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AN-1142蝙蝠探测器-超声波转换器

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参考文献

有关文件及软件,请浏览:

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下载我们的免费GreenPAK设计软件[1],打开。gp文件[2],并使用GreenPAK开发工具[3]在几分钟内将设计冻结到您自己的定制IC中。

yabo国际娱乐Dialog Semiconductor提供了一个完整的应用笔记[4]库,包括设计示例以及Dialog IC内的功能和模块的说明。

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介绍

在许多文化中,蝙蝠被视为凶兆、死亡的象征或吸血吸血鬼的表现。这可能是由于一些物种(如。吸血蝙蝠(以牛为食,能携带生物制剂。然而,在现实中,蝙蝠是有益的生物,在授粉、传播种子和提供自然害虫管理服务方面发挥着重要作用。

http://www.bats.org.uk/pages/bat_detectors.html

http://www.bats.org.uk/pages/why_bats_matter.html

图1所示。框图

介绍蝙蝠探测器

蝙蝠探测器可以通知我们蝙蝠的存在,并协助分析在某个区域的蝙蝠群。本应用笔记将解释使用Dialog的GreenPAK设备来处理蝙蝠发出的声音所产生的超声波信号的电路的实现。它还将演示如何使用GreenPAK灵活的片上资源,如计数器、比较器和PWM,将这些声波转换为可听到的频率。

蝙蝠声音的灵敏度在0.1 Khz到200 Khz之间1,但如前所述,这将有助于降低频率16或任何其他可编程比。

注1:麦克唐纳,D。“蝙蝠”。哺乳动物百科全书。纽约,1984:792-794。“蝙蝠回声定位:适应和趋同进化”https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1919403/

我们还将使用可用的4个模拟比较器添加4个pwm。

GreenPAK设计

为了实现这个想法,需要模拟比较器、计数器/延时和逻辑门。因此,为了给出这个例子,我们选择了器件SLG46531V。

频率下台

这一步的核心是用一个计数器(在本例中是16)除以输入频率。结果将是一个脉冲,表明已经达到了一个完整的计数,然后我们将准备开始一个新的计数。

边选择:上升。输出极性为非倒转,便于简单分析,Q模式复位,停止和重启可连续计数。它的连接被设置到外部时钟从矩阵使计数器输入从引脚2。在这里,脉冲输出,在超声信号存在的情况下,将被调制。

基地一半脉冲

我们使用平均40Khz的超声波信号,就像你可能能够测试的商业发射器/接收器。我们定义降压信号的周期为40 kHz/16 ~ 2.5kHz。整个周期0.4ms,正周期0.2 ms (超声换能器实例为了形成2.5kHz的50%周期占空比波形,CNT1/DLY1应具有0.1750ms 348计数的基脉冲。(加上处理速度,达到0.200 ms)。

图2。CNT0 / DLY0配置
图3。CNT1 / DLY1配置
图4。完整的应用程序

图5显示了应用于PIN 2 (CH2)的连续40kHz测试频率的输入。在PIN3 (CH3)上监测CNT0/DLY0 =F/16的输出除以16的结果。

图6显示了PIN 2 (CH2)输入频率为40 kHz, CNT1/DLY1 (CH1)输出脉冲为0.200 ms的情况。

图5。超声信号与降频
图6。超声信号vs.降压+延迟1
图7。平均体积水平
图8。CMP网络
图9。CMP0配置

这将成为基半脉冲,将打开模拟比较器。我们将在下一节讨论这个问题。

宽度调制

其原理是将最终输出调成宽度,与输入的平均振幅(原始声波音量)成比例。

为了得到这个测量,一个低通滤波器被实现。

在图7中,输入信号是主超声波,并通过二极管D (1N4148),以避免受到原始的影响。低通滤波器被设置为5Hz以达到足够平滑的平均。

Q的作用是缓冲模拟电平。将滤波后的信号直接连接到设备上会导致0.1 uF电容的电压下降。

结果水平比较在A CMP0- A CMP3。

PIN6上的电压水平可能一直存在,但CNT1/DLY1 (F/16 + Pulse网)输出0.200ms的脉冲时,将开始比较。

图9显示了A CMP0的配置。除了比较级别之外,A cmp -3具有类似的配置,如图8所示。

图10。CMP-CNT /海底网络
图11。所有延迟设备的时间表
图12。延迟设备或网络

从A CMP0到A CMP3的每个输出都连接到一个单独的CNT/DLY。每个被编程有一个延迟的输出,这是成比例的水平比较。

图11显示了根据Pin6比较水平的预期延迟时间。

图13。Pin6 (CH2)<300mV Delay =none (CH1)
图14。Pin6> 300mv (CH2) Dly =0.050 ms (CH1)
图15。Pin6>600 mV(CH2) Dly=0.100ms (CH1)
图16。Pin6>900 mV (CH2) Dly=0.150 ms (CH1)
图17。Pin6> 1200mv (CH2) Dly=0.200 ms (CH1)
图18。CNT5 / DLY5配置
图19所示。超声波检测
图20。应用于Pin6的压电超声信号,Pin4输出(0.050ms)
图21。应用于Pin6的压电超声信号,Pin4输出(0.100ms)

该时序图通过设置一个输入量来测试,输入量的幅值会发生变化,产生的电压被施加到引脚6上,然后在引脚4上监控2-L3输出(图13-18)。

CNT5/DLY5的参数如图18所示。

CLK/4的使用符合我们的时间需要,因此在每种情况下:

CNT5/DLY5设置为0.050 mS(25次计数)

CNT4/DLY4设置为0.100 mS(49次)

CNT3/DLY3设置为0.150 ms(74计数)

CNT6/DLY6设置为0.200 ms(99次)

最终结果

调制的超声波信号被应用到压电换能器上,它接近于蝙蝠的回声定位呼叫。

在PIN 4上可以看到不同的超声刺激和脉冲宽度输出。

可以观察到,根据信号的强度,计数更有可能被执行。这意味着当主源较弱时,输出频率会降低;当源波较强时,输出频率会更稳定。

图22。应用于Pin6的压电超声信号,Pin4输出(0.150ms)
图23。应用于Pin6的压电超声信号,Pin4输出(0.200ms)

输出级

在这个练习中,一个8欧姆扬声器被用来通过2级转换输出脉冲:在第一级使用2N2222A晶体管,在2级使用BC558nd;为了激励演讲者。

图24。扬声器驱动程序

结论

这个应用程序探索了GreenPAK中基本逻辑、计数器和延迟的功能,可以用来增强过去使用基本TTL技术开发的概念。为了使结果更接近原始源,可以添加更多的特征,例如根据输入振幅改变脉冲的宽度。这种对标准探测器的创新增加了更多的价值,因为它告诉我们源的强度。甚至距离参数可以测量和显示在一个可见的指示器。

这种蝙蝠探测器提供了新的工具来识别这些奇妙的生物的存在,并为进一步发展尝试识别频率范围,强度,序列等奠定了基础。

还可以在这个基本设计中添加更多选项,如数字数据或超时。

如果我们看看前方的情况,这个同样的应用可以推断出一个与超声波强度成比例的可听到的信号,可能会反射,比如在近距离雷达中,撞击预防警报。