جامعة حلب آلية الهندسة الكهربائية وااللكترونية

قسم الحاسبات السنة الثالثة

بشكل رئيسي من مرسل ومستقبل لألمواج فوق الصوتية ومن عدد من تتألف الدارةالدارات المتكاملة وعدد من المقاومات الثابتة والمتغيرة وعدد من المكثفات ذات األنواع

وعدد من العناصر ) (Segment Display-7المختلفة ومن ثالث لوحات إظهار ذات السبع قطع االلكترونية األخرى الموصولة مع بعضها البعض والمثبتة على لوحة دارة مطبوعة ذات وجهين

)Double Face.( وتقوم فكرة قياس المسافة في الدارة على إرسال أمواج فوق صوتية عن طريق المرسل ثم بعد انعكاسها على السطح المراد قياس المسافة بينه وبين الدارة نقوم باستقبالها عن طريق المستقبل و نقوم بحساب الزمن الفاصل بين لحظة اإلرسال ولحظة االستقبال

.لنتمكن من قياس المسافة بين الجسم و الدارة وإظهارها على لوحات اإلظهارو يمكن تكبير مجال ) m 10 وحتى Cm 40من (ل تقيس هذه الدارة المسافة ضمن المجا

.القياس أو تصغيره بتغيير قيم وخصائص بعض العناصر االلكترونية في الدارة

الذي أتاح لنا من خالل هذا الدآتور محمد فراس شريفوفي الختام البد لنا أن نشكر ي الغالب على المشروع الدخول في المجال العملي أآثر وأن نكسر روتين التعليم النظر

ومن المعروف أن العملية التعليمية ال تأتي أآلها إال إذا اقترن التعليم ، معظم مواد الكلية .النظري بالتعليم العملي وهذا ما نفتقده في آثير من آلياتنا العلمية

طالب السنة –وفي النهاية فإن هذا العمل جهد بشري ال يخلو من األخطاء وبخاصة أننا

حديثو العهد في علم االلكترونيات وفي تطبيق الدارات االلكترونية ولكننا حرصنا آل –ة الثالثونرجو أن نكون قد وفقنا في أول خطوة لنا على درب . الحرص أن تكون األخطاء أقل ما يمكن

........... الحياة العملية

واهللا من وراء القصد

تميم– حيان

Circuit drawing

Circuit explanation of ultrasonic range meter

دارة اإلرسال

smitter circuittran

والتـي تعمـالن علـى ، IC 555 Timerفي دارة المرسل نستخدم دارتان متكاملتان من نوع وذلك من خالل عملية تشـغيل الهـزاز المرسـل ، Ultrasonicإرسـال الموجات فوق الصوتية . IC 555لتلك الموجات والذي تمثله دارتا

Ultrasonic Pulse Oscillator :يةهـزاز النبضات فوق الصوت

IC1 لة ،وزمـن اهتـزاز ــــــــــــتتحكم بزمن النبضة فوق الصوتية المرس ، ي دارة توليد اهتزاز ه

:المعادلة التالية يمكن حسابه من ) تردد( النبضة

RA = 9.1 MΩ RB = 150 kΩ C = 0.01 µF

TL = 0.69 × RB ×C = 0.69 × 150 × 103 × 0.01 × 10-6

= 1 msec

TH = 0.69 × ( RA + RB ) × C = 0.69 × 9250 × 103 × 0.01 × 10-6

= 64 msec ولكن سيكون هناك خطأ ناتج عن عناصر الدارة والذي يجعل زمـن النبضـة يختلـف عـن نتـائج

.الحساب بقليل Ultrasonic oscillator:زاز فوق صـوتي ه

IC2 وتيـز بتـردد فوق صهي دارة متكاملـة تولــد اهـتـزا

40kHz وتكون عملية االهتزاز هنا مطابقة لما في ،IC1 . للقيام بعملية االهتزاز RA < RBويجب أن تكون

تجابـة ــــ ليطـابق االس) يعير (ويعدل التردد فوق الصوتـي ولهذا السبب صممت ، للحساسات فوق الصوتيةالتردديـة

.تغيرة وذلك ليتم تعيير تردد االهتزاز لتكون م RBالمقاومة RB ⇒ Variable Resistor ( VR1 )

عنـدما ، )inverter( عبــر العاآس IC2 للـدارة Reset إلى الـدخـل IC1وصـل خـرج الـدارة يسـل فـي االهتـزاز، وستر IC2سـيعمل ) H Level( فـي المسـتوى العـالي Resetيكـون

msec 1 بعيدا خالل kHz 40النبضة فوق الصوتية ذات التردد : وآمثال على حساب التردد نورد ما يلي (Pause) حالة msec 64وتتوقف خالل

