Back warning system 1998104042 배승권 1998104098 장명선

개 요 초음파 센서의 송/수신부 회로 분석 경보기 회로 분석 거리 표시기 회로 분석 하드웨어 구현을 위한 전체 회로도 분석 연구 수행 일정

역할 분담 배승권 – 수신부, 거리표시기 장명선 – 송신부, 경보기 공동 – 전체 회로도 및 하드웨어 구현

전체 회로도

수 신 부

수신부 - 증폭 회로 - 40dB OP amp 증폭기에서 100배 증폭 - 20dB OP amp 증폭기에서 10배 증폭 - 100*10=1000배 증폭이 가능하다

수신부 - 검출회로

수신부 – 신호 처리회로 A는 transmit pulse high 주기일 때는 71ms low 주기 일 때는 1ms C는 수신부에서 받은 detection pulse 이다. 두 신호를 RS 플립 플롭 으로 신호의 시간 delay

거리표시부의 기본 원리 - 초음파 수신부의 아날로그 신호 - A/D Converter - 디지털 신호(LED) - Binary to BCD Converter에서 7 segment - Displayer에서 10진수 거리 표시

A/D Converter - 입력 전압과 각 bit의 기준전압 비교 입력전압이 클 때 ‘1’ 표시 입력전압과 근사 전압 LED 에 입력됨.

A/D Converter 의 회로도

Binary to BCD Converter 10 진수 2 진수 10의 자리 1의 자리 BCD display 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111 10 진수 2 진수 10의 자리 1의 자리 BCD display 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111 10 진수 2 진수 10의 자리 1의 자리 BCD display 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111 Binary to BCD Converter 10진수 2진수 10의 자리 1의 자리 BCD 표시부 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101

Segment Displayer 연결 A, B, C, D 는 A/D Converter 출력단자                                                                      └------- ADC 0804 LCN의 출력 단자 A, B, C, D가 Logic gate로 입력되는 위치 ------┘                                                                      └------- ADC 0804 LCN의 출력 단자 A, B, C, D가 Logic gate로 입력되는 위치 ------┘ Segment Displayer 연결 A, B, C, D 는 A/D Converter 출력단자 7 segment Displayer 입력단자를 연결하는 곳

IC 칩을 이용한 거리 표시 카운터 이용 - 입력펄스의 주파수를 조정 기준펄스의 주파수 계산 - 음속 : 340*100[cm/s] - 파장 : 1 [cm] - 기준펄스 주파수 = 음속/파장 (왕복시간동안) = 340*100/1 = 34KHz 따라서, 기준펄스를 17KHz로 조정, 초음파의 왕복시간에서의 펄스에 대해 기준펄스 계산 하여 Cm단위 거리 표시

송 신 부

송신부 - 555 타이머 주 발진 회로 초음파 발진회로

송신부 – 승압 회로 초음파 센서에서 발생하는 40KHz 신호의 높은 전력을 실어 보내기 위한 회로

경 보 기 작동순서 1)전원회로 2)타이머이용 비안정 발진회로 3)4분주회로 4)TTL이용 비안정 발진회로 5)스피커 구동회로

경보기 전체 회로

전원 회로 전원은 약 5V가 필요 직류 공급 전압을 6V로 사용 두 개의 다이오드를 직렬연결 (전압강하 1.2V) 실제 전원전압(Vcc)는 4.8V

발진 회로 - 타이머 커패시터 C의 초기 전압 0V (="L") 6번 핀 'L'일 때 " 2번 핀에 관계없이 3번 핀은 'L' 'H'일 때 : 타이머로 동작 전원 Vcc 공급 충전시간 동안 출력 T1=0.1 [sec] 방전시간 동안 출력 T2=0.03 [sec] 한 주기는 T = T1 + T2 =0.13[sec]

4 분주 회로 J 와 K 가 "H" 상태 클럭이 "H"에서 "L"로 될 때 L2점등 , L1소등 2번째 클럭 펄스 때 B점 "H" , C점 "L"이고 L2소등, L1점등 3번째 클럭 펄스 때 B점 "L", C점 "H" 이고 L1점등, L2소등 4번째 클럭 펄스때 B점 "L", C점 "H' 이고 L1소등, L2점등 이상을 반복

발진 회로 - TTL이용 ⓒ 점이 "H", X="H", Z="L" 의 초기상태. C2는 충전,C3는 R5를 통해 방전 Z는 "H"가 됨 X ="L"가 된다. C3는 충전 C2은 R5를  통해 방전 X = "H"가 됨 이상의 동작을 반복 MV-2의 경우도 동일

스피커 구동 회로 두개의 트랜지스터는 달링턴 접속 X점이 "H“ 일 때 스피커는 구동하고 "L“ 이면 구동 10Ω : 스피커에 너무 많은 전류가 흐르는 것을 방지 1.5KΩ : 2SC1815 (1)의 부하저항 2SC1815 (2)의 바이어스 저항 2.2Ω : 이미터 안정저항으로 이미터에 일정전압, 전류 공급

연구 결과 전체적인 회로를 통한 하드웨어 준비 신호처리를 MPU 대신 IC 소자를 사용 초음파 센서의 정확도 개선은 하드웨어 구현 시 실험을 통한 방법으로 모색 Display 는 가능하였으나 아직 speech에 대한 부분은 연구가 더 필요

연구 일정 방학 기간 중 부품 구입 하드웨어 구현 초음파 센서의 정확도 개선 경보기 및 speech 대한 신호 처리 연구 실생활에 적용 시 문제점 파악 및 해결 최종 논문 준비

참고 문헌 센서 활용의 전자 회로 - 김응묵 저, 도서출판 기문사 1992년 출판 센서 응용 공학 - 정기철, 김응석, 김도우 공저, 북두 출판사, 2002년 출판 메카트로닉스를 위한 센서응용회로 101선 - 곡요혼사 저, 이종락 옮김, 1992년 출판 www.interq.or.jp/japan/se-inoue