Penjelasan rinci tentang metode pengukuran rentang sensor ultrasonik

Dalam produksi dan kehidupan sehari-hari, sensor jarak ultrasonik terutama digunakan dalam radar pembalik mobil, robot berjalan menghindari rintangan otomatis, lokasi konstruksi dan beberapa lokasi industri, seperti ketinggian cairan, kedalaman sumur, panjang pipa, dll., yang memerlukan jangkauan non-kontak otomatis. Saat ini ada dua solusi jangkauan ultrasonik yang umum digunakan. Salah satunya adalah sistem jangkauan ultrasonik berdasarkan komputer mikro chip tunggal atau peralatan tertanam, dan yang lainnya adalah sistem jangkauan ultrasonik berdasarkan CPLD (Complex Programmable Logic Device). Untuk memahami terkait perancangan aplikasi sensor rentang ultrasonik, terlebih dahulu kita harus memahami prinsip kerja sensor rentang ultrasonik.

Prinsip kerja sensor ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sensor yang mengubah sinyal ultrasonik menjadi sinyal energi lain (biasanya sinyal listrik). Ultrasonografi mengacu pada gelombang kejut mekanis yang dihasilkan dalam media elastis dengan frekuensi lebih besar dari 20 kHz. Ia memiliki karakteristik directivity yang kuat, konsumsi energi yang lambat, dan jarak propagasi yang relatif jauh, sehingga sering digunakan untuk jangkauan non-kontak. Pasalnya gelombang ultrasonik mempunyai kemampuan yang besar dalam menembus cairan dan padatan, terutama pada padatan yang buram terhadap sinar matahari. Gelombang ultrasonik yang mengenai pengotor atau antarmuka akan menghasilkan pantulan yang signifikan hingga membentuk gema, dan dapat menghasilkan efek doppler bila mengenai benda bergerak. , Jadi jangkauan ultrasonik memiliki kemampuan beradaptasi yang lebih baik terhadap lingkungan.

Saat ini, ada banyak metode sensor jarak modul ultrasonik : seperti metode deteksi waktu pulang pergi, metode deteksi fase, dan metode deteksi amplitudo gelombang akustik. Prinsip sensor ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu, disebarkan melalui media udara, dan dipantulkan kembali setelah mencapai target atau hambatan pengukuran. Setelah refleksi, penerima ultrasonik menerima pulsa. Waktu yang dibutuhkan adalah waktu pulang pergi. Waktu pulang pergi berhubungan dengan perambatan gelombang ultrasonik. Jarak perjalanan saling berkaitan. Waktu transmisi tes bisa mendapatkan jarak. Contoh: Dengan asumsi jarak antara objek yang diukur dan pengintai, waktu yang diukur adalah t/s, dan kecepatan rambat ultrasonik dinyatakan dengan v/m·s-1, maka terdapat persamaan relasional (1)s=vt／2 (1) 

Dalam hal persyaratan akurasi tinggi, pengaruh suhu terhadap kecepatan rambat ultrasonik perlu dipertimbangkan, dan kecepatan rambat ultrasonik harus dikoreksi sesuai rumus (2) untuk mengurangi kesalahan.

v=331.4+0.607T (2) Dalam rumusnya, T adalah suhu sebenarnya dalam ℃, dan v adalah kecepatan rambat ultrasonik dalam medium dalam m/s.

  

Prinsip kerja sensor jarak ultrasonik

Prinsip jangkauan ultrasonik adalah mentransmisikan gelombang ultrasonik ke arah tertentu melalui pemancar ultrasonik, dan waktu mulai bersamaan dengan waktu peluncuran. Ketika gelombang ultrasonik merambat di udara, gelombang tersebut akan segera kembali ketika menemui rintangan. Penerima ultrasonik segera menghentikan penghitungan waktu ketika gelombang pantulan diterima. . Sensor pengukur jarak ultrasonik mengadopsi prinsip pengukuran jarak gema ultrasonik dan menggunakan teknologi pengukuran perbedaan waktu yang tepat untuk mendeteksi jarak antara sensor dan target. Ini mengadopsi sensor ultrasonik sudut kecil dan area buta kecil, yang memiliki pengukuran akurat, tidak ada kontak, tahan air, dan korosi, biaya rendah dan keunggulan lainnya. Metode sensor jangkauan ultrasonik yang umum digunakan adalah satu kepala radiasi berhubungan dengan satu kepala penerima, dan beberapa kepala pemancar berhubungan dengan satu kepala penerima. Berdasarkan karakteristik pengukuran jarak ultrasonik yang sederhana, mudah dioperasikan, dan tidak merusak, waktu perjalanan pulang pergi ultrasonik harus diukur. , Anda bisa mendapatkan jaraknya. Ini adalah prinsip kerja sensor jangkauan ultrasonik.

Modul sensor pengukuran jarak ultrasonik , modul sensor pengukuran jarak ultrasonik memiliki dua mode transmisi opsional, yaitu mode lari bebas: ketika ada daya, sensor itu sendiri mengirimkan sinyal pemicu dan ledakan (untuk aplikasi dasar); mode pemicu eksternal: sistem eksternal (pengontrol atau sirkuit prosesor) mengontrol sinyal pemicu untuk aplikasi tingkat lanjut, kedua mode ini cocok untuk berbagai tujuan, selain itu, sensor juga melibatkan dua sumber daya masukan, satu tegangan rendah (5V) cocok untuk sirkuit prosesor dan yang lainnya Tegangan tinggi (12V) cocok untuk pengontrol untuk mengukur jarak ke rintangan 3,5m (pada 5V), 5m (pada 12V), dan menggunakan komunikasi UART untuk mengirim data, resolusinya dalam 5mm. Di sisi lain, dalam berbagai kesempatan, pengguna dapat memilih mode pengaturan yang berbeda sesuai dengan lingkungan mereka sendiri, seperti pengaturan berjalan bebas/pemicu UART/pemicu eksternal, dll. Pada saat yang sama, mereka juga dapat memutuskan apakah akan menggunakan buffer cincin dan keluaran sesuai dengan pengaturan baud rate komunikasi UART pengujian. Sinyal memiliki chip ASIC berkinerja tinggi untuk memastikan transmisi stabil dan penerimaan sensitif. Oleh karena itu, komunikasi antara sensor dan PC menggunakan 'papan antarmuka' (RS232, pengatur daya) untuk menampilkan data dan menggunakan program pemantauan pada PC (terminal super tersedia) untuk mengubah aktual. Amplifikasi real-time ultrasonik penerima menggunakan jarak keluaran UART (ASCII, mm) untuk mengubah sinyal deteksi menjadi sinyal persegi panjang tingkat TTL (gelombang persegi) sesuai waktu nyata.