Mekanisme pencari julat ultrasonik

Sebagai medium untuk menghantar maklumat, ultrasonik semakin penting dalam pelbagai bidang seperti pengesanan kecacatan, julat, dan pengukuran kelajuan kerana sifat langsung dan reflektifnya serta ciri-cirinya yang tidak mudah dipengaruhi oleh faktor luaran seperti cahaya dan gelombang elektromagnet. Gelombang ultrasonik ialah gelombang bunyi dengan frekuensi lebih tinggi daripada 20KHz. Ia mempunyai arah yang baik, kuasa penembusan yang kuat, mudah untuk mendapatkan tenaga bunyi tertumpu, yang mempunyai jarak yang jauh di dalam air. transduser ultrasonik boleh digunakan untuk pengukuran jarak, pengukuran kelajuan, pembersihan, kimpalan, penghancuran, pensterilan. pembasmian kuman, dsb. Terdapat banyak aplikasi dalam bidang perubatan, ketenteraan, industri dan pertanian. Ultrasound dinamakan untuk had frekuensi yang lebih rendah, yang lebih kurang sama dengan had atas pendengaran manusia.

Dalam litar pengesanan ultrasonik, nadi keluaran ialah satu siri gelombang persegi pada hujung pemancar. Lebar siri gelombang persegi ini ialah selang masa antara menghantar gelombang ultrasonik dan menerima gelombang ultrasonik. Jelas sekali, semakin besar jarak antara objek pengukur, semakin besar lebar nadi, dan nadi keluaran. Nombor adalah berkadar dengan jarak pengukuran. Transduser julat ultrasonik umumnya mempunyai kaedah berikut:

(1) mengambil voltan purata nadi keluaran, voltan (amplitud voltan pada asasnya tetap) adalah berkadar dengan jarak, dan voltan pengukur boleh diukur;

(2) Mengukur lebar nadi keluaran, iaitu selang masa t antara gelombang ultrasonik pemancar dan gelombang ultrasonik penerima. Oleh itu, jarak pengukur ialah S = 1/2 vt.

Pemancar ultrasonik menghantar gelombang ultrasonik ke arah tertentu, dan masa mula pada masa yang sama ialah masa penghantaran. Apabila gelombang ultrasonik merambat di udara, ia akan segera kembali ke halangan, dan penerima ultrasonik akan menghentikan pemasaan serta-merta apabila menerima gelombang yang dipantulkan. Kelajuan perambatan gelombang ultrasonik di udara ialah V, dan mengikut perbezaan masa yang diukur oleh pemasa untuk mengukur gema yang dihantar dan diterima, jarak S titik pancaran dari halangan boleh dikira, iaitu: S = V·Δt / 2 ,Ini ialah kaedah julat perbezaan masa. Oleh kerana penderia jarak ultrasonik juga merupakan sejenis gelombang bunyi, kelajuan bunyinya berkaitan dengan suhu, dan kelajuan bunyi pada beberapa suhu berbeza disenaraikan. Dalam penggunaan, jika suhu tidak banyak berubah, kelajuan bunyi boleh dianggap malar dengan ketara. Kelajuan perambatan gelombang ultrasonik pada suhu normal ialah 334 m / s, tetapi halaju perambatannya V mudah dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu, kelembapan dan tekanan di udara, yang sangat dipengaruhi oleh suhu. Untuk setiap kenaikan 1°C dalam suhu, kelajuan bunyi meningkat 0. 6 m / s. Jika ketepatan julat adalah sangat tinggi, ia harus diperbetulkan dengan kaedah pampasan suhu. Apabila suhu ambien T diketahui, formula untuk mengira halaju perambatan ultrasonik V ialah: V = 331.45 + 0.607T

Selepas kelajuan bunyi ditentukan, jarak boleh didapati dengan mengukur masa perjalanan pergi balik ultrasonik. Ini adalah mekanisme pencari julat ultrasonik.

1. Gunakan port IO TRIG untuk mencetuskan julat, memberikan isyarat tahap tinggi minimum 10us (satu lebar nadi ialah 10us / satu kuasa tinggi, Tempoh rata ialah 10us.

2. Modul secara automatik menghantar gelombang persegi 840khz untuk mengesan secara automatik sama ada terdapat pulangan isyarat.

3. Terdapat pulangan isyarat, dan tahap tinggi dikeluarkan melalui port IO ECHO. Tempoh tahap tinggi ialah masa dari penghantaran hingga kembalinya gelombang ultrasonik. Jarak ujian = (masa tinggi * kelajuan bunyi / 2), VCC GND ialah bekalan kuasa, TRIG ialah hujung kawalan (input), dan ECHO ialah hujung kembali (output). TRIG memberikan nadi tahap tinggi, dan SR40 mula menghantar gelombang ultrasonik. Apabila menerima gelombang pantulan, ECHO mengeluarkan isyarat yang sah. Jarak boleh ditukar dengan mengukur perbezaan masa dari permulaan pencetus TRIG hingga penerimaan ECHO.

Modul julat ultrasonik HCSR04, VCC menyediakan bekalan kuasa 5V, GND dibumikan, input isyarat kawalan pencetus TRIG, output isyarat gema ECHO dan empat terminal antara muka yang lain. Isyarat pencetus nadi sebanyak 10us atau lebih disediakan, dan modul akan memancarkan tahap kitaran 40khz secara dalaman dan mengesan gema. Setelah isyarat gema dikesan, isyarat gema keluaran dikesan. Lebar nadi isyarat gema adalah berkadar dengan jarak yang diukur, di mana jarak boleh dikira dengan menghantar isyarat kepada isyarat gema yang menerima .