[prj2] 초음파 센서를 이용한 거리 측정 회로 설계 - 1 Oscillator

• NE555 timer datasheet

40kHz +/- 1kHz 범위 내에서의 공진주파수 가짐 

* 초음파의 주파수는 사용하는 초음파 센서의 공진주파수와 동일해야 함

1. Ultrasonic Oscillator (초음파 발진기) : 40kHz의 초음파 주파수를 발진시키는 회로 

 1) Circuit Schematic & Simulation 

 

• NE555 timer (OrCAD symbol : 555D/design cache) 사용
• frequency = 1.44 / (Ra + 2Rb) * C = 38.9kHz(Ra = 50k) , 41.1kHz(Ra = 30k)     from datasheet
• 회로도의 경우 실제 회로에 맞추어 R1(=Ra)값 조정한 상태 (160k->115k)
• IC(initial condition) 
  • 빠른 pulse 인가 위해 초기값 설정 
  • 주로 에너지 저장 소자(L, C) 주변에 위치, 입력 신호의 0.5배로 설정 --> IC = 12/2 = 6 

Time domain → (fft) → Freq domain

• FFT 
  • simulation profile : 정확한 주파수 분석 위해 run to time 길게 설정 (ex. 10ms, 10us) 
  • 출력단에 아날로그 소자 추가해야 furier(fft) 분석 가능 → dummy resister (더미 저항) cnrk 
  • 고조파 (harmonics) : 1st harmonic = fundamental freq → 40.5kHz = 초음파 센서(NE555 timer 의 공진 주파수) 

2. Ultrasonic pulse oscilllator : 초음파 펄스 송출시간을 제어하기 위한 발진회로 

simulation , 시뮬레이션 결과상 대략 65ms에서 pulse가 튀는 것을 확인 가능

• 7414/eval NOT Gate 사용 → 4584와 동일한 기능, OrCAD상 문제 x 
• A node Pulse = hysteresis (히스테리시스 응답)
  • 임계값 근처의 작은 변화에 의해 출력전압 값이 변하는 것을 방지함 (노이즈 저항성) 
  • 기능 : 초음파 발진기의 시간 간격을 조정

 

∴ Ultrasonic oscillator & Ultrasonic pulse oscilltator를 통과하면서 40kHz의 초음파가 65ms의 주기로 발생하게 된다.