Mekanism för ultraljudsavståndsmätare

Som medium för att överföra information är ultraljud allt viktigare inom olika områden som feldetektering, avståndsintervall och hastighetsmätning på grund av dess direkta och reflekterande egenskaper och dess egenskaper som inte lätt påverkas av externa faktorer som ljus och elektromagnetiska vågor. Ultraljudsvåg är en ljudvåg med en frekvens högre än 20KHz. Den har bra riktningsförmåga, stark penetreringskraft, lätt att få koncentrerad ljudenergi, som har lång distans i vattnet. ultraljudsgivare kan användas för avståndsmätning, hastighetsmätning, rengöring, svetsning, krossning, sterilisering. desinfektion, etc. Det finns många tillämpningar inom medicin, militär, industri och jordbruk. Ultraljud är uppkallat efter sin nedre frekvensgräns, som är ungefär lika med den övre gränsen för mänsklig hörsel.

I ultraljudsdetekteringskretsen är utgångspulsen en serie fyrkantsvågor vid sändningsänden. Bredden på denna serie av fyrkantvågor är tidsintervallet mellan sändning av ultraljudsvågor och mottagning av ultraljudsvågor. Uppenbarligen, ju större avståndet är mellan mätobjekten, desto större blir pulsbredden och utgångspulsen. Antalet är proportionellt mot mätavståndet. Ultraljudsavståndsgivare har i allmänhet följande metoder:

(1) med medelspänningen för utpulsen, är spänningen (spänningens amplitud är i princip fast) proportionell mot avståndet, och mätspänningen kan mätas;

(2) Mätning av utgångspulsens bredd, det vill säga tidsintervallet t mellan den sändande ultraljudsvågen och den mottagande ultraljudsvågen. Därför är mätavståndet S = 1/2 vt.

Ultraljudssändare sänder ultraljudsvågor i en viss riktning, och starttidpunkten är samtidigt sändningstiden. När ultraljudsvågorna fortplantar sig i luften kommer de omedelbart att återvända till hindren, och ultraljudsmottagarna kommer att sluta tajma omedelbart efter att de tar emot de reflekterade vågorna. Utbredningshastigheten för ultraljudsvågen i luften är V, och enligt tidsskillnaden som mäts av timern för att mäta de sända och mottagna ekon, kan avståndet S för emissionspunkten från hindret beräknas, det vill säga: S = V·Δt / 2 ,Detta är tidsskillnadsavståndsmetoden. Eftersom ultraljudsavståndssensorer också är en slags ljudvågor, är deras ljudhastighet relaterad till temperatur, och ljudhastigheten vid flera olika temperaturer listas. Vid användning, om temperaturen inte ändras mycket, kan ljudhastigheten anses vara väsentligen konstant. Utbredningshastigheten för ultraljudsvågor vid normal temperatur är 334 m / s, men dess utbredningshastighet V påverkas lätt av faktorer som temperatur, fuktighet och tryck i luften, som i hög grad påverkas av temperaturen. För varje 1°C ökning av temperaturen ökar ljudhastigheten 0,6 m/s. Om noggrannheten i avståndet är mycket hög, bör den korrigeras med metoden för temperaturkompensation. När omgivningstemperaturen T är känd är formeln för beräkning av ultraljudsutbredningshastigheten V: V = 331,45 + 0,607T

Efter att ljudhastigheten har bestämts kan avståndet erhållas genom att mäta tiden för ultraljudsresan. Detta är mekanismen för ultraljudsavståndsmätaren.

1. Använd IO-porten TRIG för att trigga avståndsintervall, vilket ger minst 10us högnivåsignal (en pulsbredd är 10us / en högeffekt, den platta varaktigheten är 10us.

2. Modulen skickar automatiskt 840khz fyrkantsvågor för att automatiskt upptäcka om det finns en signalretur.

3. Det finns en signalretur och en hög nivå matas ut genom IO-portens ECHO. Högnivåvaraktigheten är tiden från sändningen till ultraljudsvågens återkomst. Testavstånd = (hög tid * ljudhastighet / 2), VCC GND är strömförsörjningen, TRIG är kontrolländen (ingång) och ECHO är returänden (utgång). TRIG ger en högnivåpuls och SR40 börjar skicka ultraljudsvågor. Vid mottagning av reflektionsvågen matar ECHO ut en giltig signal. Avståndet kan konverteras genom att mäta tidsskillnaden från starten av TRIG-utlösaren till mottagandet av ECHO.

HCSR04 ultraljudsavståndsmodul, VCC ger 5V strömförsörjning, GND är jord, TRIG trigger kontrollsignalingång, ECHO ekosignalutgång och andra fyra gränssnittsterminaler. En pulstriggersignal på 10us eller mer tillhandahålls, och modulen kommer internt att avge 40khz cykelnivåer och detektera ekon. När väl ekosignalen detekteras detekteras den utgående ekosignalen. Ekosignalens pulsbredd är proportionell mot det uppmätta avståndet, varvid avståndet kan beräknas genom att sända signalen till den mottagande ekosignalen.