RA = 1.5kΩ , RB = 15kΩ , C = 1000PF

TL = 0.69 × RB × C

= 0.69 × 15 × 103 × 1000 × 10-12 = 10.35 × 10- 6

= 10 µsec

TH = 0.69 × ( RA + RB ) ×C

= 0.69 × 16.5 × 103 × 1000 × 10-12 = 11.39 × 10-6

= 11 µsec

T = TH + TL = 10.36 + 11.39 = 21.75 µsec ⇒ f = 1 / T = 46 kHz

Ultrasonic Sensor Drive Circuit :دارة قيادة حساسات فوق صوتية

ـــات ـــادة حسـاس ـــس لقي ـــدم دارة الـعـاآـ نستخـــ

يوصل Ultrasonic Sensorالنبضـات فـوق الصــوتية ــ ـــاآسات عل ـــالـع ــة اإلرســال فى الت ــادة طاق رع لزي

ـــتروني ) (Transmission Electric powerاإللكـويكـون انـزياح الطـور للجهـد المطبق علــى الدخـــل الموجـب وللجهــد المطـبق علـى الدخــل السالــب

بطـــريق C ، وذلــك لوجــــود مكثــف °180بمقـــدار التيـــار الداخــــل للحســـاس ويطبــــق جهــــد علـــى

.الحساس يساوي ضعف جهد الخرج للعاآس

دارة االستقبال

Receiver Circuit

Signal Amplification Circuit :دارة تضخيم اإلشارة

تعمل هـذه الـدارة علـى تضـخيم الموجـة فـوق الصـوتية ، والتـي يقـوم حسـاس االسـتقبال

1000 حوالي Reception Sensorباستقبالها وذلك بواسطة مضخم عمليـات ) dB ( 60مرة

Operational Amplifier) ( ، ــرحلتين وبمـــألولـى حيث يضخم مائـة مــرة فـي المرحلــة ا

40) (dB وعشــر مــرات فـي المرحلــة الثانيــة 20) dB(.

)الجهــد (ام ، نستخدم منبع الطاقـة ع لوبشكبقطبيــه الموجــب والســالب لتغذيــة مضــخم

ــ ولهـذا السـبب نجـد أن جهـد الـدخل الموج 9v+العمليات ، وتكون قيمة المنبـع حـوالي ب ـــinput terminal) positive of voltage (عمليــات هــو نصــف جهــد منبــع التغذيـــة لمضــخم ال

شارة التيـار المتنـاوب وهو في منتصف الجهد إل 4.5v+ر بـ والذي يستخـدم آجهد تحييز ويقد . المضخمة

عند استخـدام مضخم العمليات مع تغذيـة عكسيـة سـالبـة ، يكــون جهـد الدخــل الموجـب

، ولهــذا )voltage of negative input terminal(مســـاويا تقريبــا لجهــد الــدخل الســالب ــاوب ــار المتن ــذلك الســالب إلشــارة التي ــاه الموجــب وآ ــإن االتج ــز ف ــد التحيي وبواســطة جه

وعند عدم استخدام جهد التحييز ، فـإن إشـارة التيـار المتنـاوب . سيضخمان وبشكل متساو دم منبعـي التيـار المتنـاوب نسـتخ إلشـارة إذا وللقيام بعملية التضـخيم distortion ستشوه

.إشارة للتغذية إحداهما اإلشارة المراد تضخيمها

Detection Circuit دارة الكشف

قــوم بكشــف اإلشــارة فــوق الصــوتية المســتقبلة ، وهــي دارة ت والتـي ) Half-Wave Rectification Circuit(وجةقويم نصف مت

. (Shottky diodes)شوتكي وع ن من ديودانلىتحـتـوي ع نسبة لمستوى إشارة الكشف DCإن الجهد المستمر

(Detection Signal)حصـل عليـه مـن المكثـف الموجـود خلـف ن . الديود

" الترددية العالية جيدة ن مميزاتهستخدم ديود شوتكي ألن "

Signal Detector :آاشف اإلشارة

) إعادة توليدها (ةيتقوم هذه الدارة بكشف النبضات فوق الصوت حيث نطبق إشــارة ) (measurementمن أجل عملية القياس

رة الكشف السـابقة على مدخــل المقـارن الســالب ، خرج دا ويتمثل المقـارن بمضخم عمليات وبمنبـع تغذيــة علـى دخــل

