Detaljno objašnjenje metode mjerenja dometa ultrazvučnog senzora

U svakodnevnoj proizvodnji i životu, ultrazvučni senzori udaljenosti uglavnom se koriste u radaru za vožnju unazad automobila, automatskom izbjegavanju prepreka za hodanje robota, gradilištima i nekim industrijskim mjestima, kao što su razina tekućine, dubina bunara, duljina cjevovoda itd., koji zahtijevaju automatsko beskontaktno određivanje raspona. Trenutno postoje dva najčešće korištena rješenja za ultrazvučno mjerenje udaljenosti. Jedan je ultrazvučni sustav za mjerenje udaljenosti temeljen na mikroračunalu s jednim čipom ili ugrađenoj opremi, a drugi je ultrazvučni sustav za mjerenje udaljenosti temeljen na CPLD-u (Complex Programmable Logic Device). Da bismo razumjeli povezani dizajn aplikacije ultrazvučnog senzora za mjerenje udaljenosti, prvo moramo razumjeti princip rada ultrazvučnog senzora za mjerenje udaljenosti.

Princip rada ultrazvučnog senzora

Ultrazvučni senzori su senzori koji pretvaraju ultrazvučne signale u druge energetske signale (obično električne signale). Ultrazvuk se odnosi na mehanički udarni val koji nastaje u elastičnom mediju s frekvencijom većom od 20 kHz. Ima značajke jake usmjerenosti, spore potrošnje energije i relativno velike udaljenosti širenja, pa se često koristi za beskontaktno mjerenje udaljenosti. Budući da ultrazvučni val ima veliku sposobnost prodiranja u tekućine i krutine, posebno u krutine koje su neprozirne za sunčevu svjetlost. Kada ultrazvučni val pogodi nečistoću ili sučelje, proizvest će značajnu refleksiju da bi se stvorio eho, a može proizvesti Doppler efekt kada udari u pokretni objekt. , Dakle, ultrazvučno mjerenje ima bolju prilagodljivost okolini.

Trenutno postoje mnoge metode ultrazvučni senzor udaljenosti modula : kao što je metoda otkrivanja vremena kružnog putovanja, metoda otkrivanja faze i metoda otkrivanja amplitude akustičnog vala. Načelo ultrazvučnog senzora emitira određenu frekvenciju ultrazvučnih valova, koji se šire zračnim medijem, i reflektiraju natrag nakon što dosegnu cilj mjerenja ili prepreku. Nakon refleksije, ultrazvučni prijemnik prima impuls. Vrijeme koje je potrebno je vrijeme povratnog putovanja. Vrijeme povratnog putovanja povezano je sa širenjem ultrazvučnih valova. Udaljenost putovanja je povezana. Vrijeme prijenosa testa može dobiti udaljenost. Na primjer: pod pretpostavkom da je udaljenost između mjerenog objekta i daljinomjera, izmjereno vrijeme je t/s, a brzina širenja ultrazvuka izražena je s v/m·s-1, tada postoji relacijski izraz (1)s=vt／2 (1) 

U slučaju zahtjeva visoke točnosti, treba uzeti u obzir utjecaj temperature na brzinu širenja ultrazvuka, a brzinu širenja ultrazvuka treba korigirati prema formuli (2) kako bi se smanjila pogreška.

v=331,4+0,607T (2) U formuli, T je stvarna temperatura u ℃, a v je brzina širenja ultrazvuka u mediju u m/s.

  

Princip rada ultrazvučnog senzora za mjerenje udaljenosti

Načelo ultrazvučnog određivanja udaljenosti je prijenos ultrazvučnih valova u određenom smjeru preko ultrazvučnog odašiljača i početak mjerenja vremena u isto vrijeme kada i vrijeme lansiranja. Kada se ultrazvučni valovi šire u zraku, odmah će se vratiti kada naiđu na prepreke. Ultrazvučni prijemnik odmah prestaje mjeriti vrijeme kada primi reflektirani val. . Ultrazvučni senzor za mjerenje udaljenosti usvaja princip ultrazvučnog mjerenja udaljenosti odjeka i koristi preciznu tehnologiju mjerenja vremenske razlike za otkrivanje udaljenosti između senzora i cilja. Usvaja ultrazvučni senzor malog kuta i malog slijepog područja, koji ima točna mjerenja, nema kontakta, vodootporan je i koroziju, niske cijene i druge prednosti. Uobičajena metoda ultrazvučnog senzora za domet je da jedna glava zračenja odgovara jednoj glavi za prijem, a više glava za odašiljanje odgovara jednoj glavi za prijem. Na temelju karakteristika ultrazvučnog mjerenja udaljenosti koje su jednostavne za rukovanje i bez oštećenja, mora se izmjeriti vrijeme povratnog putovanja ultrazvukom. , Možete dobiti udaljenost. Ovo je princip rada ultrazvučnog senzora za domet.

Modul ultrazvučnog senzora za mjerenje udaljenosti , modul ultrazvučnog senzora za mjerenje udaljenosti ima dva izborna načina prijenosa, naime slobodni način rada: kada postoji napajanje, sam senzor šalje signale okidača i praska (za osnovne primjene); način vanjskog okidača: signal okidača upravljanja vanjskim sustavom (kontroler ili procesorski krug) za napredne aplikacije, ova dva načina su prikladna za različite svrhe, osim toga, senzor također uključuje dva ulazna izvora napajanja, jedan je niskog napona (5V) pogodan za procesorske krugove, a drugi je visoki napon (12V) prikladan za kontroler za mjerenje udaljenosti do prepreka od 3,5 m (na 5 V), 5 m (na 12 V) i korištenje UART-a komunikacija za slanje podataka, razlučivost je unutar 5 mm. S druge strane, u raznim prilikama, korisnici mogu odabrati različite načine podešavanja u skladu s vlastitim okruženjem, kao što je slobodni rad/UART okidač/postavka vanjskog okidača, itd. U isto vrijeme, oni također mogu odlučiti hoće li koristiti međuspremnik prstena i izlaz prema postavci brzine prijenosa testne UART komunikacije. Signal ima visokoučinkoviti ASIC čip koji osigurava stabilan prijenos i osjetljiv prijem. Stoga komunikacija između senzora i računala koristi 'ploču sučelja' (RS232, regulator snage) za prikaz podataka i korištenje programa za praćenje na računalu (dostupan je super terminal) za promjenu stvarne. Prijemno ultrazvučno pojačanje u stvarnom vremenu koristi UART (ASCII, mm) izlaznu udaljenost za pretvaranje signala detekcije u pravokutni signal na razini TTL (kvadratni val) prema stvarnom vremenu.