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NE555+LM324运放红外线距离检测仪电路设计(附热转印PCB文件)

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qwer99liu 发表于 2019-6-9 11:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
发射器部分555定时器NE555D为核心,Altium Designer画的原理图和PCB图如下:(51hei附件中可下载工程文件)
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  •       实验题目:

红外距离检测仪

  •       实验目的:

红外测距仪作为一种精密的测量工具,已经广泛的应用到各个领域。测距仪可以分为超声波测距仪,红外线测距仪,激光测距仪。目前所说的红外线测距仪指的就是激光红外线测距仪,也就是激光测距仪。红外测距仪----用调制的红外光进行精密测距的仪器

本项目使用了红外线发射管和接受管,通过红外线从发射管发出碰到反射物被反射回来被接收管接受到,再根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以简单算出距离。

  •       实验原理:

1.工作原理

红外距离检测仪利用的是红外线传播时的不扩散原理。因为红外线在穿越其它物质时折射率很小,所以会考虑红外线,而红外线的传播是需要时间的,当红外线从测距仪发出碰到反射物被反射回来被测距仪接受到,再根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离

2.电路设计

发射器部分由作为振荡器工作的555定时器NE555D为核心。NE555D的输出经过限流电阻R1送到红外线发射端(IR1)TX。发射器的振荡频率为10kHz,占空比为50%,以满足模块的要求。

接收器部分为红外线接收端(IR1)RX。根据收到的红外信号,经过运算放大器放大后让二极管触发导通,并在接收红外信号的周期内维持导通。最后再次通过各个运算放大器放大点亮LED1、LED2、LED3。

检测器的距离取决于限流电阻VR1,检测器的灵敏度取决于限流电阻VR2。方便起见,取VR1为25KΩ,取VR2为10KΩ。从而确定检测器的距离约为0.03m—1m,并确保灵敏度在±0.01m内。

3.原理图设计



图1红外距离检测仪原理图(1)

图2红外距离检测仪原理图

2图3红外距离检测仪原理图(3


4.PCB设计

图4红外距离检测仪PCB图


  •       实验内容:

红外距离检测电路选用NE555D时基集成电路;采用LM324带有真差动输入的四运算放大器,该四路放大器可以工作于低至3.0 V的电源电压,共模输入范围包括负电源, 3dB带宽增益乘积为1.2MHz; LED 选用φ5mm 红色发光二极管。R1—R17均选用 RTX—1/4w 型碳膜电阻器;VR1和VR2分别为503型和203型微调可变电阻器;D1、D2均为1N4148二极管;C1、C2 选用陶瓷电容器;C3—C7选用电解电容器;并附有立式排线座。

该红外距离检测仪供电DC5—9V,一般情况下推荐5V电压供电。

详细元件规格见下表:


5红外距离检测仪详细元件规格
五、实验总结:

由于本项目采用电源电压范围很宽的单电源,且需要带有真差动输入的共四个运算放大器,所以使用LM324系列运算放大器恰到好处。而在555时基电路选择上由于NE555系列的操作电源范围极大,可与TTL,CMOS等逻辑电路配合,且计时精确度高、温度稳定度佳,且价格便宜,所以采用NE555D元件。

通过本次试验,对红外发射器的原理有所了解,实验的难度比收音机大的多得多,遇到的困难也很多,比如自己制作板子的时候,由于打孔和热转印的孔不容易对上,所以板子很容易错位,引脚之间特别容易连在一起,此处是我觉着最难的地方。


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全部资料51hei下载地址(PCB工程文件+Word格式设计文档):
距离检测仪PCB设计.zip (2.2 MB, 下载次数: 11)

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