ويقـوم مضـخم العمليـات بتضـخيم الخـرج ، . )الموجـب (وحيد .وهو الفرق بين الدخل الموجب والدخل السالب

وفي حالة مضخم العمليات عـديم التغذيـة العكسـية السـالبة ير ، سـيكون لـدينا الخـرج فـي حالـة اإلشـباع وبجهد دخل صغ

)The Saturation State (. بشكل عام ، سيملك المضخم عامـل تكبير بمقدار عشـرات و

ألــوف المـرات ، لهذا وعندما يصبح جهد الـدخل الموجـب أآبـر ضـخم الفـرق عشــرات بقليـل مـن جهـد الدخـــل الســالب سي

بقيمتـه مـن قيمــة منبـع ألوف المرات ، وسيصبح الخرج قريبـا .)Saturation State(التغذيـة

وبالمقابل وعندما يكون الدخـل الموجـب أقـل بقليـل مـن جهـد الـدخل الســالب فـإن الفـرق وهـذا مـا يمثـل (off Condition)سيضخم عشرات ألوف المرات وسيصبح قريبـا مـن الصـفر

. عملية المقارنة اثـل الدارات الـداخلية للمقـارن ولمضـخم العمليـات ، فإنـه وعلى أية حـال ، وبسبب عـدم تم

. ال يمكن تمثيل المقارن آمضخم عمليات غالبا إلـى )(Detection Circuit سـابقا ، نوصـل خـرج دارة الكشـف نـا وفـي هـذه الـدارة وآمـا ذآر

Vrfجعل من جهد الـدخل الموجـب ن وSignal Detection)(الدخل السالب لكاشف اإلشارة .ابتا ث

Vrf = ( RB × Vcc ) / ( RA + RB)

47 kΩ × 9 v ) / ( 1 MΩ + 47 kΩ ) ( = = 0.4 v

بـر أآ(Rectified Ultrasonic Signal)لهذا ، وعندما يصبح جهد اإلشارة فوق الصوتية المقومة " .تقريبا صفر " L Level يصبح خرج آاشف اإلشارة بالمستوى المنخفض 0.4vمن

والموصـول ) (Dهناك عنصر آخـر فـي الـدارة ، وهـو الـديود و

وتطبق زمن اإلشارة المرسـلة ، الدخل الموجب على طرفوالتي تعمل على آشف إشارة الديود ىلعخـارج المرسل

ـــة Transmission Signal)(اإلرســال ــت لحظ ــي تجمع التإرســال اإلشـــارة فـوق الصوتيــة خـارج المرســل ، والتـي عبرت حسـاس االستقبال والـذي يعمــل علـى زيـادة جهـد

الدخل الموجب لكاشف اإلشارة خالل زمن نبضة اإلرسال The Pulse Sending-out Timing Signal)(

عـد زمــن انتـهائــها ، تملك إشـارة اإلرسـال قيمـة متبقيـة ب ــدها ــى تخام ــؤدي إل ــذا ي ــت ، وه ــا توقف ــو أنه ــى ل أي حت

والتي تمنع C ةببطء وذلك بسـبب وجود المكثف " تناقصها " . حـدوث خطـأ الكشــف وذلك بواسطة اإلشارة المتبقية

و المكثـف ذ في حال آـون ،إن قيمـة المكـثـف هي الشـيء الوحيـد الذي يحـدد فعالية األداة قيمة آـبيرة يتأخر زمن بداية الكشف ، وال نستطيع تنفيذ عملية القيـاس للمسـافة القصـيرة

وذلـك لجعــل عمليـة msec 1وتقوم األداة هذه المرة بجعــل زمـن نبضــة اإلرســال حـوالي وهذا يجعـل المكـثـف في الكاشف أآبر بقليـل m 10القيـاس ممكنة لمسـافة تقدر بحوالي

.cm 40ولهذا السبب فان أقصر مسافة يمكن قياسها تصبح حوالي

أقصر ، ونجد أنه يجب أن IC1 في TL ولجعـل قياس المسافات القصيرة ممكنا نقوم بجعـل ، خـالل زمــن ذهــاب وعــودة الموجــة فــوق إذا. تكون المكـثـف لكاشـف اإلشـارة القصـيرة

.TL = 1.75 msec تكون C°20 وبدرجة حرارة هي cm 30اوي الصوتيـة في مسـافة تس Time Measurement gate Circuit:ارة بوابة قياس الزمن د

ذه الـــدارة هـــي دارة بـوابـــة لقيــاس الـــزمن الـــالزم الرتـــداد األمـــواج فـــوق الصـــوتية بعــدهــ

. ( Flip Flop S-R) عوهي تستخدم قـالب من نـو. إرسـالها وذلك بهـدف قياس المسـافـة

لحظــة ) منطقـي Set Condition ") 1" تــبدأ حالـة التوضـع .إرسـال األمـواج فوق الصـوتية من المرسـل

ــي ت ــالي هــ ــت وبالتــ ـــة اإلرســ ــخدم نبضــ ـــة ســ ال الزمنيــ)(Transmission timing pulse.

