تعداد صفحات : 53 صفحه -
قالب بندی : word
فاصله سنج مافوق صوت ( اولتراسونیک ) به کمک میکرو کنترلر PIC
فاصله سنج معرفی شده در این بخش از میکروکنترلر PIC16f873 استفاده میکند . فرکانس مافوق صوت مورد استفاده حدود KHz 40 است . در فاصله سنج معرفی شده ، ویژگی های زیر از PIC مورد استفاده قرار گرفته است :
- واقع نگار[2] : مدت زمانی که پس از ارسال موج اولتراسونیک ، طول می کشد که موج پس از برخورد به شی مورد نظر باز گردد ، اندازه گیری می شود .
- مبدل A/D : سرعت انتشار صوت با دما تغییر می کند . از یک مبدل A/D برای اصلاح مقدار نمایش داده شده استفاده می شود .
فاصله سنج مافوق صوت ( اولتراسونیک ) ...
نمودار مداری فاصله سنج مافوق سوت
بررسی مدار
- مدار گیرنده : مدار گیرنده تقریباً مانند مدار گیرنده فاصله سنج های مافوق صوت بدون میکرو کنترلر می باشد .
سیگنال اولتراسونیک ( مافوق صوت ) که به وسیله حس گر ( سنسور ) دریافت می شود ، طبقه اول آن را 100 برابر ( db 40 ) و طبقه دوم آن را 10 برابر ( db 20 ( می کند . معمولاً از منبع تغذیه دوبل ( مثبت و منفی ) برای تقویت کننده های عملیاتی استفاده میشود. اما در اینجا تنها از یک منبع V 9 + برای تغذ یه آنها استفاده شده است . بنابراین به ورودی مثبت تقویت کننده های عملیاتی ، نصف ولتاژ تغذیه به عنوان ولتاژ بایاس اعمال می شود . بنابراین سیگنال جریان متناوب میتواند براساس ولتاژ مرکزی V 5/4 تقویت شود . هنگامی که تقویت کننده های عملیاتی دارای فید بک منفی هستند ، ولتاژ ورودی پایه مثبت و منفی آنها تقریباً باهم برابرند . این حالت را زمین مجازی می نامند . بنابراین ، با وجود ولتاژ بایاس ، طرف مثبت و منفی سیگنال جریان متناوب به طور یکسان تقویت می شود . اگر از ولتاژ بایاس استفاده نشود ، سیگنال جریان متناوب دچار اعوجاج[3] می گردد . از این روش ، هنگامی که تقویت کننده عملیاتی ( Op – amp ) از منبع دوبل به جای یک منبع تکی ، تغذیه می شود استفاده می گردد .
- مدار آشکار ساز
آشکار سازی با آشکار کردن سیگنال مافوق صوت دریافتی انجام می گیرد . این کار به وسیله یکسو کننده نیم موج که از دیود ها ی مسدود کننده شاتکی [4] استفاده می کند ، انجام میشود.
شکل 1 مدار تقویت سیگنال شکل 2
باوجود به دامنه سیگنال آشکار شده ، یک ولتاژ DC در دوسر خازن خروجی مدار ظاهر خواهد شد. از دیودهای مسدود کننده شاتکی استفاده شده است زیرا مشخصه فرکانس بالای آنها مناسب می باشد .
