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40kHZ 超声波发射、接收电路图集

 杜铭源 2014-08-14

40HZ超声波智能测距模块

超声波测距是基于超声波发射原理,在1秒内发出数个超声波,然后接收它的回波,由于声波在空气中的传送速度较慢,利用发、收过程中产生的时间差,就可以计算出前方物体离电路的实际距离。



本产品程序中加入了三段距离的检测功能,这样,在物体离电路的距离达到某数值时,电路会输出控制信号,并可以驱动外部负载,所以电路可以被应用于自动门,液位检测,数量统计安防产品,机器人传感等场合。

电路的输入电压:9-15V,极限值7-18V,只是在15V以上时,由于稳压器7805上的压差较大,发热量大些,并不妨碍电路正常工作


电路的工作电流见下表,供参考:

输入电压

工作电流

显示去掉的工作电流

8V

40mA

24 mA

12V

45 mA

28 mA

15V

48 mA

31 mA

18V

50 mA

34 mA


电路上有三个功能设定键:其中:“sheding”键为功能转换,“+”按一下,数字增加一个,按住不放,数字连续增加;“-”按一下,数字减少一个,按住不放,数字连续减少;

功能设定过程:

一、 盲区设定:按一下“sheding”显示“□□□”之后转为数字0.10,即目前盲区为0.1米,按动“+”增加到所需的盲区距离,一般不用改动,盲区即为某距离内不识别物体的区域,在某些环境中很有作用;
二、 近距离设定:再按一下“sheding”,显示“AAA”之后转为数字,可按“+”“-”设定近距离检测数值,单位:米,最小距离0.1米;
三、 中距离设定:再按一下“sheding”显示“BBB”之后转为数字,可按“+”“-”设定中距离检测数值,单位:米,最小距离0.1米;
四、 远距离设定:再按动“sheding”显示“CCC” 之后转为数字,可按“+”“-”设定远距离检测数值,单位:米,最大距离9.99米;
五、 输出延时设定:本电路给出了一组定时器电路,在动作后,可延时一段时间,以方便用户使用,在完成距离设定后,再按一下“sheding”显示“---”之后转为数字,这时,可按“+”“-”设定时间,单位:秒,最长延时为999秒;

注意:

1、 功能设定一旦进入,不能直接退出,只能连续按“sheding”键回到正常显示状态,电路方开始正常工作;
2、 进行距离设定时,必须遵循“近〈 中〈 远”的原则,否则电路会拒绝设定;
3、 最远距离“CCC”出厂时均被设定为9.99米,此距离作为最远距离段的检测,同时,也会影响到整个电路的检测灵敏度,即最大距离,当其被设定为2米时,最大显示距离只能到3米左右,不会到9米左右,这是电路内部设定的抗干扰措施,在电路中设置有外部存储器和看门狗电路,可以保证设置后的数据保持和防止电路出现检测异常。

应用技巧:

由于本电路的灵敏度很高,且易受周围,尤其是检测目标附近的物体影响会造成声波反射,使电路检测数值不正确,这时可用以下两种方法解决:

一、 调整电路探头的方向,使其正对被检测物体;
二、 调整灵敏度,在电路上有一只蓝色的可调电位器,将其顺时针调灵敏度降低,逆时针调灵敏度升高,将灵敏度降低会有很大的效果,它会降低周围物体的反射能量,但同时会带来最大检测距离降低的后果,电路在检测不到信号时,会显示NO。

输出电路

针对三段距离的检测,本电路给出了三组共六个输出端子,每一组有2个状态相反的输出,可满足大多数用户的需要,每组输出可驱动200mA,电路内部已接有续流二极管,可直推继电器。

输出电路的示意图见下图,采用ULN2003A专用驱动集成电路:

电压:9-18V 板上有三个设定键:“+”:按一下为增加,按动则连续增加。“-”:按一下为减少,按动则连续减少。

“设定”:

1、 按一下显示“口”之后为数字。盲区设定,电路在盲区内不动作;当要求近距离不动作时, 则可将其设定为盲区。

2、 再按一下显示“A”,之后为数字。近距离设定:当检测距离小于该设定时,有输出信号。

3、 再按一下显示“B”,之后为数字。中距离设定当检测距离小于该设定时,有输出信号。

4、 再按一下显示“C”,之后为数字。远距离设定当检测距离小于该设定时,有输出信号。

5、 再按一下显示“……”之后为数字。输出延时设定,单位秒,初始状态为“0”秒。

6、 再按一下正常测距,并显示实际距离。注意: 距离设定时,必须遵循“近<中<远”的原则.


