超聲波電路設計

『壹』 崔老師你好，我想做一個超聲的實驗，必須要完成，想問你一個關於超聲波換能器驅動相關的電路問題。

這個示波器抄可真漂亮，不過這上面顯示的不是1個波吧？而是很多個200KHz方波在疊一起的吧？但我看不到那些小的方波，但願是這樣吧。
上面的電路，可以驅動200KHz換能器，但為什麼這么設計，有些奇怪，這是參考國外的電路么？
對於L2的選擇，調整它的電感量，讓C點的波形接近正弦波即可。
對於阻抗的匹配，R9最好等於120R，或者換成一個電感；
C13才100nF恐怕不夠，最好再增加一個100uF；
Vout處要串聯一個電阻，不然這個發射電路會對Vcc造成很大的干擾，影響整體穩定性；
Q1的參數我沒查，暫且當它好用吧。
另外從示波器上看，C和D的靜態電壓不對啊，換能器還沒接上吧？

『貳』 超聲波發射電路原理以及組成部分,謝謝!

摘要超聲波測距器，可以應用於汽車倒車、建築施工工地以及一些工業現場的位置監控，也可用於如液位、井深、管道長度的測量等場合。要求測量范圍在0.10-5.00m，測量精度1cm，測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩定地顯示測量結果。由於超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用於距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易於做到實時控制，並且在測量精度方面能達到工業實用的要求，因此在移動機器人的研製上也得到了廣泛的應用。 關鍵詞 單片機AT82S51超聲波感測器測量距離 一、設計要求 設計一個超聲波測距器，可以應用於汽車倒車、建築施工工地以及一些工業現場的位置監控，也可用於如液位、井深、管道長度的測量等場合。要求測量范圍在0.10-3.00m，測量精度1cm，測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩定地顯示測量結果。 二、設計思路 超聲波感測器及其測距原理 超聲波是指頻率高於20KHz的機械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波感測器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波感測器有發送器和接收器，但一個超聲波感測器也可具有發送和接收聲波的雙重作用。超聲波感測器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超聲波的時候，將電能轉換，發射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。 超聲波測距的原理一般採用渡越時間法TOF（timeofflight）。首先測出超聲波從發射到遇到障礙物返回所經歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離 測量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用於高精度的中長距離測量。因為超聲波在標准空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機負責計時，單片機使用12.0M晶振，所以此系統的測量精度理論上可以達到毫米級。 由於超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播距離遠，因而超聲波可以用於距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，並且在測量精度方面也能達到要求。 超聲波發生器可以分為兩類：一類是用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波。本課題屬於近距離測量，可以採用常用的壓電式超聲波換能器來實現。 根據設計要求並綜合各方面因素，可以採用AT89S51單片機作為主控制器，用動態掃描法實現LED數字顯示，超聲波驅動信號用單片機的定時器完成，超聲波測距器的系統框圖如下圖所示： 超聲波測距器系統設計框圖 三、系統組成 硬體部分 主要由單片機系統及顯示電路、超聲波發射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。採用AT89S51來實現對CX20106A紅外接收晶元和TCT40-10系列超聲波轉換模塊的控制。單片機通過P1.0引腳經反相器來控制超聲波的發送，然後單片機不停的檢測INT0引腳，當INT0引腳的電平由高電平變為低電平時就認為超聲波已經返回。計數器所計的數據就是超聲波所經歷的時間，通過換算就可以得到感測器與障礙物之間的距離。 軟體部分 主要由主程序、超聲波發生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序等部分。 四、系統硬體電路設計 1.單片機系統及顯示電路 單片機採用89S51或其兼容系列。採用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩定的時鍾頻率，減小測量誤差。單片機用P1.0埠輸出超聲波轉化器所需的40KHz方波信號，利用外中斷0口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號。顯示電路採用簡單實用的4位共陽LED數碼管，段碼用74LS244驅動，位碼用PNP三極體驅動。