Étape 3: Examiner les schémas afin de vous familiariser avec la conception de télémètre
Conception de l’émetteur
L’émetteur d’ultrasons est un circuit d’oscillateur astable 555 simple avec une fréquence de 40KHz et un cycle de près de 50 % (c'est-à-dire les sortie d’ondes carrées). J’ai utilisé la topologie du circuit recommandée dans la fiche technique pour un oscillateur astable. Aucun sens de « réinventer la roue » quand un circuit parfaitement bon est fourni par le fabricant.
L’oscillateur est sous tension et hors tension via le collecteur commun Q1 qui est relié à la 555 réinitialiser pin. Une haute active sur la base de Q1 apporte la puce 555 minuterie en courses reset et oscillation. Une faible tension sur Q1 tire vers le bas de la broche de 555 reset dans R2 et oscillation s’arrête. Q1, isole la logique de contrôle du courant de reset 555 timer et assure la remise à zéro tension sera inférieure à la valeur nominale 500mV à la feuille de données que la goupille de TE tombe en dessous de 1V. L’oscillateur à 555 ne nécessite pas la tige de tension de commande (broche 5) donc il est contourné à terre par l’intermédiaire de C1 comme recommandé dans la feuille de données.
Selon la fiche technique: IC 555, deux formules déterminent la fréquence d’oscillation et le facteur de marche de la sortie de l’émetteur :
Fréquence = 1 / (0,693 * (R4 + 2 * (R5 + R6)) * C2)
Coefficient = (R5 + R6) / (R4 + 2 * (R5 + R6))
L’équation de cycle de service indique que pour une sortie proche de 50 % marche/arrêt ratio, la valeur de R4 doit être très faible par rapport à la valeur combinée de R5 et R6. Cependant, parce que la goupille de décharge sera faible à décharge C2, la valeur de R4 ne peut pas être assez basses pour cause le 555 IC à dépasser sa dissipation de puissance maximale. La fiche technique donne des indications sur la saturation de broche recommandée décharge actuelle (entre 4.5mA et 15mA). Un courant de saturation de décharge de 5mA a été choisi afin qu’une résistance de 1K communs pourrait être utilisée pour R4 (c.-à-d. 5V/5mA = 1K Ohms).
Dans cette configuration de circuit le plus que le rapport cyclique peut être pratiquement est d’environ 49 %, alors que la valeur est utilisée comme point de départ pour la détermination de la valeur de R5 et R6.
Réarrangeant l’équation rapport cyclique à résoudre pour la combinaison de R5 et R6 résultats dans :
R5 + R6 = R4 / ((1 / DutyCycle)-2).
Notez que dans l’équation ci-dessus que le dénominateur se traduit par une singularité à rapport cyclique de 50 %.
Substituer les valeurs connues : rapport cyclique = 0,49, R4 = 1000 Ohms
R5 + R6 = 1000 / ((1 / 0.49)-2) = 24 500 Ohms
Maintenant pour vérifier si la résistance ci-dessus peut être utilisée avec une valeur de condensateur standard.
Réarrangeant l’équation de fréquence à résoudre pour C2 se traduit par :
C2 = 1 / (F * 1.386 * (R5 + R6))
Substituer les valeurs connues: F = 40 000 Hz, R5 + R6 = 24 500 Ohms
C2 = 1 / (40000 * 1.386 * 24500) = 736pF
Je préfère utiliser des valeurs de condensateur de disque les plus courantes afin d’éviter des coûts potentiellement élevés et fournir des questions, donc pour ce modèle, j’ai arrondi à .001uF (aka 1000pF).
Maintenant qu’une valeur appropriée a été choisie pour C2, réarrangeant l’équation de fréquence pour ajuster la valeur de R5 + R6 entraîne :
R5 + R6 = 1 / (F * 1.386 * C2)
Substituer les valeurs connues: F = 40 000 KHz, C2 =.000000001 Farads
R5 + R6 = 1 / (40000 * 1.386 *.000000001) = 18 038 Ohms
En général, j’essaie de choisir une combinaison de valeurs pour R5 et R6 afin que la fréquence cible est obtenue lorsque le R6 est ajusté près de son milieu. Cela permet à beaucoup d’espace pour ajuster la fréquence de l’oscillateur vers le haut ou vers le bas selon les besoins. J’ai donc choisi une résistance de 12K Ohms pour R5 et un trimmer 10K pour R6. En ajustant la R6 pour environ 6 K Ohms, la désirée 18K Ohms est réalisé avec beaucoup d’espace pour ajuster une quasi exacte 40KHz.
Maintenant que des valeurs convenables pour R5, R6 et C2 ont été choisis, l’équation de facteur de marche standard peut servir à vérifier que le rapport cyclique désiré est près de 50 % :
Duty Cycle = (12000 Ohms + 6000 Ohms) / (1000 ohms + 2 * (12000 Ohms + 6000 Ohms)) = 48,6 %
Presque parfait ! La dernière étape consiste à ajouter un pilote à la sortie de IC 555.
La feuille de données IC 555 indique que la broche de sortie (broche 3) pouvez source et couler 200 ma de courant, mais pas à la SCR nominale appliquée à la puce. Afin d’obtenir le swing de tension plus élevé possible dans l’ensemble émetteur XT1, j’ai utilisé un émetteur commun Q2 en parallèle. Lorsque la sortie de IC 555 est faible, XT1 est conduit près de Vcc par l’intermédiaire de R7. Quand la sortie de IC 555 est élevé, Q2 shunts XT1 tension c' est à près de zéro de conduite. R7 limite le shunt de Vcc courant Q2 à 5mA tout en protégeant le XT1 du courant de charge excessive. R3 a été choisie pour faire en sorte que Q2 sature complètement lorsque la broche de sortie IC 555 passe haute. Émetteur XT1 se comporte comme un circuit parallèle de resonant LC accordé à 40kHz avec Q d’environ 40. Q2 sert donc, un autre objectif important : amortissement XT1 afin que le résultat de l’échographie coupe large au sein de 1 ms après le 555 IC est désactivé.
