Ультразвуковые датчики

Ультразвук, под которым в общем случае понимают звук с частотой 40 кГц, имеет два применения в робототехнике: распознавание близости к объекту и измерение расстояния. При этом используются две схемы: генератора и приемника.

Схема генератора содержит осциллятор, построенный на двух логических элементах «НЕ-И». Выход каждого из этих вентилей связан с еще двумя элементами «НЕ-И», входы которых объединены для имитации логического элемента «НЕ». Сигнал на выходе одного из вентилей не совпадает по фазе ровно на 180° с выходным сигналом другого вентиля. Эти два сигнала подаются на кристалл ультразвукового передатчика. Благодаря несовпадению по фазе, они формируют двухтактный цикл, создающий четкий ультразвуковой сигнал.
У генератора присутствует управляющий вход от микроконтроллера PIC, который для активизации генератора переходит в состояние высокого уровня. Это позволяет микроконтроллеру формировать короткие импульсы ультразвука, которые отражаются обратно от объектов расстоянии одного-двух метров. Время, проходящее между излучением импульса и поступлением в приемник отраженного сигнала, измеряется микроконтроллером. При условии, что скорость звука немного превышает 330 м/с (в зависимости от температуры воздуха), полученное время используется для вычисления расстояния до объекта.
Если генератор используется только для распознавания приближения, а выходных каналов недостаточно, то генератор может работать непрерывно без подключения микроконтроллера на вход вентиля. Вместо этого с логическим элементом соединяются оба входа.

Схема приемника сложнее, поскольку содержит усилитель на двух транзисторах для усиления сигнала от кристалла приемника. Сигнал затем выпрямляется диодом для получения уровня выходного напряжения, падающего при получении ультразвука. Этот аналоговый сигнал подается на компаратор или АЦП микроконтроллера PIC.

Источник: qwedr.com