[PCB 센서 제어 프로젝트] 파형 해석3 - 거리 측정 (04)

SR Latch

BCD 카운터에 입력되는 CLK, RST, LE를 생성하기 위한 회로

• 15Hz와 비교기 출력을 입력으로 받는다.

• SR Latch의 진리표에 의해서 오른쪽과 같은 출력 신호가 나온다.

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클럭 발생기

CLK 신호를 생성하기 위한 회로

• 현재 최대 측정 거리를 1m로 설정하였다.
• 음파의 속도는 340m/s 이다. 현재 검출되는 신호들은 모두 us단위이며 FND 출력은 cm 단위이다.
• 이를 고려해 단위를 변경하면 v = 0.034cm/us가 된다.
• 거리 = 속도 * 시간 이며, 거리는 왕복이므로 2m이다.
• 즉 200m = 0.034cm/us * 시간 이며, 계산하면 시간 = 1/0.00017us 가 된며, 주파수는 170Hz가 된다.
• 이 신호는 정확한 측정을 위해서는 느리기 때문에 100배한 17kHz를 주파수로 선정한다.

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LE/RST/CLK

LE

• LE 신호는 BCD 카운터의 카운팅 동작을 제어하는 신호로 active HIGH 이다.

• SR Latch 신호가 인가되면 커패시터가 미분기로 동작해 위와 같은 신호가 된다.
• 이 신호는 다이오드에 의해 -신호만 남게 되고, 인버터를 거치면서 디지털 신호로 변하게 된다.

RST

• 카운팅 값을 0으로 초기화 하는 신호이다. active HIGH로 동작한다.

• 커패시터에의해 LE 신호와 동일한 신호가 생선된다.
• LE와는 반대로 다이오드에 의해서 +신호만 남게 되고, 인버터를 거치며 디지털 신호로 변한다.

CLK

• SR Latch 신호와 클럭신호가 NAND 게이트에 입력되어 오른쪽의 신호가 발생한다.
• 이 신호의 펄스 갯수를 통하여 거리를 계산한다.

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BCD 카운터

3신호를 통해 거리 측정

1. LE는 HIGH, RST는 LOW로 유지된다 (CLK 신호가 계속 HIGH이기 때문에 LE 신호가 HIGH여도 측정이 안된다.)
2. 신호가 검출되어 CLK 신호가 펄스 형태로 인가되면, RST 신호가 HIGH가 되어 카운팅 값이 0으로 초기화된다.
3. 이후 CLK 신호 검출이 중단되면, LE 신호가 LOW가 되어 카운팅이 끝난다.
4. 이를 통해 BCD 내부 동작으로 거리를 계산한다.