ـــع ـــادة الوضـ ـــة إعـ ــدأ لحظـــة " reset condition " وحالـ تبــي دارة ـــارة فـ ـــف اإلشـ ـــطة آاشـ ـــارة بواسـ ـــف اإلشـ آشـ

) SR-FF(D((وهذا الزمن الـذي يكـون فيــه خـرج . االسـتقبال ويصبح هو زمـن العـودة on condition)( منطقي 1في حالة

.رج المرسل بعد إطالق الموجة فوق الصوتية خا

Measurement Pulse oscillator :هزاز نبضة القياس

هذه هي الـدارة التي تمثل الـهزاز والـذي يـؤمن النبضـات ةالالزمـة لقيـاس زمن االرتداد للموجـة فوق الصوتيـ

ين من نوعوهي تحتوي على عاآس" . انتشارها"(CMOS)خالل ويمكن قياس تردد االهتزاز من

f = 1 / ( 2.2 × C × R ): المعادلة التالية

ســب هـذا الــتردد مـن ســرعة انتشــار وقـد ح kHz 17.5 وسـيكون تـردد االهتـزاز حـوالي . m / s 343.5بحـوالي وهـي تـقـدر C 20°موجـة الصـوت في درجـة حـرارة حوالي

سيكون الزمن الالزم لـذهاب ثـم عـودة موجـة m 1حالة قياس مسافة :وعلى سبيل المثال 343.5 [m/sec] = 5.82 msec 2 / [m] : الصوت هو

. س الزمن هو تردد نبضات القيا هذا نبضة خالل100 ويكون الزمن الالزم لتوليد : أي

10-3 )× 5.82 / (f = 100 103 × 17.18 =

17.18 KHz =

سـتكون آمـا R فـإن قيمـة المقاومـة C = 2200 PF وعلى فرض أن سعة المكثف هـي

:يلي R = 1 / ( 2.2 × C × f )

= 1 / ( 2.2 × 2200 × 10-12 × 17.18 × 103 ) = 1 / ( 83.15 × 10-6 ) = 12.03 × 103

= 12 kΩ

بالنســـبة . kΩ , 20 kΩ 1قــد عـــدل مولــد تـــردد االهتــزاز بمقاومتـيـــن متغيــرتين وــب علـى الــدارة المطبـوعـ فهـي لتعييـر التـردد الرئيســي وهـي ت kΩ 20لمقاومـة ل ـةرآ

Printed Board)(ممت الـدارة المطبوعة لتكـون وقـد صR = 1 kΩ في الوسط . تشار موجة الصـوت تبعا لدرجة الحـرارة نستخـدم المقاومة المتغيرة ـبب تغير سـرعة انـبس و

وظـف لغـرض التعييــر ويمكـن جــدت لت وهــذه المقاومــة و . وذلـك للتعييـر kΩ 1ذات القيمة والتـي نسـتطيع بواسـطة المقاومـة " آقـيم " نــورد بعـض التـرددات ل و .معايرتـها بسـهولة

: أن نعيرها 1 kΩ (Variable Resister)المتغيرة

resister is 11.5 kΩ ·Frequency when the (The resister of 1 kΩ is 1 Ω )

f = 1 / ( 2.2 × C × R )

= 1 / ( 2.2 × 2200 × 10-12 × 11.5 × 103 ) = 17.97 kHz

. C°46.5وهذا يوافق سرعة انتشار الموجة عند درجة حرارة حوالي

·Frequency when the resister is 12.5 kΩ (The resister of 1 kΩ is 1 KΩ )

f = 1 / ( 2.2 × C × R ) = 1 / ( 2.2 × 2200 × 10-12 × 12.5 × 103 )

