Princípio e introdução do sensor de distância ultra-sônica

O que é sensor de distância ultra-sônica

Devido à forte diretividade de ondas ultrassônicas, consumo lento de energia e longas distâncias no meio, ondas ultra-sônicas são frequentemente usadas para medição de distância. Por exemplo, os rangefinders ultra-sônicos e os instrumentos de medição de nível podem ser realizados por ondas ultra-sônicas.Módulo de sensor de distância ultra-sônicaMuitas vezes é rápido, conveniente, simples de calcular, fácil de alcançar o controle em tempo real, e pode atender aos requisitos práticos industriais em termos de precisão de medição, por isso também foi amplamente utilizado no desenvolvimento de robôs móveis.

Para que um robô móvel evite automaticamente obstáculos e caminhada, ele deve ser equipado com um sistema de medição à distância para que possa obter a informação a distância (distância e direção) do obstáculo no tempo. O sensor de medição ultra-sônica (frente, esquerdo, esquerdo e direito) é introduzido é fornecer informações de distância de movimento para o robô entender seu ambiente frontal, esquerdo e direito.

Princípio do sensor de distância ultra-sônica

1, gerador ultra-sônico

Para pesquisar e usar ondas ultrassônicas, muitos geradores ultra-sônicos foram projetados e feitos. De um modo geral, os geradores ultra-sônicos podem ser divididos em duas categorias: é para gerar ondas ultra-sônicas eletricamente, e a outra é gerar ondas ultra-sônicas mecanicamente. Os métodos elétricos incluem piezoelétrico, magnetostrictivo e elétrico, etc.; Os métodos mecânicos incluem flauta de galton, apito líquido e assobio de ar. A frequência, poder e características das ondas ultra-sônicas que produzem são diferentes, para que seus usos também são diferentes. Atualmente, o piezoelétricosensor de distância ultra-sônica.é mais comumente usado.

2, o princípio do gerador ultra-sônico piezoelétrico

O gerador ultra-sônico piezoelétrico realmente usa a ressonância do cristal piezoelétrico para o trabalho. A estrutura interna do gerador ultra-sônico é mostrada na figura. Tem duas bolachas piezoelétricas e uma placa de ressonância. Quando um sinal de pulso é aplicado aos seus dois postes e a frequência é igual à frequência de oscilação natural da bolacha piezoelétrica, a bolacha piezoelétrica ressoará e conduzirá a placa de ressonância para vibrar para gerar ondas ultrassônicas. Pelo contrário, se nenhuma tensão for aplicada entre os dois eletrodos, quando a placa de ressonância recebe ondas ultra-sônicas, ele pressionará o chip piezoelétrico para vibrar e converter a energia mecânica em sinais elétricos. Então se torna um receptor ultrassônico.

3, o princípio do sensor de distância ultra-sônica

O transmissor ultrassônico emite ondas ultra-sônicas em uma determinada direção e inicia o tempo ao mesmo tempo que o tempo de lançamento. As ondas ultra-sônicas se propagam no ar e retornam imediatamente quando encontram obstáculos no caminho. O receptor ultrassônico interrompe imediatamente o tempo quando recebe as ondas refletidas. A velocidade de propagação das ondas ultra-sônicas no ar é de 340m / s. De acordo com o tempo t gravado pelo temporizador, a (s) distância (s) entre o ponto de lançamento e o obstáculo podem ser calculadas, nomeadamente: S = 340T / 2. Este é o chamado método de diferença de tempo.

O princípio do sensor de alcance ultrassônico é usar a velocidade de propagação conhecida de ondas ultra-sônicas no ar para medir o tempo em que a onda sonora encontra obstáculos e reflete de volta após a transmissão, e calcular a distância real do ponto de transmissão para o obstáculo com base no diferença de tempo entre transmissão e recepção. Pode-se ver que o princípio do variamento ultrassônico é o mesmo que o do radar.

Na fórmula, l é o comprimento de distância medido; C é a velocidade de propagação das ondas ultra-sônicas no ar; T é a diferença de tempo da propagação da distância de medição (T é metade do valor do tempo da transmissão para a recepção).

Sensores de distância arduino ultra-sônicoÉ usado principalmente para medição de distância em lembretes de inversão, canteiro de obras, locais industriais, etc. Embora a faixa de medição de distância atual possa atingir 100 metros, a precisão da medição só pode atingir a ordem de centímetros.

Devido às vantagens da fácil emissão direcional, boa diretrizes, fácil controle de intensidade, e nenhum contato direto com o objeto sendo medido, ondas ultrassônicas são um método ideal para medição de altura líquida. É necessário atingir a precisão de medição de nível de milímetro na medição precisa de nível de líquido, mas os circuitos integrados especiais de ultra-sônicos nacionais atuais são apenas precisão de medição de nível centímetro. Ao analisar as causas do erro de distância ultra-sônica, melhorando a diferença de tempo de medição para o nível microssegundo, e usando o sensor de temperatura LM92 para compensar a velocidade de propagação da onda sonora, o localizador de alcance ultra-sônico de alta precisão que projetamos pode atingir a precisão de medição de nível de milímetro .