉冲宽度PD根据PD=C2(R4+VR1)公式求出,可在4.7MS~51.7MS范围内变化。

定时结束,Q输出由“L”电平变为“H”电平,触发下一级定时电路。4538B可以自由选择触发脉冲的极性,可直接耦合,此外,因为使用了C-MOS IC,可以设定长延迟时间。

窗口脉冲宽度PW用PW=C3(R5+VR2)公式计算,可在300US~3.6MS范围内变化。

触发脉冲经过晶体管电路输入,是因为触发信号电平有可能超过5V逻辑电平。如果产生触发信号的振荡电路也在5V逻辑电平下工作,可把振荡电路输出直接接在A或B输入端。

元件选择

只要是小信号用的硅NPN晶体管基本上都适用于本电路。由于4000系列C-MOS单稳态多谐振振荡器4528B存在定时时间计算方法不同和精度不高等问题,本电路没有采用,用了4538B。

电容器C2、C3必须选用温度特性好的产品,如薄膜电容。正负5%误差的产品比较便宜,应根据使用情况选择R4、R5的精度。

可变电阻最好选用精度高、稳定性好、旋转10圈左右的电位器,如果用半可变电阻,可变范围缩小,也可用普通可变电阻。

组装要点

使用C-MOS单稳态多谐振荡器,对触发输入波形要求较严,稍有突跳就会误动作,所以接线要尽量短,为了保险起见,还应加电容器C1。

应用说明

本电路可用于超声波信号处理,要获得1US以下的延迟,可用74LS221或74HC221取代4538B,定时电阻RT或VR降为数千欧姆。

在调整定时电路中,IC本身的传输延时会叠加,有时可用基准时间稍为滞后的办法解决。
来自 科创茶话

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