= 16.53 kHz C°1.5-ذا يوافق سرعة انتشار الموجة عند درجة الحرارة حوالي وه

:عداد وتصفير الماسكالدارة توليد نبضة تصفير

Generation Circuit of Counter Clear Pulse and Latch Clear Pulse

داد ــــــير العـفـــة تصـضـــبـن نـيـــتأمــقوم بــــــدارة تـذه الـــهــ(The counter clear pulse) وأيضــا نبضـــة تطبــق علــى

دخـل الماسـك ، فيمسـك خرج الماسـك على قيمة معينة حيـث ) C point ) Cوذلك لحظـة تطبيـق النبضــة للخـرج

وقد نشــأت هـذه . ٤٥٥٣ دم هو من نوع أن العداد المستخ النبضة نتيجـة إحـداث تـأخير زمنـي لنبضــة خـرج دارة بوابـة

. )(A pointقياس الزمن ر عنـه قيمــة آـل عبـ طبق اإلشارة المؤخرة زمنيا بمقـدار ي وت

" تظهــر " ، فتصــعد I1علــى عــاآس ، C1 , R1مــن (develop) نبضـة تصفير الـعداد علـى خـرج I2 )(B point .

ولكــــن فــي هــذه األثنـــاء ولحظـــة تطبيــق اإلشـــارة علــى ثـم )(C2 capacitor سـيتم شـحن المكـثـف Aالمدخـل

C2سـيتم تفريغ الشــحنة الكهربائيــة والتـي تخزنـت فـي C1 ، بينمــا يتــأخر تفريــغ D2ولكــن هــذه المــرة عبــر الــديود

مما يؤدي إلى جعل . R1 , C1 بـتعلقت قيمتهبثابت زمني بينمـا H Level في المسـتوى المرتفـع I3دخل العاآس وعنـد وصـول النبضــة فـوق الصوتيــة إلـى حسـاس ، وبعد ذلـك . لن يتغير I4خرج العاآس

سـتتغــير A فـإن اإلشـــارة المطبقـــة عــلى المدخـــل ) reception sensor (اســتقبال . L Levelى إلH Levelمـن

C2 معـا آمـا فـي الحالـة السـابقة ، ولكـن وبالنسـبة لــ C1 , C2وسيبدأ شـحن المكثفـين طبق على العـاآس ت، وبعد ذلك . R2, C2فإنـه سـيخزن اإلشـارة وبتأخـيـر زمني يتعلــق بـ

I3 فتظهر نبضة المسك للماسك على الخرج C وذلك بمقدار زمن التأخير . فسيتم شحنه بواسـطة الشـحنات الناتجة عــن اإلشـارة المطبقـة C1 بالنسبة للمكثف أما

I1 ويكـون دخل العاآـس D1 ومـن ثـم يتـم تفريغـها وبشكـل ســريع عبـر الديود Aعلـى . لن يتغيـر I2 للعاآـس B والخرج L Levelفي المسـتوى المنخفض

وسيقوم أحدهما بتفريغ ما خزنه مـن شــحنة شحن المكثفان معا سي وفي آلتا الحالتـين إذاوإذا . مع تأخـير زمني بينما يقـوم اآلخـر بتمرير اإلشـارة إلى الـديود الموصـول معـه آهربائية

بـدأ بعـدها المكثـف األخــر يأآبر بكثير من الفترة التي ) التخزين(آانت فترة التأخيــر الـزمني طبق على العاآس سيكون صغيرا يود فان الجزء المخزن في األول والذي سي بالتفريغ عـبر الد قـد وضعــت لتنظـيم I4 حتى I1والعواآـس من . لقدح العداد و الماسـك جدا ولكنه آاف .موجـة الخرج

Circuit of The Measurement During Time :دارة القياس خالل الزمن

IC 4553اآلن دارة متكـاملة من نـوع نستخدم

وذلـك BCDوالتي تحتوي على ثالثة عدادات . لقياس زمـن انتشـار الموجـات فـوق الصـوتية

يظهـــر محتـــويات جانبــاوالمخطــط الصــندوقي . ICهـذه الـ

للــعداد reset)(تتم عمليـة إعــادة التــوضع وتصفـيـر الخـرج االبتـدائي عنـدما تصـبح نبضـة

Master Reset)(ـــع فـــي ــتوى المرتفـ المسـH Level . أي أننا نقـوم بتطبيق نبضـة تصـفير

ممــا يــؤدي إلــى MRالعــداد علــى الــدخل تصفير خرجه وذلك حيـن بـدء القيـاس ولم يكن

.خرج الـعداد قد صفــر بعد Falling of Pulse The،ويبدأ العـد مع آل نبضة هابطـة clockل الدخىطبق نبضة القياس علـت

