Mecanismul telemetrului cu ultrasunete

Ca mediu de transmitere a informațiilor, ultrasunetele sunt din ce în ce mai importante în diverse domenii, cum ar fi detectarea defectelor, distanța și măsurarea vitezei, datorită proprietăților sale directe și reflectorizante și caracteristicilor sale care nu sunt ușor afectate de factori externi, cum ar fi lumina și undele electromagnetice. Unda ultrasonică este o undă sonoră cu o frecvență mai mare de 20KHz. Are direcționalitate bună, putere de penetrare puternică, ușor de obținut energie sonoră concentrată, care are o distanță mare în apă. traductoarele cu ultrasunete pot fi utilizate pentru măsurarea distanței, măsurarea vitezei, curățarea, sudarea, zdrobirea, sterilizarea. dezinfecție etc. Există multe aplicații în medicină, militară, industrie și agricultură. Ecografia este numită pentru limita sa inferioară de frecvență, care este aproximativ egală cu limita superioară a auzului uman.

În circuitul de detectare cu ultrasunete, impulsul de ieșire este o serie de unde pătrate la capătul de transmisie. Lățimea acestei serii de unde pătrate este intervalul de timp dintre transmiterea undelor ultrasonice și recepția undelor ultrasonice. Evident, cu cât distanța dintre obiectele de măsurat este mai mare, cu atât este mai mare lățimea impulsului și impulsul de ieșire. Numărul este proporțional cu distanța de măsurare. Traductorul cu ultrasunete are în general următoarele metode:

(1) luând tensiunea medie a impulsului de ieșire, tensiunea (amplitudinea tensiunii este practic fixă) este proporțională cu distanța, iar tensiunea de măsurare poate fi măsurată;

(2) Măsurarea lățimii impulsului de ieșire, adică intervalul de timp t dintre unda ultrasonică care transmite și unda ultrasonică receptoare. Prin urmare, distanța de măsurare este S = 1/2 vt.

Emițătoarele cu ultrasunete transmit undele ultrasonice într-o anumită direcție și încep cronometrarea în același timp este timpul de transmisie. Când undele ultrasonice se propagă în aer, ele se vor întoarce imediat la obstacole, iar receptorii ultrasonici vor opri sincronizarea imediat după primirea undelor reflectate. Viteza de propagare a undei ultrasonice în aer este V și, în funcție de diferența de timp măsurată de cronometru pentru măsurarea ecourilor transmise și recepționate, se poate calcula distanța S a punctului de emisie de la obstacol, adică: S = V·Δt / 2, Aceasta este metoda de măsurare a diferenței de timp. Deoarece senzorii ultrasonici de distanță sunt, de asemenea, un fel de unde sonore, viteza lor de sunet este legată de temperatură, iar viteza sunetului la mai multe temperaturi diferite este listată. În utilizare, dacă temperatura nu se schimbă mult, viteza sunetului poate fi considerată a fi substanțial constantă. Viteza de propagare a undei ultrasonice la temperatura normală este de 334 m/s, dar viteza sa de propagare V este ușor afectată de factori precum temperatura, umiditatea și presiunea din aer, care sunt foarte afectate de temperatură. Pentru fiecare creștere cu 1°C a temperaturii, viteza sunetului crește cu 0,6 m/s. Dacă precizia intervalului este foarte mare, ar trebui corectată prin metoda de compensare a temperaturii. Când temperatura ambientală T este cunoscută, formula de calcul a vitezei de propagare a ultrasunetelor V este: V = 331,45 + 0,607T

După ce viteza sunetului este determinată, distanța poate fi obținută prin măsurarea timpului călătoriei cu ultrasunete dus-întors. Acesta este mecanismul telemetrului cu ultrasunete.

1. Folosiți portul IO TRIG pentru a declanșa intervalul, oferind un semnal de nivel înalt de minim 10us (lățimea unui impuls este de 10us / o putere mare, durata plată este de 10us.

2. Modulul trimite automat unde pătrate de 840 kHz pentru a detecta automat dacă există un semnal de întoarcere.

3. Există un semnal de întoarcere și un nivel ridicat este scos prin portul IO ECHO. Durata de nivel înalt este timpul de la transmiterea până la revenirea undei ultrasonice. Distanța de testare = (timp mare * viteza sunetului / 2), VCC GND este sursa de alimentare, TRIG este capătul de control (intrare) și ECHO este capătul de retur (ieșire). TRIG dă un puls de nivel înalt, iar SR40 începe să trimită unde ultrasonice. La recepționarea undei de reflectare, ECHO emite un semnal valid. Distanța poate fi convertită prin măsurarea diferenței de timp de la începutul declanșării TRIG până la primirea ECHO.

Modulul cu ultrasunete HCSR04, VCC oferă o sursă de alimentare de 5 V, GND este împământat, intrare pentru semnalul de control al declanșării TRIG, ieșirea semnalului ECHO și alte patru terminale de interfață. Este furnizat un semnal de declanșare a impulsului de 10 us sau mai mult, iar modulul va emite intern niveluri de ciclu de 40 kHz și va detecta ecourile. Odată ce semnalul de ecou este detectat, este detectat semnalul de ecou de ieșire. Lățimea impulsului semnalului de ecou este proporțională cu distanța măsurată, prin care distanța poate fi calculată prin transmiterea semnalului către semnalul de eco care primește.