、超声测距 原理

 

超声波测距的方法有多种:如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检测法。本设计采用往返时间检测法测距。其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波,借助空气媒质传播,到达测量目标或障碍物后反射回来,经反射后由超声波接收器接收脉冲,其所经历的时间即往返时间,往返时间与超声波传播的路程的远近有关。测试传输时间可以得出距离。假定s为被测物体到测距仪之间的距离,测得的时间为T,超声波传播速度为V表示,则有关系式S=VT/2 。
超声波发射部分是为了让超声波发射换能器TCT40-16T能向外界发出40 kHz左右的方波脉冲信号。编程由单片机端口输出40 kHz左右的方波脉冲信号,由于单片机端口输出功够,40 kHz方波脉冲信号分成两路,送给一个由74HC04组成的推挽式电路进行功率放大以便使发射距离足够远,满足测量距离要求,最后送给超声波发射换能器TCT40-16T声波形式发射到空气中。发射部分的电路,如图4所示。图中输出端上拉电阻R31,R32,一方面可以提高反向器74HC04输出高电平的驱动能力,另一方面可
以增加超声换能器的阻尼效果,缩短其自由振荡的时间。

上述TCT40-16T发射的在空气中传播,遇到障碍物就会返回,超声波接收部分是为了将反射波(回波)顺利接收到超声波接收换能器TCT40-16R进行转换变成电信号,并对此电
信号进行放大、滤波、整形等处理后,这里用索尼公司生产的集成芯片CX20106,得到一个负脉冲送给单片机的INT0引脚,以产生一个中断。

接在CX20106的第五脚上的电阻,用以设置带通滤波器的中心频率f0,阻值越大,中心频率越低。电路中采用一只粗调的可变电阻和一只精密调节的电阻串联而成。调节函数信生器产生40K的方波,接在超声发射电路的输入端,同时用示波器观测超声接收电路的输出端。

用书本等模拟障碍物,调节两只电阻观测示波器看接收端否会产生电平跳变。 若产生跳变则发射与接收电路调试完成。

超声波驱动电路主要用于控制超声波换能器的工作,其基本原理是在交流电源的作用下,将电能转换成机械振动能量,进而产生超声波。超声波驱动电路通常包含以下几个关键部分: 1. **功率放大器**:这是驱动电路的核心部分,负责将输入的低电压信号放大到足够的功率水平,以便驱动超声波换能器工作。它需要能够快速响应,并能在高负载(即超声波换能器)上提供稳定的功率输出。 2. **逆变器**:如果使用的超声波发生器是基于开关模式而非线性放大器的话,则需要逆变器来将直流电源转换成频率和度可控的正弦波或方波。这通常是通过高频PWM(脉冲宽度调制)技术实现的,可以有效提高效率并减少热量产生。 3. **滤波器**:用于去除电源供给的噪声和纹波,保证驱动信号的质量。常见的有LC滤波器、RC滤波器等。 4. **保护电路**:包括过流保护、过压保护和短路保护等功能,确保设备安全运行,避免损坏。 5. **超声波换能器**:接收从功率放大器输出的能量,并将其转换为超声波机械振动。 超声波驱动电路原理图一般会清晰地展示上述各个组件之间的连接以及它们如何协同工作。例如,在逆变器部分,通常可以看到IGBT(绝缘栅双极晶体管)、二极管等半导体器件组成的开关网络;在滤波器部分,可能会看到电感器和电容器的布局。 由于电路设计可能因应用领域(如医疗、工业清洗、水产养殖等)的不同而有所差异,因此实际的超声波驱动电路原理图会包含针对特定需求优化的设计细节。在设计电路时,需要考虑到超声波频率的要求、输出功率的需求、成本控制等因素。
评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值