فـي الوقت الـذي يكـون فيـه خـرج دارة بوابـة - فقط - clockوترد نبضة القياس إلى مدخل .NANDقياس الزمـن في المسـتوى المرتفـع وورودها يتم عبر بوابة

ـا عندم) Quad latch resister (ؤخذ محتويـات خـرج العـداد لتصـل إلى دخـل المسـجل ت

LEالمنخفض ولكن في حال آون ي في المستو (Latch Enable )تكـون نبضـة السـماح ) The Latchكسالمةلحا(خرج العداد جل يحتـفظ بمحتوياتسفي المستوى المرتفع فإن الم

فــي المسـتوى المرتفـع فـإن LE وآانت نبضـة السماح BCDلهذا ومهما تغير خرج عداد لـن تظهـر علـى الخـرج ) الماســك ( غير ، وهكذا فـإن محتويـات المسـجل خرج الدارة لن يت

. حتى انتهاء عملية القياس السابقة ، وبالتالي ال يتغير الخرج بشكل عشوائي ، بما معنى أن ) Milliseconds Period-63 (وهناك فتـرة فاصـلة أثنـاء القيـاس وهي بحـدود

وبالنسـبة للـرقم . مــرة فـي الثانيـة 16 يتغيـر The Display الخـرج علـى شـاشــة العـرض فإن خرج الناخب سيكون بخانة واحدة وذلـك فـي نظـام ، digit 3المقاس ذي الثالث خانات

BCD. دخـل هو خط تـحكم لعــرض الـــرقم ويــتم ذلـك بواســـطة ) Multiplexer (ويـكون للنـاخب

Ctلذي يملك تـردد تـتحكم بـه عـن طريـق المكثـف واThe scan oscillator ) (هزاز المسـح :ويمكن حساب التردد بواسطة المعادلة التالية

Scan frequancy Hz DDsupply voltage V 0.4 / Ct 5 volts 1.2 / Ct 10 volts 1.5 / Ct 15 volts

The unit of Ct is the µF

Hz 1100 ولهذا يصبح التـردد حوالي v 9+ستخـدم هذه الدارة منبع جهـد للتغذية قدره وت ، 1.1 قيمة تسـاوي ذو ، وعلـى فرض أن المعامل PF 1000ساوية لـ مCtوهـذا يجعل قيمة

. بتغير جهد التغذية - وبشكل رئيسي-وهكذا سيتغير التردد ، عين البشرية والتـي ال تسـتطيع مالحقـة سـرعة التغييـر وبسبب طبيعة ال ، وعلى أية حال

.فإنه لن يكون هناك مشكلة

LED Display Circuit: دارة ليدات العرض ظهر نتيجـة القيـاس على ليدات لوحات اإلظهار الـثالث ذات سـت

ويـتم الـتحكم . ) (The Three 7 Segment LEDsالســبع قطـع BCDبالعرض على شـاشـات اإلظهــار بواسطة عمل عـداد الــ

صـلة و حيث نستخدم في شاشـة العـرض ليـدات ذات ، وخرجه ) The Cothode Common Type(ةترآشـــــبط المــــاهــــالم

. PNPوأيضا تـكـون ترانزســتورات التحكم من نوع ــ بتحويـل الشـيفرة 4511يفرة مـن نـوع بينمـا يقـوم فـاك الشــ

إلى شيفرة BCD (Binary Coded Decimal)الثنائية العشرية . تحكم بشاشة الليدات ذات القطع السبع

Power Circuit :دارة التغذية

Oscillators) (Variousدةمتعد تزازاه على هذه الدارة تحتوي لهذا فـإن منبـع جهـد . وتتعلق دقة القياس بتردد تلك الهزازات

.التغذية يجب أن يكون ثابتا ومستقرا فـال ، )(CMOSوبسـبب احتـواء الدارة علـى أدوات مـن نــوع

ويمكــن جعــل v +5بد من آـون منبع جهد التغذية حــوالي بواســطة ثــالث أقطــاب v +9لــداخلي بقيمــة منبـــع التغذيـــة ا

.منتظمة ولجعـل جهد الخـرج للمـنظم مســتقرا وثابتــا يجــب أن يكـون

. من جهـد الخرج v +3جهـد الدخـل له أآبـر بـ إلـى v +12ولهذا ومـن خرجـه يمكـن التغذيـة مـن ، 30v+الجهد األعظمي للمنظم حوالي

+30v حوالي " لك المسته" ويكون التيار المستجرmA 70.