單片機系統及顯示電路如下圖所示 單片機及顯示電路原理圖 2.超聲波發射電路原理圖參考期刊如圖所示： 超聲波發射電路原理圖 壓電超聲波轉換器的功能：利用壓電晶體諧振工作。內部結構上圖所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等於壓電晶片的固有振盪頻率時，壓電晶片將會發生共振，並帶動共振板振動產生超聲波，這時它就是一超聲波發生器;如沒加電壓，當共振板接受到超聲波時，將壓迫壓電振盪器作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接受轉換器。超聲波發射轉換器與接受轉換器其結構稍有不同。 3.超聲波檢測接受電路 參考紅外轉化接收期刊的電路採用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用晶元，常用於電視機紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。實驗證明其具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。適當改變C4的大小，可改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。 超聲波接收電路圖 五、系統程序設計 超聲波測距軟體設計主要由主程序，超聲波發射子程序，超聲波接受中斷程序及顯示子程序組成。下面對超聲波測距器的演算法，主程序，超聲波發射子程序和超聲波接受中斷程序逐一介紹。 1．超聲波測距器的演算法設計 下圖示意了超聲波測距的原理，即超聲波發生器T在某一時刻發出的一個超聲波信號，當超聲波遇到被測物體後反射回來，就被超聲波接收器R所接受。這樣只要計算出發生信號到接受返回信號所用的時間，就可算出超聲波發生器與反射物體的距離。 距離計算公式：d=s/2=(c*t)/2 *d為被測物與測距器的距離，s為聲波的來迴路程，c為聲速，t為聲波來回所用的時間 聲速c與溫度有關，如溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償的方法加以校正。聲速確定後，只要測得超聲波往返時間，即可求得距離。在系統加入溫度感測器來監測環境溫度，可進行溫度被償。這里可以用DS18B20測量環境溫度，根據不同的環境溫度確定一聲速提高測距的穩定性。為了增強系統的可靠性，應在軟硬體上採用抗干擾措施。 不同溫度下的超聲波聲速表 溫度/ -30 -20 -10 0 10 20 30 100 聲速c(m/s) 313 319 325 323 338 344 349 386 2．主程序 主程序首先對系統環境初始化，設置定時器T0工作模式為16位的定時計數器模式，置位總中斷允許位EA並給顯示埠P0和P2清0。然後調用超聲波發生子程序送出一個超聲波脈沖，為避免超聲波從發射器直接傳送到接收器引起的直接波觸發，需延遲0.1ms(這也就是測距器會有一個最小可測距離的原因)後，才打開外中斷0接收返回的超聲波信號。由於採用12MHz的晶振，機器周期為1us,當主程序檢測到接收成功的標志位後，將計數器T0中的數（即超聲波來回所用的時間）按下式計算即可測得被測物體與測距儀之間的距離,設計時取20℃時的聲速為344m/s則有： d=(C*T0)/2=172T0/10000cm（其中T0為計數器T0的計數值） 測出距離後結果將以十進制BCD碼方式LED,然後再發超聲波脈沖重復測量過程。主程序框圖如下 3.超聲波發生子程序和超聲波接收中斷程序 超聲波發生子程序的作用是通過P1.0埠發送2個左右的超聲波信號頻率約40KHz的方波，脈沖寬度為12us左右，同時把計數器T0打開進行計時。超聲波測距器主程序利用外中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（INT0引腳出現低電平)，立即進入中斷程序。進入該中斷後就立即關閉計時器T0停止計時，並將測距成功標志字賦值1。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器T0溢出中斷將外中斷0關閉，並將測距成功標志字賦值2以表示此次測距不成功。 六．軟硬體調試及性能 超聲波測距儀的製作和調試，其中超聲波發射和接收採用Φ15的超聲波換能器TCT40-10F1（T發射）和TCT40-10S1（R接收），中心頻率為40kHz，安裝時應保持兩換能器中心軸線平行並相距4～8cm，其餘元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據測量范圍要求不同，可適當調整與接收換能器並接的濾波電容C4的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。 硬體電路製作完成並調試好後，便可將程序編譯好下載到單片機試運行。根據實際情況可以修改超聲波發生子程序每次發送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時間，以適應不同距離的測量需要。根據所設計的電路參數和程序，測距儀能測的范圍為0.07～5.5m，測距儀最大誤差不超過1cm。系統調試完後應對測量誤差和重復一致性進行多次實驗分析，不斷優化系統使其達到實際使用的測量要求。 後續工作需實驗後才能驗證 根據參考電路和集成的電路器件測距范圍有限10m以內為好。 http://www.chuandong.com/cdbbs/2008-12/17/081217A9D4D0217.html希望對你有幫助！

