Глава 2. Ультразвуковое измерение дальности на MSP430

Цепь выходного драйвера раскачки излучателя запитана непосредствен­но от 9-вольтовой батареи и обеспечивает на выходе размах сигнала 18 VPP. Это напряжение получается при помощи мостовой схемы на 4-х инверторах U4-CD4049. Data sheet на CD4049 по ссылке [6]. Один из инверторов вращает фазу сигнала на 180° для одного из плеч драйвера, на второе плечо поступает неинвертированный сигнал. При таком построении драйвера на выходе обес­печивается размах сигнала 18 VPP, необходимый для излучателя. По два ин­вертора соединены в параллель для удвоения выходного тока. Конденсаторы С6 и С7 обеспечивают развязку излучателя по постоянному току. Т.к. CD4049 запитан от 9 В, a MSP430 от 3.6 В, уровень логического сигнала не согласован. Биполярный транзистор Q1 служит преобразователем уровня.

Операционный усилитель U3 это 5-выводный ОУ с высокой скоростью на­растания выходного сигнала TLV2771 производства TI, документация на кото­рый расположена по ссылке [5]. Этот усилитель имеет широкую полосу сигнала и обеспечивает высокое усиление на частоте 40кГц. ОУ включен по инвертиру­ющей схеме. КУ устанавливается резисторами R7 и R5 и равен 55, С5 служит для частотной коррекции. R3 и R4 создают смещение на неинвертирующем входе ОУ для корректной работы с однополярным источником питания. Уси­ленный ультразвуковой сигнал является двухполярным относительно постоян­ного уровня в данной точке. Высокая добротность приёмника RX1 обеспечивает требуемую избирательность и ослабление частот, кроме 40 кГц. Выход ОУ под­ключен ко входу САО компаратора Comparator_A через вывод порта Р1.6. Опор­ное напряжение компаратора Comparator_A выбрано от внутреннего источника 0.5 VCC. Пока не принято ультразвуковое «эхо» уровень напряжения на входе САО несколько меньше, чем на опорном СА1. При приёме сигнала уровень на входе возрастает выше опорного, при этом переключается выход компаратора Comparator_A CAOUT. Резистором R3 осуществляется точная подстройка чувс­твительности и, соответственно, оптимального диапазона измерения.

MSP430 и усилитель сигнала УЗ-приёмника питаются от управляемого источника 3.6 В, подключенного к 9-вольтовой батарейке. Источник выполнен на стабилизаторе с низким падением напряжения на регулирующем элементе марки TPS77001. Данная м/сх выпускается фирмой TI, информацию можно найти по ссылке [4]. Резисторы R1 и R2 устанавливают напряжение на выходе стабилизатора на уровне 3.6 В. Конденсаторы С1 и С2 рекомендуются типовой схемой включения стабилизатора. Передатчик питается непосредственно от 9-вольтовой батареи. Выключатель S1 управляет питанием прибора.

На рис.2 приведена осциллограмма пачки из 12 импульсов частотой 40 кГц. Обратите внимание, что напряжение «от пика до пика» составляет 19.2 В. Си­нусоидальный «звон» на вершинах прямоугольных импульсов вызван резонан­сом излучателя.