:نتشار موجة الصوت في الهواء اSound Wave Propagation Speed in The Air

لهـذا ولقيـاس المسـافة . تعتمد سرعة انتشار موجة الصوت في الهواء علـى درجـة الحـرارة

والقيـام بالتصـحيح تبعـا ، روري أخذ هذا األمـر فـي الحسـبان سيكون من الض ، بشكل دقيق :ويمكن حساب انتشار موجة الصوت من المعادلة التالية . لدرجة الحرارة

V = 331.5 + 0.6 × t [ m / sec ]

t : The temperature ( °C )

:ول التالي في الجد سرعة الصوت عند درجات حرارة مختلفة آماتعطى و

Performance evaluation

of Ultrasonic Range Meter

Adjustment of the range meter :ضبط مقياس المسافة

تم ضــبط لوحــة إظهــار مقيــاس المســافة يــــرة ــة المتغي ــة المقاوم ــديل قيم ) VR3(بتع

وذلـك عنـدما يـتم القيـاس ، في المنتصف و مـن ) C 20 °C - 25°(فـي درجـة حـرارة

ــة الظــاهرة ضــمن ــن تعــديل القيم الممك .حدود هذا المجال

ــاز القيــاس علــى بعــد مــن 1mنضــع جهو نقــوم بتعييــر ) حــائط مــثال (جســم مــا

حتى يظهر على لوحة اإلظهار) VR2(مقاومة اللـيس بـاألمر الضـروري ) VR2(و يمكن التنويه إلى أن ضبط المقاومة المتغيرة ) .1.00(القيمة

.ماعدا الحالة الخاصة المرتبطة بدرجة الحرارة

فـإن لوحـة اإلظهـار ، بعد عملية الضبط التي تـم ذآرهـا VR3عندما يتم تغيير قيمة المقاومة : غير آما يليستت

*1:The maximum and the minimum are the value which was calculated from the display.

Measurement of the most short distance : قياس أقصر مسافة

ر يتوقف عند القيمة فإن تغير لوحة اإلظها ، عندما نقرب مقياس المسافة تدريجيا من الجسم

34cm . )) لمنع سوء الكشـف (( آمكثف لكشف اإلشارة المستقبلة 0.1µFالدارة عند استخدامها . ستكون النبضة المسـتقبلة محميـة أيضـا بـدارة سـوء الكشـف 34cmفعند مسافة أقل من وقيمـة المكثـف ، قصـيرا يجب جعل زمن اإلرسـال للنبضـة المرسـلة ، لقياس مسافات أقصر

ولكـــن طاقـــة األمـــواج فـــوق .يجـــب أن تكـــون صـــغيرة )) مكثـــف منـــع ســـوء الكشـــف (( وهـذا ، تصبح ضئيلة بجعل زمن إرسال النبضة المرسلة صـغيرا ) Ultrasonic Power(الصوتية

. يؤدي إلى عدم إمكانية القياس لمسافات طويلة

Most long-range measurement : مجال قياس أطول

يوجـد بعـض الشـروط الضـرورية إلجـراء قيـاس صـحيح ، نظرا لصعوبة قيـاس مسـافات طويلـة

:ودقيق .أن يكون الجسم عموديا مع جهاز قياس المسافة

.ستوياأن يكون سطح الجسم المراد قياس بعده م .أن ال يكون هناك أي جسم أخر حولـه يعكس األمواج فوق صوتية

فيمـا لـو تـم 10m بينما يمكن القيـاس لمسـافة . 8mباستطاعتنا القياس لمسافة تقدر بـ

. إتباع الشروط السابقة م المؤشـر علـى وجـود لـن يظهـر النعـدا 10 فـإن الـرقم 10mعندما تصبح المسافة أآبر مـن

إذا لصـغر .فإن األرقام الثالثة سـتعطي نتيجـة ، ومع ذلك ، Ultrasonic) (األمواج فوق الصوتية 10m.طاقة اإلرسال فإن حدود قياس المسافة العظمى تقدر بـ

: القياسمالحظة عندة الجسم زاوي مع لمقياس يشكل اعند القياس يجب أن

.)زاوية قائمة ( صحيحةيمكن أن يقيس المقياس ، ندما ال تكون الزاوية صحيحة ع

المسافة للجسم عن طريق ارتداد األمواج الفوق صوتية على ثم عودتها إلى المقياس على نفس السطح المنحني

.السطح مما يشكل خطأ في القياس

printed board

of Ultrasonic Range Meter unit

The blue mark shows the through-hole. The green line shows the print pattern at the component side.

