Þróun stafræns ultrasonic fjarlægðarmælis
Úthljóðsbylgjur dreifast á mismunandi hraða í lofttegundum, vökva og föstum efnum. Þeir hafa góða stefnumörkun, einbeittan orku, litla dempun við sendingu og sterka endurkastsgetu. Úthljóðsbylgjur geta breiðst út í stefnu á ákveðnum hraða og myndað endurkast þegar þær lenda í hindrunum. Með því að nota þennan eiginleika er hægt að reikna út raunverulega fjarlægð með því að mæla þann tíma sem það tekur fyrir úthljóðsbylgjur að koma aftur, þannig að ná snertilausri mælingu á fjarlægð hlutar. Ultrasonic svið er hratt, þægilegt og hefur ekki áhrif á þætti eins og ljós. Það er mikið notað í vatnsmælingar, mælingar á byggingarsvæði, staðsetningarvöktun á staðnum, uppgötvun hindrunar í ökutækjum til baka, uppgötvun og staðsetningu farsímavéla og önnur svið. Stafræni úthljóðsfjarlægðarmælirinn sem hannaður er í þessari grein telur klukkupúlsa tiltekins tíðniinntaks í teljarann á úthljóðstímanum fram og til baka og sýnir síðan samsvarandi mælingarfjarlægð.
Ultrasonic fjarlægðarmælir hringrás samsetning og vinnuregla
Úthljóðsfjarlægðarmælirinn er samsettur úr úthljóðsframleiðslurás, úthljóðsmóttökumagnararás og talningar- og skjárás.
Ultrasonic myndun hringrás
Tvöfaldur tímamælir EN556 (U2b) myndar einstöðugan kveikju. R6 og C6 mynda mismunarás og hlutverk hennar er: þegar ýtt er á hnapp S2 verður lága stigið að jákvæðum og neikvæðum hámarkspúls og neikvæður hámarkspúls fæst í gegnum VD1, sem kallar á snúning á einstöðuga kveikjunni. Hátt stig einstöðugs flipúttaks endist í um það bil 1ms, það er tw≈1.1R5C5≈1ms. EN556 (U2n) myndar fjölvibrator með sveiflutíðni f1=1/T1≈1/{0.7[(R1+R2)+2(R{{22 }}R4)]C3≈40kHz. Oscillator sveiflunni er stjórnað af einstöðugu flip-flop úttaksstigi. Þegar einstöðugi kveikjan gefur frá sér háu stigi, sveiflast fjölvibratorinn og pinni 5 á EN556 gefur frá sér um 40 rétthyrndum púlsum með tíðninni 40kHz og um 50% vinnulotu. Með hliðsjón af því að fjölvibratorinn er óstöðugur á ræsingarstigi er hann hannaður til að gefa út fleiri m púls. Ef fjöldi úttakspúlsa er of lítill verður losunarstyrkur lítill og mælingarfjarlægðin stutt. Rakaskynjari, , rafhitunarrör úr ryðfríu stáli PT100 skynjari, , hitari úr steyptu áli, segulloka fyrir hitaspóluvökva. Hins vegar er fjöldi púlsanna of mikill og losunartíminn langur. Þegar fjarlægðin að mælda hlutnum er nálægt hefur púlslestin ekki verið send að fullu, sem veldur því að bergmálið sem myndast af púlsinum sem sendur er fyrst mun ná til móttökuenda, sem hefur áhrif á fjarlægðarniðurstöðurnar og veldur því að blinda fjarlægðarsvæðið eykst. U1a~U1e af 74HC04 (U1) myndar úthljóðspúlsdrifrás, sem getur aukið amplitude púlsspennunnar sem knýr úthljóðssendingarnemann, framkvæmt í raun raf-/hljóðumbreytingu, aukið getu til að senda úthljóðsbylgjur og aukið mælingu fjarlægð. Einni leið 40kHz púlslestarinnar er snúið í gegnum U1a, og síðan snúið í gegnum inverterinn sem er samhliða tengdur milli U1b og U1e; hinni leiðinni er snúið í gegnum inverterinn sem er samhliða tengdur milli U1c og U1d.
