一种超声波可控式脉冲发波驱动电路及其驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超声波脉冲驱动技术领域，特别是一种超声波可控式脉冲发波驱动电 路及其驱动方法。
【背景技术】
[0002] 超声波液位计是由微处理器控制的数字液位仪表，在测量过程中中超声波脉冲由 传感器(换能器）发出，声波经液体表面反射后被同一传感器接收，通过压电晶体或磁致伸 缩器件转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的 距离。
[0003] 现有技术中，超声波液位计使用555振荡器单元产生固定频率的方波，再由CPU选 通截取一定时间的方波驱动超声波传感器探头发波，该种方式不能保证每次截取的方波相 位都是相同的，从而导致每次发波的发波特性不同，影响收波的稳定性，从而降低了测量结 果的准确性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种超声波液位计发波驱动电路及其驱动方法，通过此驱 动电路驱动超声波传感器探头可W使发波特性固定，该样在测量环境大体不变时，收波的 质量也基本稳定，使收到的测量值稳定，可靠，真实。
[0005] 为达到上述发明目的，本发明由W下技术方案实现： 一种超声波可控式脉冲发波驱动电路，包括CPU控制器单元、555振荡器单元、发波相 位同步单元和驱动电路单元； CPU控制器单元的一输出端连接至发波相位同步单元，555振荡器单元的输出端分别 连接至发波相位同步单元和驱动电路单元，发波相位同步单元的一输出端连接至驱动电路 单元，另一输出端连接至CPU控制器单元，驱动电路单元的输出端连接至超声波传感器探 头； 发波相位同步单元包括一D触发器和一光电禪合器，D触发器的数据输入端连接至CPU控制器单元的输出端，D触发器的数据输出正端连接至光电禪合器的输入端，D触发器的时 钟端连接至555振荡器单元的输出端，该555振荡器单元的输出端还连接至驱动电路单元 的一第一输入端，驱动电路单元的一第二输入端连接至光电禪合器的输出端，D触发器的数 据输出正端还连接至CPU控制器单元。
[0006] 所为本发明的优选技术方案： 进一步的，前述的超声波可控式脉冲发波驱动电路，555振荡器单元包括一 555振荡 器，555振荡器的定时电路由两个定值电阻、一个电位器和一个电容串联组成，555振荡器 的放电端连接至两个定值电阻的连接点，555振荡器的高触发端和低触发端均连接至电位 器的动触点。
[0007] 前述的超声波可控式脉冲发波驱动电路，驱动电路单元包括带电源端的反相器 UlOA~UlOE，电阻R46~贴0,开关管Q3~Q4、储能电容C40和变压器L4 ; 反相器U10B、U10C分别串联电阻R49、R50后并联，该并联电路串联在电阻反相器U10A的输出端和开关管Q4的输入端之间，反相器U10D、U10E分别串联电阻R47、R48后并联，该 并联电路串联在电阻R46和开关管Q3的输入端之间，555振荡器单元的输出端经电阻R46 连接至反相器U10A、U10D、U10E的输入端，光电禪合器的输出端连接至反相器U10A~U10E的 电源端正极； 开关管Q3~Q4的被控集电极连接变压器L4初级线圈两端，发射极与储能电容C40负极 共同连接电源地，变压器L4初级线圈公共端与储能电容C40正极共同连接电源24V。
[000引本发明还设计了一种超声波可控式脉冲发波驱动电路的驱动方法，CPU控制器单 元控制发波脉冲数量，当准备发波时，CPU控制器单元的输出端由低电平转为高电平； 当555振荡器单元输出端信号变为上升边沿，D触发器输出正端被触发为与CPU控制器 单元的输出端相同的高电平，CPU控制器单元检测D触发器输出信号的状态，当检测到D触 发器输出信号的上升沿跳变即开始累计555振荡器单元输出端信号的下降边沿，当CPU控 制器单元计数到设定发波脉冲数后控制改变其输出为低电平，当555振荡器单元输出端信 号下一个上升边沿时，D触发器输出正端被触发为与CPU控制器单元输出端信号相同的低 电平，整个控制过程保证D触发器输出正端的跳变与555振荡器上升边沿同步； D触发器的输出同时控制光电禪合器，光电禪合器的输出实现对驱动电路单元的使能 控制，使能的边沿与555振荡器单元输出到驱动电路单元第一输入端的信号同步，驱动电 路单元将输入信号转换为正弦波输出至传感器探头，每次输出的波形相位都一致。
[0009] 本发明与现有技术相比具有如下优点： 由于超声波液位计的发波特性不同会影响收波的稳定性，而发波特性包括超声波探头 起振的相位、振动的幅度W及振动的时间，本发明的发波驱动电路使每次发波的相位一致， 振动幅度相同，振动时间由CPU控制和D触发器触发，所W能达到振动时间相同；应用此驱 动电路能保证超声波每次稳定发波，每次收波情况相同，大大提高了超声波液位计测量的 精确度、稳定性和可靠性。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明所设计的超声波可控式脉冲发波驱动电路的结构框图； 图2是本发明中555振荡器单元电路原理图； 图3是本发明中发波相位同步单元电路原理图； 图4是本发明中驱动电路单元电路原理图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明： 实施例一 如图1所示，本发明的超声波可控式脉冲发波驱动电路包括CPU控制器单元1、555振 荡器单元2、发波相位同步单元3和驱动电路单元4,CPU控制器单元1的一输出端UL_SEND 连接至发波相位同步单元3, 555振荡器单元2的输出端W_SEND分别连接至发波相位同步 单元3和驱动电路单元4,发波相位同步单元3的的一输出端连接至驱动电路单元4,另一 输出端连接至CPU控制器单元1的一输入端UL_I_SEND，驱动电路单元4的输出端连接至超 声波传感器探头5。
[0012] 实施例二 如图2所示，555振荡器单元2由555振荡器U9 (采用型号肥55抓R)组成，其定时电 路由两个定值电阻R37、R38，一个电位器VR2和一个电容C33顺次串联组成，555振荡器U9 的放电端DIS(7脚）连接至两个定值电阻R37、R38的连接点，高触发端T皿（6脚）和低触 发端TRIG(2脚）均连接至电位器VR2的动触点，重置端R(4脚）和电源端VCC(8脚）连 接巧V电源，控制端CVolt(5脚）经电容C34连接至地DGND，输出端Q(3脚）输出信号W_ 沈N