40kHZ 超声波发射、接收电路图集


40kHZ
超声波发射电路之一,由F1~F3三门振荡器在F3的输出为40kHZ方波,工作频率主要由C1R1RP决定,用RP可调电阻来调节频率。 F3的输出激励换能器T40-16的一端和反向器F4F4输出激励换能器T40-16的另一端,因此,加入F4使激励电压提高了一倍。电容C3C2平衡F3F4的输出,使波形稳定。电路中反向器F1~F4CC4069六反向器中的四个反向器,剩余两个不用(输入端应接地)。电源用9V叠层电池。测量F3输出频率应为40kHZ±2kHZ,否则应调节RP。发射超声波信号大于8m

 40kHZ超声波发射电路(1) 


40kHZ超声波发射电路之二,电路中晶体管VT1VT2组成强反馈稳频振荡器,振荡频率等于超声波换能器T40-16的共振频率。T40-16是反馈耦合元件,对于电路来说又是输出换能器。T40-16两端的振荡波形近似于方波,电压振幅接近电源电压。S是电源开关,按一下S,便能驱动T40-16发射出一串40kHZ超声波信号。电路工作电压9V,工作电流约25mA。发射超声波信号大于8m。电路不需调试即可工作。
 

40kHZ超声波发射电路(2)

 

VT1

40kHZ超声波发射电路(3)

 

 

40kHZ
超声波发射电路之四,它主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能,通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。其中门YF1与门YF2组成可控振荡器,当 S按下时,振荡器起振,调整RP改变振荡频率,应为40kHZ。振荡信号分别控制由YF4YF3组成的差相驱动器工作,当YF3输出高电平时,YF4一定输出低电平;YF3输出低电平时,YF4输出高电平。此电平控制T40-16换能器发出40kHZ超声波。电路中YF1~YF4采用高速CMOS电路 74HC00四与非门电路,该电路特点是输出驱动电流大(大于15mA),效率高等。电路工作电压9V,工作电流大于35mA,发射超声波信号大于 10m

  40kHZ超声波发射电路(4)
 



40kHZ超声波发射电路之五,由LM555时基电路及外围元件构成40kHZ多谐振荡器电路,调节电阻器RP阻值,可以改变振荡频率。由LM5553脚输出端驱动超声波换能器T40 -16,使之发射出超声波信号。电路简单易制。电路工作电压9V,工作电流40~50mA。发射超声波信号大于8mLM555可用NE555直接替代,效果一样。

40kHZ超声波发射电路(5) 
 

 
40kHZ超声波发射电路(6)

 
 
 
由于单稳态接收机无记忆功能,所以不能用在家用电器的开与关中,适用面不宽。是一种双稳态超声波接收机电路,它的前级电路同图2-186电路完全一样,只是执行电路不同。

电路中,由VT5VT6及相关辅助元件构成双稳态电路,当VT4每导通一次(发射机工作一次),触发信号经C7C8向双稳电路送进一个触发脉冲, VT5VT6状态翻转一次,当VT6从截止状态转变成导通状态时,VD5截止,VT7截止,继电器K释放;当再来一个触发信号时,VT6由导通转变为截止状态,VD5导通,VT7导通,继电器K吸合......由于增加了双稳电路,使之用于电灯、电扇、电视等电器遥控成为现实。调试时,在a点与+6V(电源)之间用导线快速短路一下后松开,继电器应吸合(或释放),再短路一下松开,继电器应释放(或吸合),如果继电器无反应,请检查双稳电路元件焊接质量和元件参数。一般情况下一次即可成功。

 双稳态超声波接收机电路
 


单稳式超声波接收器电路原理图,超声波换能器R40-16谐振频率为40kHZ,经R40-16选频后,将40kHZ以外的干扰信号衰减,只有谐振于40kHZ的有用信号(发射机信号)送入VT1~VT3组成的高通放大器放大,经C5VD1检出直流分量,控制VT4VT5组成的电子开关带动继电器K工作。由于该电路仅作单路信号放大,当发射机每发射一次超声波信号时,接收机的继电器吸合一次(吸合时间同发射机发射信号时间相同),无记忆保持功能。可用作无线遥控摄象机快门控制、儿童玩具控制、窗帘控制等。电路中VT1β≥200VT2β≥150,其他元件自定。电路不需调试即可工作。如灵敏度和抗干扰不够,可检查三极管的β值与电容C4的容量是否偏差太大。经实测,配合相应的发射机,遥控距离可达8m以上。在室内因墙壁反射,故没有方向性。电路工作电压3V,静态电流小于 10mA

单稳式超声波接收器电路

 模块T40-16  

 
 
 

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