Mask pattern of Ultrasonic Range Meter unit

Component side

Wiring side

Parts explanation

of Ultrasonic Range Meter unit

Ultrasonic sensor :حساس األمواج فوق الصوتية

ة المصـنوع فـوق الصـوتي األمـواج سسـا في هذه الدارة ح ستعملن

) Nippon Ceramic( ة شرآمن قبل : هذا الحساس نوعين يمتلك

)receiver(والمستقبل ) transmitter(المرسل .T40-16: المرسل هو

.R40-16: المستقبل هو T - تدل على المرسلTransmitter. R - تدل على المستقبل Receiver.

(40KHz). تدل على تردد الطنين لألمواج فوق صوتية - 40 . تدل على قطر الحساس – 16

: يبين الشكل التالي مواصفات الحساس فوق الصوتي -

):IC 555(الدارة المتكاملة

هو مسـتعمل و )ذبذبم( زمني قتؤمآ أغلب األحيان في) IC(لةتستعمل هذه الدارة المتكام . فوق الصوتيد لتذبذب نبض توقيت اإلرسال وتذبذب التردفي هذه الدارة

ــة ــالي البنيــــ ــكل التــــ ــين الشــــ ويبــــ ) :IC 555(الداخلية لـ

وترانزستور مـن أجـل التفريـغ أمـا ) -S) R من النوعتتألف البنية الداخلية من مقارنين و قالب فهي عبارة عن ثالث مقاومات موصولة مع بعضها ICالدارة الخارجية والتي يتم وصلها مع الـ

لتؤمن عملية تقسيم الجهد من أجـل تغذيـة VCCعلى التسلسل وموصولة مع منبع التغذية . مدخلي المقارنين آما يبين الشكل

: ( 4069UB )لمتكاملة الدارة ا

وتحتوي بداخلها على ، (CMOS) هي دارة متكاملة من نوع ICهذه الـ . ستة عواآس

ــ ، في دارة المرسل بشـكل رئيسـي لقيـادة دارة ICتسـتخدم هـذه التسـتخدم مـن أجـل ، وفـي دارة المسـتقبل ، الحساس فوق الصوتي

وتسـتخدم ، فوق الصـوتي تذبذب نبضات القياس في مؤقت المستقبل . أيضا من أجل تنظيم الموجة من نبضة التحكم بالعداد

) : LM833 (الدارة المتكاملة

ــوي هــذه الـــ ــاتي ذو ICتحت ــين مــن المضــخم العملي علــى اثن

تستخدم مـن أجـل تضـخيم اإلشـارة فـوق ، الضجيج المنخفض يـاتي ومن الممكن استخدام المضخم العمل .الصوتية المستقبلة

) . مرة١٠٠٠( dB 60ذو الضجيج المنخفض ألنه يضخم حوالي

:( LM358 ) الدارة المتكاملة

. على اثنين من المضخم العملياتي أيضاICتحتوي هذه الـ .و تستخدم من أجل فحص اإلشارة المستقبلة

:( 4011B ) الدارة المتكاملة

ـــ ــذه الـ ــبة لهـ ــتح ، ICبالنسـ ــع تـ ــةالم و) NAND (داراتوي أربـ الئمـ .لمدخلين ومخرج واحد

ــل ت ــن أج ــدادســتخدم م ــالبإع ــول ) SR-FF ( الق ــن وص ــاس زم ولقي . صوتية الفوق اإلشارات

:( 4553B )الدارة المتكاملة

يعــد النبضــة و هــو . أرقــام ة ذو ثالثــBCDعــداد وهــي عبــارة عــن .) Ultrasonic (مواج الفوق صوتيةقاسة في زمن وصول األالم

.أيضـا ، -digit 1وله وظيفة السيطرة على عرض الليدات بحوالي

: (4511B )الدارة المتكاملة

بواسطة، ضوئية ذات سبع قطع إظهار لوحة إلى اإلشارةوظيفتها نقل .) BCD (للمشفر العشري المداخل الثنائية

:9V ( 78L09 )+منظم الجهد

بمسـاعدة (12V to +30V+) من جهود الدخل 9V+ ت الحصول على الجهد الثابمن الممكنفـإن التيـار الكهربـائي ،بالقياس ) . mA 100( أما قيمة تيار الخرج األعظمية فتكون ICهذه الـ

) .mA 70(األعظمي للمنبع آان حوالي