Podrobné vysvětlení metody měření dosahu ultrazvukového senzoru

V každodenní produkci a životě, Ultrazvukové snímače vzdálenosti se používají hlavně v couvacím radaru automobilů, automatickém vyhýbání se překážkám při chůzi robotů, na stavbách a v některých průmyslových areálech, jako je hladina kapaliny, hloubka studny, délka potrubí atd., které vyžadují automatické bezkontaktní měření rozsahu. V současnosti existují dvě běžně používaná řešení ultrazvukového měření. Jedním je ultrazvukový zaměřovací systém založený na jednočipovém mikropočítači nebo vestavěném zařízení a druhým je ultrazvukový zaměřovací systém založený na CPLD (Complex Programmable Logic Device). Abychom porozuměli souvisejícímu aplikačnímu návrhu ultrazvukového snímače rozsahu, musíme nejprve pochopit princip fungování ultrazvukového snímače rozsahu.

Princip činnosti ultrazvukového senzoru

Ultrazvukové senzory jsou senzory, které převádějí ultrazvukové signály na jiné energetické signály (obvykle elektrické signály). Ultrazvukem se rozumí mechanická rázová vlna generovaná v elastických médiích s frekvencí vyšší než 20 kHz. Vyznačuje se silnou směrovostí, pomalou spotřebou energie a relativně dlouhou vzdáleností šíření, takže se často používá pro bezkontaktní měření. Protože ultrazvuková vlna má velkou schopnost pronikat kapalinami a pevnými látkami, zejména v pevných látkách, které jsou neprůhledné pro sluneční světlo. Když ultrazvuková vlna zasáhne nečistotu nebo rozhraní, vytvoří významný odraz, který vytvoří ozvěnu, a při dopadu na pohybující se objekt může vyvolat dopplerovský efekt. , Takže ultrazvukové měření má lepší přizpůsobivost prostředí.

V současné době existuje mnoho metod senzor vzdálenosti ultrazvukového modulu : jako je metoda detekce času zpáteční cesty, metoda detekce fáze a metoda detekce amplitudy akustické vlny. Princip ultrazvukového senzoru vysílá určitou frekvenci ultrazvukových vln, šířených vzduchovým médiem a po dosažení cíle měření nebo překážky se odráží zpět. Po odrazu ultrazvukový přijímač přijme puls. Čas, který to trvá, je doba zpáteční. Doba zpáteční cesty souvisí s šířením ultrazvukových vln. Se vzdáleností cesty souvisí. Zkušební doba přenosu může získat vzdálenost. Například: Za předpokladu, že je vzdálenost mezi měřeným objektem a dálkoměrem, naměřený čas je t/s a rychlost šíření ultrazvuku je vyjádřena v/m·s-1, pak existuje vztahový výraz (1)s=vt／2 (1) 

V případě požadavků na vysokou přesnost je třeba vzít v úvahu vliv teploty na rychlost šíření ultrazvuku a rychlost šíření ultrazvuku by měla být korigována podle vzorce (2), aby se snížila chyba.

v=331,4+0,607T (2) Ve vzorci je T skutečná teplota ve ℃ a v je rychlost šíření ultrazvuku v médiu v m/s.

  

Princip činnosti ultrazvukového snímače vzdálenosti

Principem ultrazvukového určování vzdálenosti je vysílání ultrazvukových vln v určitém směru přes ultrazvukový vysílač a zahájení měření ve stejnou dobu jako čas spuštění. Když se ultrazvukové vlny šíří vzduchem, okamžitě se vrátí, když narazí na překážky. Ultrazvukový přijímač okamžitě zastaví časování, když je přijata odražená vlna. . Ultrazvukový snímač vzdálenosti využívá princip ultrazvukového měření vzdálenosti ozvěny a využívá technologii přesného měření časového rozdílu k detekci vzdálenosti mezi snímačem a cílem. Přijímá ultrazvukový senzor s malým úhlem a malou slepou plochou, který má přesné měření, žádný kontakt, vodotěsnost a korozi, nízkou cenu a další výhody. Běžně používaný způsob ultrazvukového snímače vzdálenosti spočívá v tom, že jedna radiační hlava odpovídá jedné přijímací hlavě a více vysílacích hlav odpovídá jedné přijímací hlavě. Na základě jednoduchých, snadno ovladatelných a nepoškozených charakteristik ultrazvukového měření vzdálenosti je nutné měřit ultrazvukovou dobu oběhu. , Můžete získat vzdálenost. Toto je princip činnosti ultrazvukového snímače vzdálenosti.

Modul snímače ultrazvukového měření vzdálenosti , modul snímače ultrazvukového měření vzdálenosti má dva volitelné režimy přenosu, a to režim volného provozu: když je napájení, snímač sám vysílá spouštěcí a burst signály (pro základní aplikace); externí režim spouštění: externí systém (ovladač nebo obvod procesoru) řídí spouštěcí signál pro pokročilé aplikace, tyto dva režimy jsou vhodné pro různé účely, navíc snímač obsahuje také dva zdroje vstupního napájení, jeden je nízkonapěťový (5V) vhodný pro obvody procesoru a druhý vysokonapěťový (12V) je vhodný pro kontrolér k měření vzdálenosti od překážek 3,5m (při 5V), rozlišení 2V je v dosahu a komunikace je 5m (na 1) 5 mm. Na druhou stranu si uživatelé při různých příležitostech mohou vybrat různé režimy nastavení podle vlastního prostředí, jako je například free-run/UART spoušť/externí nastavení spouštění atd. Zároveň se také mohou rozhodnout, zda použijí vyzváněcí vyrovnávací paměť a výstup podle nastavení přenosové rychlosti testovací UART komunikace. Signál má vysoce výkonný čip ASIC pro zajištění stabilního přenosu a citlivého příjmu. Komunikace mezi senzorem a PC proto využívá „desku rozhraní“ (RS232, regulátor výkonu) k zobrazení dat a pomocí monitorovacího programu na PC (k dispozici je superterminál) ke změně skutečného .Přijímací ultrazvukové zesílení v reálném čase využívá výstupní vzdálenost UART (ASCII, mm) k převodu detekčního signálu na obdélníkový signál na úrovni TTL (čtvercová vlna) v reálném čase.