原创 发射电路

一、发射电路
超声换能器是通过压电晶片的逆效应—电致伸缩，以变化电压激发晶片产生厚薄变化振动，驱动空气产生超声波垂直晶片发射。要保证测距精度，要求发射波形有良好的重复性，但如果发射波形是随机的，则每次带来的误差也是随机变化的，将会使测距精度降低。为避免超声波在障碍物表面反射时造成的各种损失和干扰我们采用了一发、一收两只换能器。发射电路设计的是否合理直接影响发射声功率和波形的重复性。通常发射电路按发射方式分为：单脉冲发射、多脉冲发射和连续发射。测距所用超声波一般都是间断单脉冲发射，每测距一次，发送、接收一次。间断地激发换能器晶片振动有多种方法。
1. 可控硅电容放电法先给电容充电以存贮较多静电能，然后对升压变压器初级线圈放电，升压后的电脉冲加在超声换能器上，激发压电晶片振动，发出一束超声波。其优点是电路简单，发射功率大，持续时间短，但波形较复杂，重复性较差。
2. 微机控制谐振法由微机控制以频率等于超声换能器中心频率的方波或正弦波电压激励换能器，使压电晶片产生由弱到强的强迫振动，引起晶片谐振，则用低的电压，即可产生较强的超声波发射，然后微机控制停止激励，晶片逐渐停振。此种方法产生超声波，起振慢，停振亦慢，不易实现对换能器精确控制，产生波形的重复性亦较差。
3. 高压放电驱动法此法电路较新颖，其原理基于压电换能器的基本特性—电致伸缩，当沿某方向对晶片加电压时，其厚度改变，产生电致伸缩，在此过程中，可将静电能转化为机械变形弹性能贮存起来。移去电源后，用金属导线将晶片两面突然短接一下，进行瞬间放电，则晶片将从变形状态回向自由状态，这时弹性势能转变为动能，在媒质中产生超声波；若阻尼小，有可能产生多次衰减性振动，若阻尼大，持续几个周期就能停止下来。
通过比较，我们决定采用高压放电驱动法，虽然效率较低，但由于其所产生的超声波波形有良好的重复性，非常适合精确测距的需要，是比较理想的发射方式。随着功率MOSFET的发展，由于其驱动简单，开关速度快，控制灵活，所以采用ＶMOS场效应管作开关元件。
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不存在

本文介绍了AT89C55单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距原理的基本上，指出了设计测距仪的思路和所需考虑的问题，给出了实现超声波测距方案的软、硬件设计系统框图。该设计系统经校正后，其测量精度可达0.1米。