Mekanisme af ultralyd afstandsmåler

Som mediet til at transmittere information er ultralyd mere og mere vigtigt inden for forskellige områder såsom fejldetektion, rækkevidde og hastighedsmåling på grund af dets direkte og reflekterende egenskaber og dets egenskaber, der ikke let påvirkes af eksterne faktorer såsom lys og elektromagnetiske bølger. Ultralydsbølge er en lydbølge med en frekvens højere end 20KHz. Den har god retningsevne, stærk gennemtrængningskraft, let at opnå koncentreret lydenergi, som har lang afstand i vandet. ultralydstransducere kan bruges til afstandsmåling, hastighedsmåling, rengøring, svejsning, knusning, sterilisering. desinfektion osv. Der er mange anvendelser inden for medicin, militær, industri og landbrug. Ultralyd er opkaldt efter sin nedre frekvensgrænse, som er omtrent lig med den øvre grænse for menneskelig hørelse.

I ultralydsdetekteringskredsløbet er udgangsimpulsen en række firkantbølger i sendeenden. Bredden af ​​denne serie af firkantbølger er tidsintervallet mellem at transmittere ultralydsbølger og modtage ultralydsbølger. Det er klart, at jo større afstanden er mellem måleobjekterne, desto større er pulsbredden og udgangsimpulsen. Tallet er proportionalt med måleafstanden. Ultrasonisk afstandstransducer har generelt følgende metoder:

(1) tager den gennemsnitlige spænding af udgangsimpulsen, spændingen (amplituden af ​​spændingen er grundlæggende fast) er proportional med afstanden, og målespændingen kan måles;

(2) Måling af bredden af ​​udgangsimpulsen, dvs. tidsintervallet t mellem den transmitterende ultralydsbølge og den modtagende ultralydsbølge. Derfor er måleafstanden S = 1/2 vt.

Ultralydssendere transmitterer ultralydsbølger i en bestemt retning, og starttidspunktet på samme tid er transmissionstiden. Når ultralydsbølgerne forplanter sig i luften, vil de øjeblikkeligt vende tilbage til forhindringerne, og ultralydsmodtagerne stopper med timingen umiddelbart efter at have modtaget de reflekterede bølger. Udbredelseshastigheden af ​​ultralydsbølgen i luften er V, og i henhold til tidsforskellen målt af timeren for at måle de transmitterede og modtagne ekkoer, kan afstanden S af emissionspunktet fra forhindringen beregnes, det vil sige: S = V·Δt / 2 ,Dette er tidsforskellens rækkeviddemetode. Da ultralydsafstandssensorer også er en slags lydbølger, er deres lydhastighed relateret til temperaturen, og lydens hastighed ved flere forskellige temperaturer er angivet. I brug, hvis temperaturen ikke ændrer sig meget, kan lydens hastighed anses for at være i det væsentlige konstant. Udbredelseshastigheden af ​​ultralydsbølger ved normal temperatur er 334 m / s, men dens udbredelseshastighed V påvirkes let af faktorer som temperatur, fugtighed og tryk i luften, som i høj grad påvirkes af temperaturen. For hver 1°C stigning i temperaturen, stiger lydens hastighed 0,6 m/s. Hvis nøjagtigheden af ​​rækkevidden er meget høj, skal den korrigeres ved hjælp af temperaturkompensationsmetoden. Når omgivelsestemperaturen T er kendt, er formlen til beregning af ultralydsudbredelseshastigheden V: V = 331,45 + 0,607T

Efter at lydhastigheden er bestemt, kan afstanden opnås ved at måle tiden for ultralyds-rundturen. Dette er mekanismen for ultralydsafstandsmåleren.

1. Brug IO-porten TRIG til at udløse rækkevidde, hvilket giver et minimum på 10 us højniveausignal (én pulsbredde er 10us / én høj effekt, den flade varighed er 10us.

2. Modulet sender automatisk 840khz firkantbølger for automatisk at registrere, om der er et signalretur.

3. Der er et signal retur, og et højt niveau udsendes gennem IO porten ECHO. Højniveauvarigheden er tiden fra transmissionen til ultralydsbølgens tilbagevenden. Testafstand = (høj tid * lydhastighed / 2), VCC GND er strømforsyningen, TRIG er kontrolenden (input), og ECHO er returenden (output). TRIG giver en puls på højt niveau, og SR40 begynder at sende ultralydsbølger. Ved modtagelse af reflekteringsbølgen udsender ECHO et gyldigt signal. Afstanden kan konverteres ved at måle tidsforskellen fra starten af ​​TRIG-udløseren til modtagelsen af ​​ECHO.

HCSR04 ultralydsafstandsmodul, VCC giver 5V strømforsyning, GND er jordet, TRIG trigger kontrolsignal input, ECHO ekko signal output og andre fire interface terminaler. Et pulsudløsersignal på 10us eller mere leveres, og modulet vil internt udsende 40khz cyklusniveauer og detektere ekkoer. Når først ekkosignalet er detekteret, detekteres udgangsekkosignalet. Pulsbredden af ​​ekkosignalet er proportional med den målte afstand, hvorved afstanden kan beregnes ved at sende signalet til det modtagende ekkosignal.