Bagaimana untuk mereka bentuk sistem julat sensor ultrasonik

Transduser julat ultrasonik digunakan terutamanya dalam bidang pengukuran bukan sentuhan. Pada masa ini, sistem ultrasonik khas untuk pengukuran jarak sukar untuk digunakan secara meluas dalam beberapa aplikasi bersaiz kecil dan sederhana kerana kos yang tinggi. Dengan pembangunan kecerdasan automobil, adalah perlu untuk membangunkan sensor ultrasonik baharu yang boleh mengukur jarak dengan ketepatan yang lebih tinggi, dan kosnya rendah. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh keperluan ketepatan yang tinggi, sensor ultrasonik konvensional mempunyai struktur yang rumit dan tidak boleh dilaraskan secara automatik mengikut persekitaran yang berbeza, yang mempunyai kos yang tinggi dan kebolehsuaian yang lemah. Artikel ini memperkenalkan pembangunan transduser pencari jarak ultrasonik paparan digital kos rendah dan berketepatan tinggi dengan mikrokomputer cip tunggal at89c2051 sebagai teras. Oleh kerana sensor ultrasonik ini boleh menguji suhu ambien dan menyesuaikan diri, prestasi kos adalah lebih baik daripada beberapa produk serupa yang sedia ada. Sensor ultrasonik ini boleh digunakan dalam julat suhu 0 ℃ ~ 40 ℃, dari 0.1m hingga 0.3m, dengan ketepatan 1mm, jadi ia boleh digunakan dalam beberapa majlis khas, seperti tempat letak kereta layan diri, suspensi pintar dan pelarasan lampu, dsb.

Reka bentuk perkakasan transduser pengukur jarak ultrasonik

Prinsip kerja transduser ultrasonik keluli tahan karat ditunjukkan dalam Rajah 1. Sistem ini terdiri daripada mikrokomputer cip tunggal AT89C2051, penghantaran ultrasonik, litar penguat penerima, litar pemerolehan suhu ambien dan litar paparan. AT89C205l MCU ialah komponen teras keseluruhan sistem, menyelaraskan kerja setiap komponen. Sumber ayunan yang dikawal oleh mikrokomputer cip tunggal menjana isyarat frekuensi 40 kHz untuk memacu penderia ultrasonik. Setiap penghantaran mengandungi 10 nadi. Selepas nadi ultrasonik pertama dihantar, kaunter mula mengira. Pada masa apabila nadi gema pertama dikesan, pembilang berhenti mengira, supaya masa △ t dari penghantaran ke penerimaan boleh diperolehi; litar pemerolehan suhu juga menghantar pengumpulan data suhu ambien ke mikrokomputer cip tunggal untuk memberikan pembetulan kelajuan perambatan ultrasonik apabila mengira jarak. Akhir sekali, komputer cip tunggal menggunakan formula untuk mengira jarak pengukuran, yang dipaparkan pada paparan. Port bersiri RXD dan TXD bagi mikrokomputer cip tunggal masing-masing disambungkan kepada RXD dan TXD litar paparan untuk membentuk litar paparan statik bersiri; pemasa / kaunter T0 disambungkan kepada output penukar V / F untuk merealisasikan fungsi pemerolehan frekuensi; P1. 7 Disambungkan ke hujung kawalan multivibrator CMOS, melalui perisian untuk menjadikan output port P1.7 tahap tinggi atau rendah, dengan itu mengawal penghantaran gelombang ultrasonik; P1.6 dikawal oleh diod pensuisan IN4l48 dan litar penjanaan voltan rujukan Terminal LM324 pembanding disambungkan, tetapkan P1.6 kepada '1' apabila memancarkan gelombang ultrasonik, tahap keluaran boleh menyekat pembalikan pembanding, yang boleh menekan gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh pemancar secara langsung dan menyebabkan pemancaran secara langsung terpancar; selepas tamat penghantaran , P1.6 ditetapkan kepada '0', pada masa ini, dengan mengimbas P1.2 121 yang disambungkan kepada output pembanding, mengikut keadaan input port P1.2 untuk menentukan sama ada gema diterima. Pancaran ultrasonik dan litar pemanduan dihasilkan oleh pengayun RC yang terdiri daripada CD4011, dan sensor suhu menggunakan AD590.

Pengukuran masa

Tempoh isyarat ultrasonik yang digunakan dalam pengukuran masa ialah 25 μs, tetapi sumber isyarat ultrasonik bersamaan dengan panjang gelombang kira-kira 9 mm pada 20 ° C diperlukan. Untuk memastikan ketepatan, pengesan panjang gelombang diperlukan. Sumber isyarat ultrasonik terdiri daripada penjana isyarat dan litar pengesan lintasan sifar. Penjana isyarat arbitrari terdiri daripada EPROM 16Kbyte yang boleh menyimpan bentuk gelombang sewenang-wenangnya, pembilang 16-bit untuk mengimbas EPROM dan DAC. Pengesan lintasan sifar terdiri daripada pengesan nilai ambang. Nilai ambang pengesan adalah sebahagian daripada nilai puncak isyarat yang diterima, supaya pengesan boleh membandingkan isyarat yang diterima mengikut potensi sifar rujukan. Ini membolehkan isyarat di kawasan isyarat dikesan ke tahap yang paling besar, dengan itu meminimumkan gangguan bunyi.

Hasil optimum bergantung terutamanya pada amplitud gema yang dipilih. Semakin rendah gema, semakin rendah amplitud, dan semakin rendah kemungkinan gangguan oleh amplitud hingar yang berkaitan. Isyarat terbaik untuk digunakan dalam sebarang keadaan bergantung pada jumlah bunyi sebenar. Sensor ultrasonik juga mempunyai sistem pengukuran hingar yang mudah. Sistem boleh menganggarkan bunyi sebenar dengan memantau isyarat input semasa fasa bebas gema. Output sistem pengukuran hingar ini boleh ditukar dalam keadaan bunyi rendah, sederhana dan tinggi.

Penderia suhu dan pampasan ralat automatik

Suhu udara dikesan oleh penderia suhu dan diproses oleh litar. Ia dipasang dalam siasatan, ralat tidak melebihi 1 ℃. Pampasan automatik ralat boleh diperolehi daripada litar analog ringkas yang ditunjukkan dalam Rajah 2. V adalah berkadar dengan jarak yang diukur.

Idea reka bentuk perisian
Oleh kerana sensor pemancar ultrasonik adalah sangat dekat dengan sensor penerima ultrasonik, apabila menghantar gelombang ultrasonik, sensor ultrasonik penerima akan menerima isyarat gangguan yang kuat. Untuk mengelakkan sistem daripada salah pengesanan, teknologi penerimaan kelewatan digunakan dalam perisian untuk meningkatkan keupayaan anti-gangguan sistem. Apabila butang mula ditekan, arahan untuk menghantar gelombang ultrasonik dihantar, dan sistem kawalan mula melaksanakan program untuk melengkapkan pengumpulan suhu; selang masa menghantar dan menerima gelombang ultrasonik diukur; akhirnya, jarak yang diukur dikira oleh program pemprosesan berangka dan dihantar ke paparan untuk paparan . Perisian sistem menggunakan reka bentuk modular, yang terdiri daripada modul utama seperti program utama, subprogram pengukuran jarak, subprogram pengukuran suhu dan subprogram paparan. Gambar rajah blok program utama ditunjukkan dalam .