Prinsip dan Pengenalan Penderia Jarak Ultrasonik

Apakah itu sensor jarak ultrasonik

Oleh kerana arahan kuat gelombang ultrasonik, penggunaan tenaga perlahan, dan jarak jauh dalam medium, gelombang ultrasonik sering digunakan untuk pengukuran jarak. Sebagai contoh, pencari jarak ultrasonik dan alat pengukur aras boleh direalisasikan oleh gelombang ultrasonik. modul sensor jarak ultrasonik selalunya cepat, mudah, mudah untuk dikira, mudah untuk mencapai kawalan masa nyata, dan boleh memenuhi keperluan praktikal industri dari segi ketepatan pengukuran, jadi ia juga telah digunakan secara meluas dalam pembangunan robot mudah alih.

Bagi membolehkan robot mudah alih secara automatik mengelak halangan dan berjalan, ia mesti dilengkapi dengan sistem pengukur jarak supaya ia boleh mendapatkan maklumat jarak (jarak dan arah) daripada halangan dalam masa. Sensor pengukuran jarak ultrasonik tiga arah (depan, kiri, dan kanan) diperkenalkan adalah untuk menyediakan maklumat jarak pergerakan untuk robot memahami persekitaran hadapan, kiri dan kanannya.

Prinsip penderia jarak ultrasonik

1, penjana ultrasonik

 Untuk menyelidik dan menggunakan gelombang ultrasonik, banyak penjana ultrasonik telah direka dan dibuat. Secara umumnya, penjana ultrasonik boleh dibahagikan kepada dua kategori: satu adalah untuk menghasilkan gelombang ultrasonik secara elektrik, dan satu lagi adalah untuk menghasilkan gelombang ultrasonik secara mekanikal. Kaedah elektrik termasuk piezoelektrik, magnetostrictive, dan elektrik, dsb.; kaedah mekanikal termasuk seruling galton, wisel cecair, dan wisel udara. Kekerapan, kuasa dan ciri-ciri gelombang ultrasonik yang dihasilkan adalah berbeza, jadi penggunaannya juga berbeza. Pada masa ini, piezoelektrik sensor jarak ultrasonik lebih biasa digunakan.

2, prinsip penjana ultrasonik piezoelektrik

Penjana ultrasonik piezoelektrik sebenarnya menggunakan resonans kristal piezoelektrik untuk berfungsi. Struktur dalaman penjana ultrasonik ditunjukkan dalam rajah . Ia mempunyai dua wafer piezoelektrik dan plat resonans. Apabila isyarat nadi digunakan pada dua kutubnya dan frekuensi adalah sama dengan frekuensi ayunan semula jadi wafer piezoelektrik, wafer piezoelektrik akan bergema dan memacu plat resonans untuk bergetar untuk menghasilkan gelombang ultrasonik. Sebaliknya, jika tiada voltan digunakan antara dua elektrod, apabila plat resonans menerima gelombang ultrasonik, ia akan menekan cip piezoelektrik untuk bergetar dan menukar tenaga mekanikal kepada isyarat elektrik. Kemudian ia menjadi penerima ultrasonik.

3, prinsip sensor jarak ultrasonik

 Pemancar ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik ke arah tertentu, dan memulakan pemasaan pada masa yang sama dengan masa pelancaran. Gelombang ultrasonik merambat di udara dan kembali serta-merta apabila menghadapi halangan dalam perjalanan. Penerima ultrasonik serta-merta menghentikan pemasaan apabila ia menerima gelombang pantulan. Kelajuan perambatan gelombang ultrasonik di udara ialah 340m/s. Mengikut masa t yang dicatatkan oleh pemasa, jarak (s) antara titik pelancaran dan halangan boleh dikira, iaitu: s=340t/2. Ini adalah kaedah julat perbezaan masa yang dipanggil.

Prinsip penderia julat ultrasonik adalah menggunakan kelajuan perambatan gelombang ultrasonik yang diketahui di udara untuk mengukur masa apabila gelombang bunyi menghadapi halangan dan mencerminkan kembali selepas penghantaran, dan mengira jarak sebenar dari titik pemancaran ke halangan berdasarkan perbezaan masa antara penghantaran dan penerimaan. Dapat dilihat bahawa prinsip julat ultrasonik adalah sama dengan radar.

Dalam formula, L ialah panjang jarak yang diukur; C ialah kelajuan perambatan gelombang ultrasonik di udara; T ialah perbezaan masa bagi perambatan jarak pengukuran (T ialah separuh daripada nilai masa penghantaran ke penerimaan).

Penderia jarak ultrasonik Arduino digunakan terutamanya untuk pengukuran jarak dalam peringatan terbalik, tapak pembinaan, tapak perindustrian, dll. Walaupun julat pengukuran jarak semasa boleh mencapai 100 meter, ketepatan pengukuran hanya boleh mencapai susunan sentimeter.

Oleh kerana kelebihan pelepasan arah yang mudah, arah yang baik, kawalan keamatan yang mudah, dan tiada sentuhan langsung dengan objek yang diukur, gelombang ultrasonik adalah kaedah yang ideal untuk pengukuran ketinggian cecair. Ia adalah perlu untuk mencapai ketepatan pengukuran peringkat milimeter dalam pengukuran paras cecair yang tepat, tetapi litar bersepadu khas julat ultrasonik domestik semasa hanyalah ketepatan pengukuran peringkat sentimeter. Dengan menganalisis punca ralat julat ultrasonik, menambah baik perbezaan masa pengukuran kepada tahap mikrosaat, dan menggunakan sensor suhu LM92 untuk mengimbangi halaju perambatan gelombang bunyi, pencari julat ultrasonik ketepatan tinggi yang kami reka boleh mencapai ketepatan pengukuran tahap milimeter.