Beginsel en bekendstelling van Ultrasoniese Ranging Sensor

Wat is ultrasoniese reeks sensor

As gevolg van die sterk rigting van ultrasoniese golwe, stadige energieverbruik en lang afstande in die medium, word ultrasoniese golwe dikwels gebruik vir afstandmeting. Ultrasoniese afstandmeters en vlakmeetinstrumente kan byvoorbeeld deur ultrasoniese golwe gerealiseer word. ultrasoniese afstand sensor module is dikwels vinnig, gerieflik, maklik om te bereken, maklik om intydse beheer te bereik, en kan voldoen aan industriële praktiese vereistes in terme van meting akkuraatheid, so dit is ook wyd gebruik in die ontwikkeling van mobiele robotte.

Ten einde 'n mobiele robot outomaties hindernisse te vermy en te loop, moet dit toegerus wees met 'n afstandmeetstelsel sodat dit die afstandinligting (afstand en rigting) betyds vanaf die hindernis kan verkry. Die drie-rigting (voor, links en regs) ultrasoniese afstand meting sensor is bekendgestel is om 'n beweging afstand inligting te verskaf vir die robot om sy voorste, linker en regter omgewing te verstaan.

Beginsel van ultrasoniese reeks sensor

1, ultrasoniese kragopwekker

 Om ultrasoniese golwe na te vors en te gebruik, is baie ultrasoniese kragopwekkers ontwerp en gemaak. Oor die algemeen kan ultrasoniese kragopwekkers in twee kategorieë verdeel word: een is om ultrasoniese golwe elektries op te wek, en die ander is om ultrasoniese golwe meganies op te wek. Elektriese metodes sluit in piëso-elektriese, magnetostriktiewe en elektriese, ens.; meganiese metodes sluit in galtonfluit, vloeistoffluitjie en lugfluitjie. Die frekwensie, krag en kenmerke van die ultrasoniese golwe wat hulle produseer is anders, so hul gebruike is ook anders. Op die oomblik is die piëzo-elektriese ultrasoniese afstandsensor word meer algemeen gebruik.

2, die beginsel van piëzo-elektriese ultrasoniese kragopwekker

Piëzo-elektriese ultrasoniese kragopwekker gebruik eintlik die resonansie van piëzo-elektriese kristal om te werk. Die interne struktuur van die ultrasoniese kragopwekker word in figuur getoon. Dit het twee piëso-elektriese wafers en 'n resonansieplaat. Wanneer 'n pulssein aan sy twee pole toegepas word en die frekwensie is gelyk aan die natuurlike ossillasiefrekwensie van die piëso-elektriese wafer, sal die piëso-elektriese wafer resoneer en die resonansieplaat dryf om te vibreer om ultrasoniese golwe te genereer. Inteendeel, as geen spanning tussen die twee elektrodes toegepas word nie, wanneer die resonansieplaat ultrasoniese golwe ontvang, sal dit die piëso-elektriese skyfie druk om te vibreer en die meganiese energie in elektriese seine om te skakel. Dan word dit 'n ultrasoniese ontvanger.

3, die beginsel van ultrasoniese reeks sensor

 Die ultrasoniese sender stuur ultrasoniese golwe in 'n sekere rigting uit, en begin tydsberekening op dieselfde tyd as die bekendstellingstyd. Die ultrasoniese golwe versprei in die lug en keer dadelik terug wanneer struikelblokke op pad teëkom. Die ultrasoniese ontvanger stop dadelik tydsberekening wanneer dit die weerkaatsde golwe ontvang. Die voortplantingsspoed van ultrasoniese golwe in die lug is 340m/s. Volgens die tyd t wat deur die tydhouer aangeteken word, kan die afstand (s) tussen die lanseerpunt en die hindernis bereken word, naamlik: s=340t/2. Dit is die sogenaamde tydverskil-omvangmetode.

Die beginsel van ultrasoniese afstandsensor is om die bekende voortplantingsspoed van ultrasoniese golwe in die lug te gebruik om die tyd te meet wanneer die klankgolf hindernisse teëkom en terugreflekteer na transmissie, en die werklike afstand vanaf die uitsaaipunt na die hindernis te bereken gebaseer op die tydsverskil tussen transmissie en ontvangs. Dit kan gesien word dat die beginsel van ultrasoniese reikwydte dieselfde is as dié van radar.

In die formule is L die gemete afstandlengte; C is die voortplantingspoed van ultrasoniese golwe in die lug; T is die tydsverskil van die meetafstandvoortplanting (T is die helfte van die tydwaarde van transmissie na ontvangs).

Arduino ultrasoniese afstandsensors word hoofsaaklik gebruik vir afstandmeting in omkeerherinneringe, konstruksieterreine, industriële terreine, ens. Alhoewel die huidige afstandmetingsreeks 100 meter kan bereik, kan die akkuraatheid van meting slegs die orde van sentimeter bereik.

As gevolg van die voordele van maklike rigtingemissie, goeie rigting, maklike beheer van intensiteit en geen direkte kontak met die voorwerp wat gemeet word nie, is ultrasoniese golwe 'n ideale metode vir vloeistofhoogtemeting. Dit is nodig om millimeter-vlak meting akkuraatheid te bereik in presiese vloeistof vlak meting, maar die huidige huishoudelike ultrasoniese reeks spesiale geïntegreerde stroombane is slegs sentimeter-vlak meting akkuraatheid. Deur die oorsake van die ultrasoniese reeksfout te ontleed, die metingstydverskil na die mikrosekondevlak te verbeter, en die LM92 temperatuursensor te gebruik om die klankgolfvoortplantingssnelheid te kompenseer, kan die hoë-presisie ultrasoniese afstandmeter wat ons ontwerp het, millimeter-vlak metingsakkuraatheid bereik.