- آشکار ساز سیگنال
این مدار ، سیگنال اولتراسونیک برگشتی از شی مورد نظر را آشکار می کند . خروجی مدار آشکارساز به کمک مقایسه کننده آشکار میشود . در مدار شکل (3) تقویت کننده عملیاتی که با یک منبع تغذیه می شود به عنوان مقایسه کننده به کار رفته است . تقویت کننده عملیاتی اختلاف بین پایه ورودی مثبت و منفی خود را تقویت کرده و در خروجی ظاهر می سازد . درحالتی که تقویت کننده عملیاتی دارای فید بک منفی نمی باشد ، خروجی با یک ولتاژ ورودی کوچک به حالت اشباع می رود . ضریب تقویت کننده های عملیاتی در حالت بدون فید بک معمولاً از 10000 بزرگتر است . بنابراین هنگامی که ورودی مثبت به مقدار ناچیزی از ورودی منفی بیشتر میشود ، اختلاف بین دو ورودی بیش از 10000 بار تقویت میشود و ولتاژ خروجی تقریباً برابر ولتاژ تغذیه خواهد شد . این وضعیت ، حالت اشباع می باشد . برعکس هنگامی که ورودی مثبت به مقدار ناچیزی از ورودی منفی کمتر می گردد ، اختلاف بین دو ورودی در این حالت نیز بیش از 10000 برابر تقویت می شود و ولتاژ خروجی تقریباً صفر میشود . این وضعیت را حالت OFF میگویند . این نوع عملکرد همانند عملکرد یک مقایسه کننده می باشد . البته با توجه به آن که مدار داخلی مقایسه کننده متفاوت از تقویت کننده تفاضلی به کار رود . در این مدار ، خروجی مدار آشکار ساز به ورددی مثبت آشکار ساز سیگنال وصل و به ورودی منقفی آشکار ساز سیگنال ، یک ولتاژ ثابت اعمال میشود: ولتاژ ثابت پایه منفی :
بنابراین ، هنگامی که سیگنال مافوق صوت یکسو شده از V 0.4 بیشتر میشود ، خروجی آشکارساز سیگنال برابر یک ( تقریباً V 9 ( خواهد شد . این خروجی به وسیله مقاومت کاهش پیدا کرده تا با ولتاژهای استاندارد TTL ( 0 تا V 5) برای اعمال به ورودی مدار نگهدارنده سیگنال ( signal holding circuit ) سازگار گردد .
- مدار نگهدارنده سیگنال (signal holding circuit )
شکل (4) مدار نگهدارنده سیگنال آشکار شده را نشان می دهد .
این مدار از یک فیلیپ فلاپ SR تشکیل شده است .
آشکار ساز به گونه ای ساخته شده است که در زمان ثابت ( حدود 5/1 میلی ثانیه ) پس از ارسال پالس انتقال [5] عمل نمیکند تا از آشکار سازی اشتباه [6] که ناشی از تأثیر پالس انتقال است جلوگیری شود. این عملیات به وسیله ی نرم افزار PIC کنترل می شود .
هنگامی که از ویژگی واقع نگار [7] PIC استفاده می شود ، این مدار ضروری نمی باشد . عملیات واقع نگار به وسیله ی تغییر ورودی واقع نگار در یک مرحله انجام می شود . علت استفاده از آن در این پروژه ، تأیید عملیات آشکار سازی سیگنال در زمان آشکار سازی سیگنال منعکس شده یا برگشتی ( حدود 65 میلی ثانیه ) می باشد . هنگام ارسال پالس مافوق صوت بعدی ، خروجی این مدار آزمایش می شود و در صورتی که صفر باشد ، اعلام خطا انجام می شود زیرا سیگنال منعکس شده یا برگشتی نمیتواند آشکار گردد.
- مدار فرستنده
از معکوس کننده (NOT) برای راه اندازی حس گر اولتراسونیک استفاده شده است . دو معکوس کننده باهم موازی شده اند تا توان الکتریکی انتقال افزایش یابد . فاز و ولتاژ به سر مثبت اعمال می شود و سر منفی حس گر 180 درجه اختلاف فاز دارد . از آنجا که جریان dc به وسیله ی خازن حذف می شود ، حدود دو برابر ولتاژ خروجی معکوس کننده به حس گر اعمال خواهد شد . ولتاژ منبع تغذیه این مدار راه انداز حدود V 9 + است . این ولتاژ به وسیله ی تثبیت کننده به ولتاژ کار ( V PIC 5 +) برای کنترل کردن تبدیل میشود . از آنجا که معکوس کننده ها از نوع CMOS هستند ، می توان قطع و وصل ) ON/OFF ) را در سرعت های نسبتاً بالا انجام داد.
- مدار نمایشگر LED هفت قسمتی
نمایشگر مدار3 رقمی است.نمایشگر ها به وسیله ی نرم افزار PCI و به روش جاروب (اسکن ) کردن روشن می شوند به گونه ای که در هر لحظه از زمان تنها یک نمایشگر روشن است . از آنجا که در این مدار ، هرگاه پایه ی PCI صفر شود ، نمایشگر روشن خواهد شد ، بنابراین از نمایشگرهای آند مشترک استفاده شده است . در نوع آند مشترک پایه مثبت ( آند ) دیودهای LED در داخل به هم وصل شده اند . برای روشن شدن هر یک از LED های نمایشگر هفت قسمتی باید کاتد آن را همانند شکل (7) صفر کرد .
دانلود تحقیق فاصله سنج مافوق صوت ( اولتراسونیک ) به کمک میکرو کنترلر PIC
