Mehanizam ultrazvučnog daljinomjera

Kao medij za prijenos informacija, ultrazvuk je sve važniji u raznim poljima kao što su otkrivanje grešaka, mjerenje dometa i mjerenje brzine zbog svojih izravnih i reflektirajućih svojstava i karakteristika na koje vanjski čimbenici poput svjetlosti i elektromagnetskih valova ne mogu lako utjecati. Ultrazvučni val je zvučni val čija je frekvencija veća od 20KHz. Ima dobru usmjerenost, snažnu moć prodora, lako dobivanje koncentrirane zvučne energije, koja ima veliku udaljenost u vodi. ultrazvučni pretvornici mogu se koristiti za mjerenje udaljenosti, mjerenje brzine, čišćenje, zavarivanje, drobljenje, sterilizaciju. dezinfekcija itd. Postoje mnoge primjene u medicini, vojsci, industriji i poljoprivredi. Ultrazvuk je dobio ime po svojoj donjoj granici frekvencije, koja je približno jednaka gornjoj granici ljudskog sluha.

U krugu ultrazvučne detekcije, izlazni impuls je niz kvadratnih valova na kraju odašiljača. Širina ovog niza kvadratnih valova je vremenski interval između odašiljanja ultrazvučnih valova i primanja ultrazvučnih valova. Očito, što je veća udaljenost između mjernih objekata, veća je širina impulsa i izlazni impuls. Broj je proporcionalan udaljenosti mjerenja. Ultrazvučni pretvarač raspona općenito ima sljedeće metode:

(1) uzimajući prosječni napon izlaznog impulsa, napon (amplituda napona je u osnovi fiksna) proporcionalan je udaljenosti, a mjerni napon se može mjeriti;

(2) Mjerenje širine izlaznog impulsa, odnosno vremenskog intervala t između prijenosnog ultrazvučnog vala i prijamnog ultrazvučnog vala. Stoga je mjerna udaljenost S = 1/2 vt.

Ultrazvučni odašiljači prenose ultrazvučne valove u određenom smjeru, a početak mjerenja vremena je vrijeme prijenosa. Kada se ultrazvučni valovi šire u zraku, oni će se odmah vratiti na prepreke, a ultrazvučni prijemnici će prestati mjeriti vrijeme odmah nakon primanja reflektiranih valova. Brzina širenja ultrazvučnog vala u zraku je V, a prema vremenskoj razlici koju izmjeri mjerač vremena za mjerenje odaslanog i primljenog odjeka, može se izračunati udaljenost S točke emisije od prepreke, to jest: S = V·Δt / 2, Ovo je metoda određivanja raspona vremenske razlike. Budući da su ultrazvučni senzori udaljenosti također vrsta zvučnih valova, njihova brzina zvuka povezana je s temperaturom, a navedena je brzina zvuka pri nekoliko različitih temperatura. Tijekom uporabe, ako se temperatura ne mijenja mnogo, brzina zvuka može se smatrati uglavnom konstantnom. Brzina širenja ultrazvučnog vala pri normalnoj temperaturi je 334 m/s, ali na njegovu brzinu širenja V lako utječu čimbenici kao što su temperatura, vlaga i tlak u zraku, na koje temperatura uvelike utječe. Za svaki porast temperature od 1°C, brzina zvuka se povećava za 0,6 m/s. Ako je točnost rangiranja vrlo visoka, potrebno ju je korigirati metodom temperaturne kompenzacije. Kada je poznata temperatura okoline T, formula za izračunavanje brzine širenja ultrazvuka V je: V = 331,45 + 0,607T

Nakon što se odredi brzina zvuka, udaljenost se može dobiti mjerenjem vremena povratnog puta ultrazvuka. Ovo je mehanizam ultrazvučnog daljinomjera.

1. Upotrijebite TRIG IO porta za pokretanje rangiranja, dajući minimalno 10us signala visoke razine (jedna širina impulsa je 10us / jedna velika snaga, ravno trajanje je 10us.

2. Modul automatski šalje pravokutne valove od 840 kHz kako bi automatski otkrio postoji li povratak signala.

3. Postoji povratak signala, a visoka razina izlazi kroz IO priključak ECHO. Trajanje visoke razine je vrijeme od prijenosa do povratka ultrazvučnog vala. Ispitna udaljenost = (veliko vrijeme * brzina zvuka / 2), VCC GND je napajanje, TRIG je kontrolni kraj (ulaz), a ECHO je povratni kraj (izlaz). TRIG daje puls visoke razine, a SR40 počinje slati ultrazvučne valove. Prilikom primanja reflektiranog vala, ECHO emitira važeći signal. Udaljenost se može pretvoriti mjerenjem vremenske razlike od početka TRIG okidača do prijema ECHO.

HCSR04 ultrazvučni modul za mjerenje dometa, VCC pruža napajanje od 5 V, GND je uzemljen, ulaz upravljačkog signala TRIG okidača, izlaz signala eho eho i ostala četiri terminala sučelja. Omogućen je impulsni okidački signal od 10us ili više, a modul će interno emitirati ciklusne razine od 40 kHz i detektirati odjeke. Nakon što se otkrije signal odjeka, detektira se izlazni signal odjeka. Širina impulsa eho signala proporcionalna je izmjerenoj udaljenosti, pri čemu se udaljenost može izračunati prijenosom signala na prijemni eho signal.