可識(shí)別超聲波回波時(shí)間的延遲脈沖發(fā)生電路

電路的功能

在處理超聲波的反射信號(hào)時(shí)，為了作到只有特定的反射距離才有效，讓反射時(shí)間與發(fā)送信號(hào)時(shí)間有一定的延遲，然后產(chǎn)生門脈沖，用門脈沖與反射波相“與”，取出反射波信號(hào)。反射物質(zhì)的距離改變時(shí)，反射波到達(dá)的時(shí)間也跟著改變。設(shè)定門脈沖寬度，使之進(jìn)行寬口檢測(cè)，便可將反射波作為報(bào)警輸出。

電路工作原理

聲波的傳播速度為340M/S，假定聲波往返距離為2M~20M，延遲時(shí)間則為5.88~58.8MS。如果窗口寬度為10CM~1M，門脈沖寬度PW約為300US~3MS。

延時(shí)定時(shí)器IC也可用555，但本電路選用了4000系列的C-MOS（4538B）IC，目的在于使電路簡(jiǎn)化。定時(shí)時(shí)間T計(jì)算簡(jiǎn)便，可用T=公式，與電源電壓VDD無(wú)關(guān)。

觸發(fā)信號(hào)使晶體管TT1在觸發(fā)脈沖的上升邊導(dǎo)通，延時(shí)定時(shí)器開始定時(shí)，脈沖寬度PD根據(jù)PD=C2（R4+VR1）公式求出，可在4.7MS~51.7MS范圍內(nèi)變化。

定時(shí)結(jié)束，Q輸出由“L”電平變?yōu)椤癏”電平，觸發(fā)下一級(jí)定時(shí)電路。4538B可以自由選擇觸發(fā)脈沖的極性，可直接耦合，此外，因?yàn)槭褂昧薈-MOS IC，可以設(shè)定長(zhǎng)延遲時(shí)間。

窗口脈沖寬度PW用PW=C3（R5+VR2）公式計(jì)算，可在300US~3.6MS范圍內(nèi)變化。

觸發(fā)脈沖經(jīng)過(guò)晶體管電路輸入，是因?yàn)橛|發(fā)信號(hào)電平有可能超過(guò)5V邏輯電平。如果產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的振蕩電路也在5V邏輯電平下工作，可把振蕩電路輸出直接接在A或B輸入端。

元件選擇

只要是小信號(hào)用的硅NPN晶體管基本上都適用于本電路。由于4000系列C-MOS單穩(wěn)態(tài)多諧振振蕩器4528B存在定時(shí)時(shí)間計(jì)算方法不同和精度不高等問(wèn)題，本電路沒(méi)有采用，用了4538B。

電容器C2、C3必須選用溫度特性好的產(chǎn)品，如薄膜電容。正負(fù)5%誤差的產(chǎn)品比較便宜，應(yīng)根據(jù)使用情況選擇R4、R5的精度。

可變電阻最好選用精度高、穩(wěn)定性好、旋轉(zhuǎn)10圈左右的電位器，如果用半可變電阻，可變范圍縮小，也可用普通可變電阻。

組裝要點(diǎn)

使用C-MOS單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，對(duì)觸發(fā)輸入波形要求較嚴(yán)，稍有突跳就會(huì)誤動(dòng)作，所以接線要盡量短，為了保險(xiǎn)起見，還應(yīng)加電容器C1。

應(yīng)用說(shuō)明

本電路可用于超聲波信號(hào)處理，要獲得1US以下的延遲，可用74LS221或74HC221取代4538B，定時(shí)電阻RT或VR降為數(shù)千歐姆。

在調(diào)整定時(shí)電路中，IC本身的傳輸延時(shí)會(huì)疊加，有時(shí)可用基準(zhǔn)時(shí)間稍為滯后的辦法解決。