Mekanisme for ultralydavstandsmåler

Som medium for overføring av informasjon er ultralyd mer og mer viktig innen ulike felt som feildeteksjon, avstandsmåling og hastighetsmåling på grunn av dets direkte og reflekterende egenskaper og dets egenskaper som ikke lett påvirkes av eksterne faktorer som lys og elektromagnetiske bølger. Ultralydbølge er en lydbølge med frekvens høyere enn 20KHz. Den har god retningsevne, sterk penetreringskraft, lett å få konsentrert lydenergi, som har lang avstand i vannet. ultralydtransdusere kan brukes til avstandsmåling, hastighetsmåling, rengjøring, sveising, knusing, sterilisering. desinfeksjon, etc. Det er mange bruksområder innen medisin, militær, industri og landbruk. Ultralyd er oppkalt etter sin nedre frekvensgrense, som er omtrent lik den øvre grensen for menneskelig hørsel.

I ultralyddeteksjonskretsen er utgangspulsen en serie firkantbølger ved sendeenden. Bredden på denne serien av firkantbølger er tidsintervallet mellom sending av ultralydbølger og mottak av ultralydbølger. Jo større avstanden mellom måleobjektene er, desto større er pulsbredden og utgangspulsen. Tallet er proporsjonalt med måleavstanden. Ultralydavstandstransduser har vanligvis følgende metoder:

(1) tar den gjennomsnittlige spenningen til utgangspulsen, spenningen (amplituden til spenningen er i utgangspunktet fast) proporsjonal med avstanden, og målespenningen kan måles;

(2) Måling av bredden til utgangspulsen, det vil si tidsintervallet t mellom den transmitterende ultralydbølgen og den mottakende ultralydbølgen. Derfor er måleavstanden S = 1/2 vt.

Ultralydsendere sender ultralydbølger i en bestemt retning, og starttidspunktet er samtidig overføringstiden. Når ultralydbølgene forplanter seg i luften, vil de umiddelbart returnere til hindringene, og ultralydmottakerne vil stoppe timingen umiddelbart etter mottak av de reflekterte bølgene. Utbredelseshastigheten til ultralydbølgen i luften er V, og i henhold til tidsforskjellen målt av timeren for å måle de sendte og mottatte ekkoene, kan avstanden S til emisjonspunktet fra hindringen beregnes, det vil si: S = V·Δt / 2 ,Dette er tidsforskjellsavstandsmetoden. Siden ultralydavstandssensorer også er en slags lydbølger, er lydhastigheten relatert til temperatur, og lydhastigheten ved flere forskjellige temperaturer er listet opp. Ved bruk, hvis temperaturen ikke endres mye, kan lydhastigheten anses å være i det vesentlige konstant. Utbredelseshastigheten til ultralydbølger ved normal temperatur er 334 m / s, men forplantningshastigheten V påvirkes lett av faktorer som temperatur, fuktighet og trykk i luften, som i stor grad påvirkes av temperaturen. For hver 1°C økning i temperaturen, øker lydhastigheten 0,6 m/s. Hvis nøyaktigheten til avstanden er veldig høy, bør den korrigeres ved hjelp av temperaturkompensasjonsmetoden. Når omgivelsestemperaturen T er kjent, er formelen for beregning av ultrasonisk forplantningshastighet V: V = 331,45 + 0,607T

Etter at lydhastigheten er bestemt, kan avstanden oppnås ved å måle tiden for ultralyd-rundturen. Dette er mekanismen til ultralydavstandsmåleren.

1. Bruk IO-porten TRIG for å utløse avstandsmåling, og gir et minimum på 10us høynivåsignal (én pulsbredde er 10us / én høyeffekt, den flate varigheten er 10us.

2. Modulen sender automatisk 840khz firkantbølger for automatisk å oppdage om det er et signalretur.

3. Det er et signalretur, og et høyt nivå sendes ut gjennom IO-porten ECHO. Høynivåvarigheten er tiden fra overføringen til ultralydbølgen returnerer. Testavstand = (høy tid * lydhastighet / 2), VCC GND er strømforsyningen, TRIG er kontrollenden (inngang), og ECHO er returenden (utgang). TRIG gir en høynivåpuls, og SR40 begynner å sende ultralydbølger. Ved mottak av reflekteringsbølgen sender ECHO ut et gyldig signal. Avstanden kan konverteres ved å måle tidsforskjellen fra starten av TRIG-utløseren til mottak av ECHO.

HCSR04 ultralydavstandsmodul, VCC gir 5V strømforsyning, GND er jordet, TRIG-utløserkontrollsignalinngang, ECHO-ekkosignalutgang og andre fire grensesnittterminaler. Et pulsutløsersignal på 10us eller mer er gitt, og modulen vil internt sende ut 40khz syklusnivåer og oppdage ekko. Når ekkosignalet er detektert, detekteres utgangsekkosignalet. Pulsbredden til ekkosignalet er proporsjonal med den målte avstanden, hvorved avstanden kan beregnes ved å sende signalet til det mottakende ekkosignalet.