Принцип роботи датчика ультразвукового датчика дальності

Перегляди: 8 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2020-06-10 Походження: Сайт

Запитуйте

1 Принцип роботи ультразвукового датчика відстані

Ультразвукові датчики поділяються на механічні та електричні. Фактично це ультразвуковий датчик рівня. Він перетворює електричну або механічну енергію в акустичну енергію на передавальному кінці, і навпаки на приймальному кінці. Ультразвуковий датчик розроблено з використанням п’єзоелектричного ультразвукового перетворювача в електричному режимі, який використовує для роботи резонанс п’єзоелектричного керамічного кристала. Має дві п'єзоелектричні мікросхеми і резонансну пластину. Коли до її полюсів подається імпульсний сигнал, а його частота дорівнює власній частоті коливань п’єзоелектричної пластини, п’єзоелектрична пластина резонує та змушує резонансну пластину вібрувати, генеруючи ультразвукові хвилі. І навпаки, якщо між двома електродами не подається напруга, коли резонансна пластина отримує ультразвукові хвилі, вона буде тиснути на п’єзоелектричну пластину, щоб вібрувати та перетворювати механічну енергію в електричні сигнали, що стає ультразвуковим приймачем. В ультразвуковому контурі серія імпульсних прямокутних хвиль виходить із передавача. Чим більше ширина імпульсу, тим більше кількість виходів, тим більша енергія, і тим більшу відстань можна виміряти. Структура ультразвукового передавального перетворювача та приймального перетворювача дещо відрізняється, і позначки на пристрої повинні бути чітко розрізнені під час його використання.

Існує багато методів ультразвукового перетворювача малого радіусу дії: наприклад, метод визначення часу проходження в обидві сторони, метод виявлення фази, метод виявлення амплітуди звукової хвилі. Ця конструкція використовує метод визначення відстані в обидві сторони. Принцип полягає в тому, що ультразвуковий датчик випромінює ультразвукові хвилі певної частоти, поширюється через повітряне середовище, а потім відбивається назад після досягнення мети вимірювання або перешкоди. Після відбиття ультразвуковий приймач приймає імпульс. Час, який він проходить, є часом проходження в обидві сторони та розповсюдження ультразвукової хвилі. Відстань пов’язана. Перевірте час передачі, щоб отримати відстань. Якщо припустити, що s є відстанню між вимірюваним об’єктом і далекоміром, виміряний час дорівнює t/s, а швидкість поширення ультразвуку представлена v/m·s-1, тоді існує залежність s=vt／2 (1)

У випадку високоточних вимог щодо відстані до ультразвукового перетворювача необхідно враховувати вплив температури на швидкість розповсюдження ультразвуку та скорегувати швидкість розповсюдження ультразвуку відповідно до рівняння (2), щоб зменшити похибку.
v=331,4+0,607T (2) У формулі T — фактична одиниця температури — ℃, v — одиниця швидкості поширення ультразвукової хвилі в середовищі — м/с.

2 Загальний план проектування системи
Система складається з частин апаратного забезпечення, таких як передача ультразвукових хвиль, прийом ехо-сигналу, вимірювання температури, дисплей і сигналізація, блок живлення та відповідні частини програмного забезпечення. Структурна схема системи.

Вся система управляється однокристальним AT89S52. Ультразвуковий датчик використовує розділений тип приймального та передаючого перетворювачів, які відповідно є ультразвуковим передавальним перетворювачем TCT40-16T та ультразвуковим приймальним перетворювачем TCT40-16R. Ультразвуковий сигнал передається в повітря через ультразвуковий передавальний перетворювач, а ехо-сигнал приймається ультразвуковим приймальним перетворювачем після відбиття об’єктом вимірювання. Після відповідної обробки висновок INT0 вхідного мікроконтролера генерує переривання, обчислює час, що минув, а потім обчислює відповідну швидкість звуку відповідно до конкретної температури. Відповідно до рівняння (2) можна отримати відповідну відстань для відображення. Звичайно, у деяких випадках значення сигналу дистанції також можна встановити за потреби.

3 Розробка апаратного забезпечення (цю статтю зібрано та організовано онлайн-платформою закупівель компонентів Cogo Mall-IC.