『叄』 求高手幫忙分析超聲波發射電路，謝謝啦 ，需要詳細的解釋工作原理。（T0輸入40KHZ方波信號）

這又是一個偏門的用法，MAX232畢竟不是干這個用的，不過這也是用5V電源驅動超聲波探頭的一個很巧妙的方案。
MAX232是個TTL-RS232電平轉換IC，它內部有電荷泵，可以吧5V電源電壓變成±10v~±15v，並以此電壓輸出信號。這個電路是典型的RS232工作電路，只是輸出接了個超聲波感測器，把MCU輸出的TTL信號（0-5V）轉換為±15v輸出了。
超聲波感測器一般是壓電陶瓷材料，容性器件，驅動電壓較高、電流較小。用5V直接驅動效果是很差的，這個電路的設計者用MAX232升壓，達到提升驅動電壓的目的是個很巧妙也是很偏門的做法，學習學習可以（我也學習了），但正規產品要謹慎使用呵呵。

『肆』 超聲波感測器驅動電路如何設計

40kHZ超聲波發射電路之四，它主要由四與非門電路CC4011完成振盪及驅動功能，通過超聲換能器T40-16輻射出超聲波去控制接收機。其中門YF1與門YF2組成可控振盪器，當S按下時，振盪器起振，調整RP改變振盪頻率，應為40kHZ。振盪信號分別控制由YF4、YF3組成的差相驅動器工作，當YF3輸出高電平時，YF4一定輸出低電平；YF3輸出低電平時，YF4輸出高電平。此電平控制T40-16換能器發出40kHZ超聲波。電路中YF1~YF4採用高速CMOS電路74HC00四與非門電路，該電路特點是輸出驅動電流大（大於15mA），效率高等。電路工作電壓9V，工作電流大於35mA，發射超聲波信號大於10m。

『伍』 中高功率超聲波產生電路的設計

大功率的超聲波焊接需要的是一個能夠實現大功率放大的功率放大電路大功率超聲波發射電路主要採用橋式開關功率放大器是因為其實現起來簡單、穩定、可靠。橋式開關功率放大器可分為半橋和全橋兩種。為減少高頻工作條件下場效應管的開關損耗,大功率超聲驅動電路採用帶輔助網路的全橋開關放大器[5].初步設計電路如圖

此電路結構解決了傳統零電壓開關(zvs)PWM電路變壓器漏感小且滯後橋臂難於實現ZVS的問題。同時根據電流增強原理此電路結構可在任意負載和輸入電壓范圍內實現零電壓開關大大減少了占空比丟失。 值得注意的是在每個場效應管上反向並聯一個二極體這是由於場效應管結構本身形成一個寄生二極體【6】未畫出它與場效應管構成一個不可分割的整體。但由於這個寄生二極體的反向擊穿電壓很小當負載電路迴流時二極體就會被擊穿導致場效應管失效因此為了避免這種現象的發生在場效應管上反向並聯一個反向擊穿電壓較大的二極體這樣可以保證場效應管的寄生二極體不被擊穿從而保證場效應管的正常工作。這個二極體的型號可選為MUR3020PT或FR系列快速二極體主要起保護作用要求不被擊穿即可

『陸』 簡易超聲波蜂鳴器的製作方法

以下例子僅供參考：

1. 簡易超聲波發生器電路

作者：yangzh

超聲波發生器電路圖圖解。

，大牛勿噴哈.........