Детальне пояснення методу вимірювання дальності ультразвукового датчика

У повсякденному виробництві та житті, Ультразвукові датчики відстані в основному використовуються в радіолокаторі автомобіля заднім ходом, автоматичному уникненні перешкод роботами, на будівельних майданчиках і деяких промислових майданчиках, таких як рівень рідини, глибина свердловини, довжина трубопроводу тощо, які вимагають автоматичного безконтактного визначення дальності. В даний час існує два широко використовуваних ультразвукових рішення для вимірювання дальності. Одна — ультразвукова система вимірювання дальності на основі однокристального мікрокомп’ютера або вбудованого обладнання, а інша — ультразвукова система вимірювання дальності на основі CPLD (комплексного програмованого логічного пристрою). Щоб зрозуміти відповідну структуру застосування ультразвукового датчика дальності, ми повинні спочатку зрозуміти принцип роботи ультразвукового датчика дальності.

Принцип роботи ультразвукового датчика

Ультразвукові датчики - це датчики, які перетворюють ультразвукові сигнали в інші енергетичні сигнали (зазвичай електричні сигнали). Ультразвук відноситься до механічної ударної хвилі, що генерується в еластичному середовищі з частотою понад 20 кГц. Він має характеристики сильної спрямованості, повільного споживання енергії та відносно великої відстані розповсюдження, тому його часто використовують для безконтактного визначення дальності. Оскільки ультразвукова хвиля має чудову здатність проникати в рідини та тверді тіла, особливо в тверді речовини, непрозорі для сонячного світла. Коли ультразвукова хвиля потрапляє на домішку або межу розділу, вона виробляє значне відображення, утворюючи луну, і може створювати ефект Доплера, коли вона потрапляє на рухомий об’єкт. Таким чином, ультразвукове визначення дальності має кращу адаптивність до навколишнього середовища.

В даний час існує безліч способів ультразвуковий модульний датчик відстані : такий як метод визначення часу проходження туди й назад, метод виявлення фази та метод виявлення амплітуди акустичної хвилі. Принцип роботи ультразвукового датчика випромінює ультразвукові хвилі певної частоти, що поширюються повітряним середовищем, і відбиваються назад після досягнення мети вимірювання або перешкоди. Після відбиття ультразвуковий приймач приймає імпульс. Час, який він займає, — це час у зворотному напрямку. Час проходження туди й назад пов'язаний з поширенням ультразвукових хвиль. Відстань шляху пов'язана. Тестовий час передачі може отримати відстань. Наприклад: Припустимо, що відстань між об’єктом вимірювання та далекоміром, виміряний час дорівнює t/s, а швидкість поширення ультразвуку виражається через v/m·s-1, тоді існує реляційний вираз (1)s=vt／2 (1) 

У разі високих вимог до точності необхідно враховувати вплив температури на швидкість розповсюдження ультразвуку, і швидкість розповсюдження ультразвуку слід скорегувати відповідно до формули (2), щоб зменшити похибку.

v=331,4+0,607T (2) У формулі T — фактична температура в ℃, а v — швидкість поширення ультразвуку в середовищі в м/с.

  

Принцип роботи ультразвукового датчика дальності

Принцип ультразвукової локації полягає в передачі ультразвукових хвиль у певному напрямку через ультразвуковий передавач і початку вимірювання часу одночасно з часом запуску. Коли ультразвукові хвилі поширюються в повітрі, вони негайно повертаються, коли стикаються з перешкодами. Ультразвуковий приймач негайно припиняє вимірювання часу, коли приймається відбита хвиля. . Ультразвуковий датчик відстані використовує принцип ультразвукового вимірювання відстані та використовує технологію точного вимірювання різниці в часі для визначення відстані між датчиком і ціллю. Він використовує ультразвуковий датчик з малим кутом і невеликою сліпою зоною, який має точні вимірювання, відсутність контакту, водонепроникність та корозію, низьку вартість та інші переваги. Зазвичай використовуваний метод ультразвукового датчика дальності полягає в тому, що одна випромінювальна головка відповідає одній приймальній головці, а кілька передавальних головок відповідають одній приймальній головці. Базуючись на простих, легких у експлуатації та непошкоджувальних характеристиках ультразвукового вимірювання відстані, необхідно виміряти час проходження ультразвуку туди й назад. , Ви можете отримати відстань. Це принцип роботи ультразвукового датчика дальності.

Модуль датчика ультразвукового вимірювання відстані , модуль датчика ультразвукового вимірювання відстані має два додаткові режими передачі, а саме режим вільного ходу: коли є живлення, сам датчик надсилає тригерні та пакетні сигнали (для базових застосувань); режим зовнішнього тригера: зовнішня система (контролер або схема процесора) керує сигналом тригера для розширених застосувань, ці два режими підходять для різних цілей, крім того, датчик також включає два джерела вхідного живлення, одне низької напруги (5 В), придатне для схем процесора, а інше: висока напруга (12 В) підходить для контролера для вимірювання відстані до перешкод 3,5 м (при 5 В), 5 м (при 12 В) і використання UART зв'язок для надсилання даних, роздільна здатність в межах 5 мм. З іншого боку, у різних випадках користувачі можуть вибирати різні режими налаштувань відповідно до свого власного середовища, наприклад, вільний режим/тригер UART/налаштування зовнішнього тригера тощо. У той же час вони також можуть вирішити, чи використовувати кільцевий буфер і вихід відповідно до налаштування швидкості передачі даних UART. Сигнал має високопродуктивний чіп ASIC для забезпечення стабільної передачі та чутливого прийому. Таким чином, зв’язок між датчиком і ПК використовує «інтерфейсну плату» (RS232, регулятор потужності) для відображення даних і використання програми моніторингу на ПК (доступний супертермінал) для зміни фактичного. Приймаючий ультразвуковий посилення в реальному часі використовує UART (ASCII, мм) вихідну відстань для перетворення сигналу виявлення в прямокутний сигнал рівня TTL (квадратну хвилю) відповідно до реального часу.