Mekanisme pencari jangkauan ultrasonik

Sebagai media transmisi informasi, ultrasonik semakin penting dalam berbagai bidang seperti deteksi cacat, jangkauan, dan pengukuran kecepatan karena sifat langsung dan reflektifnya serta karakteristiknya yang tidak mudah dipengaruhi oleh faktor eksternal seperti cahaya dan gelombang elektromagnetik. Gelombang ultrasonik adalah gelombang suara dengan frekuensi lebih tinggi dari 20KHz. Ia memiliki arah yang baik, daya tembus yang kuat, mudah memperoleh energi suara yang terkonsentrasi, dan memiliki jarak yang jauh di dalam air. transduser ultrasonik dapat digunakan untuk pengukuran jarak, pengukuran kecepatan, pembersihan, pengelasan, penghancuran, sterilisasi. desinfeksi, dll. Ada banyak aplikasi dalam bidang kedokteran, militer, industri, dan pertanian. Nama USG diambil dari batas frekuensi bawahnya, yang kira-kira sama dengan batas atas pendengaran manusia.

Pada rangkaian deteksi ultrasonik, pulsa keluaran berupa rangkaian gelombang persegi pada ujung transmisi. Lebar rangkaian gelombang persegi ini adalah selang waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik dan penerimaan gelombang ultrasonik. Jelasnya, semakin besar jarak antara benda ukur, semakin besar lebar pulsa, dan pulsa keluarannya. Jumlahnya sebanding dengan jarak pengukuran. Transduser rentang ultrasonik umumnya memiliki metode berikut:

(1) mengambil tegangan rata-rata dari pulsa keluaran, tegangan (amplitudo tegangan pada dasarnya tetap) sebanding dengan jarak, dan tegangan pengukuran dapat diukur;

(2) Mengukur lebar pulsa keluaran, yaitu selang waktu t antara gelombang ultrasonik pemancar dan gelombang ultrasonik penerima. Oleh karena itu, jarak pengukurannya adalah S = 1/2 vt.

Pemancar ultrasonik mengirimkan gelombang ultrasonik ke arah tertentu, dan waktu mulai pada saat yang sama adalah waktu transmisi. Ketika gelombang ultrasonik merambat di udara, gelombang tersebut akan segera kembali ke rintangan, dan penerima ultrasonik akan menghentikan penghitungan waktu segera setelah menerima gelombang yang dipantulkan. Kecepatan rambat gelombang ultrasonik di udara adalah V, dan berdasarkan perbedaan waktu yang diukur oleh pengatur waktu untuk mengukur gema yang dikirim dan diterima, jarak S titik pancaran dari penghalang dapat dihitung, yaitu: S = V·Δt / 2 ,Ini adalah metode rentang perbedaan waktu. Karena sensor jarak ultrasonik juga merupakan sejenis gelombang suara, kecepatan suaranya bergantung pada suhu, dan kecepatan suara pada beberapa suhu berbeda dicantumkan. Dalam penggunaannya, jika suhu tidak banyak berubah, kecepatan suara dapat dianggap konstan. Kecepatan rambat gelombang ultrasonik pada suhu normal adalah 334 m/s, namun kecepatan rambatnya V mudah dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu, kelembaban dan tekanan udara, yang sangat dipengaruhi oleh suhu. Setiap kenaikan suhu sebesar 1°C, cepat rambat bunyi bertambah 0,6 m/s. Jika keakuratan rentang sangat tinggi, maka harus dikoreksi dengan metode kompensasi suhu. Jika diketahui suhu lingkungan T, maka rumus menghitung kecepatan rambat ultrasonik V adalah: V = 331,45 + 0,607T

Setelah kecepatan suara ditentukan, jarak dapat diperoleh dengan mengukur waktu perjalanan ultrasonik pulang pergi. Ini adalah mekanisme pencari jangkauan ultrasonik.

1. Gunakan port IO TRIG untuk memicu rentang, memberikan sinyal tingkat tinggi minimal 10us (satu lebar pulsa adalah 10us / satu daya tinggi, Durasi datar adalah 10us.

2. Modul secara otomatis mengirimkan gelombang persegi 840khz untuk secara otomatis mendeteksi apakah ada sinyal kembali.

3. Ada sinyal kembali, dan level tinggi dikeluarkan melalui port IO ECHO. Durasi tingkat tinggi adalah waktu mulai dari transmisi hingga kembalinya gelombang ultrasonik. Jarak uji = (waktu tinggi * kecepatan suara / 2), VCC GND adalah catu daya, TRIG adalah ujung kendali (input), dan ECHO adalah ujung balik (output). TRIG memberikan denyut tingkat tinggi, dan SR40 mulai mengirimkan gelombang ultrasonik. Saat menerima gelombang pantulan, ECHO mengeluarkan sinyal yang valid. Jarak dapat dikonversi dengan mengukur perbedaan waktu dari awal pemicu TRIG hingga diterimanya ECHO.

Modul rentang ultrasonik HCSR04, VCC menyediakan catu daya 5V, GND ground, input sinyal kontrol pemicu TRIG, output sinyal gema ECHO, dan empat terminal antarmuka lainnya. Sinyal pemicu pulsa 10us atau lebih disediakan, dan modul secara internal akan memancarkan tingkat siklus 40khz dan mendeteksi gema. Setelah sinyal gema terdeteksi, sinyal gema keluaran terdeteksi. Lebar pulsa sinyal gema sebanding dengan jarak yang diukur, dimana jarak dapat dihitung dengan mentransmisikan sinyal ke sinyal gema penerima.