Número Browse:0 Autor:editor do site Publicar Time: 2020-11-02 Origem:alimentado
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. O teste ultra-sônico é muitas vezes 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 sistema de medição de distância ultra-sônica (frente, esquerda e direita) introduzido neste artigo é fornecer uma informação de distância de movimento para o robô entender seu ambiente frontal, esquerdo e direito.
Em segundo lugar, o princípio deTransdutor de distância ultra-sônica.
1. Gerador ultra-sônico.
Para estudar e usar ultra-som, muitos geradores de ultrassonografia 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.; Métodos mecânicos incluem flauta, apito líquido e assobio de ar. As características de frequência, poder e sonic das ondas ultrassônicas que produzem são diferentes, para que seus usos também são diferentes. Atualmente, o gerador ultra-sônico piezoelétrico é mais comumente usado.
2. Princípio do gerador ultra-sônico piezoelétrico
O gerador ultra-sônico piezoelétrico realmente usa a ressonância de um cristal piezoelétrico para o trabalho. A estrutura interna do gerador ultra-sônico é mostrada. Tem duas bolachas piezoelétricas e uma placa de ressonância. Quando um sinal de pulso é aplicado aos seus dois postes, cuja freqüência 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 e, em seguida, será um receptor ultrassônico.
3. O princípio deTransdutor ultra-sônico para medição de distância
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 pára o tempo imediatamente após ter recebido as ondas refletidas. A velocidade de propagação da onda ultra-sônica no ar é de 340m / s. De acordo com o tempo t registrado pelo temporizador, a distância entre o ponto de lançamento e o (s) obstáculo (s) podem ser calculadas, nomeadamente: S = 340T / 2
Figura 1 Estrutura do sensor ultrassônico
Este é o chamado método de diferença de tempo.
Terceiro, o design do circuito do transdutor de variação ultra-sônica
A característica deste sistema é o uso de um microcomputador de chip único para controlar a transmissão de ondas ultrassônicas e o tempo do tempo de ida e volta de ondas ultra-sônicas da transmissão para a recepção. A seleção de chip único é econômica e fácil de usar, e há um 4K ROM no chip para fácil programação. O diagrama esquemático de circuito é mostrado. Apenas o diagrama de fiação do circuito de distância frontal é desenhado, e os circuitos de distância esquerda e direita são os mesmos que o circuito de frente frontal.
1. Geração de pulso de 40kHz e emissão ultra-sônica
O sensor ultra-sônico no sistema de medição de distância adota o sensor de cerâmica piezoelétrico do UCM40, e sua tensão de trabalho é um sinal de pulso de 40kHz, que é gerado pelo computador de chip único que executava o seguinte programa.
O terminal de entrada do circuito de distância frontal é conectado à porta P1.0 do microcomputador de chips único. Depois que o microcomputador de chip único executa o programa acima, ele produz um sinal de pulso de 40kHz na porta P1.0, que é amplificado pelo transistor T, impulsiona o transmissor ucm40t ultra-sônico e envia 40KHz ondas ultra-sônicas pulsadas. E continue a transmitir 200 ms. As extremidades de entrada dos circuitos de distância direita e esquerda são conectadas às portas P1.1 e P1.2, respectivamente, e o princípio de funcionamento é o mesmo que o do circuito variável dianteiro.
2. Recepção ultra-sônica e processamento
A cabeça de recepção adota o UCM40R emparelhado com a cabeça de transmissão,Sensor de transdutor ultra-sônico.Converte o pulso modulado ultrassônico em um sinal de tensão alternado, que é amplificado pelos amplificadores operacionais IC1A e IC1B e depois adicionados ao IC2. O IC2 é um bloco integrado de decodificação de áudio LM567 com um loop bloqueado. A frequência central do oscilador controlado por tensão interna é F0 = 1 / 1.1R8C3, e o capacitor C4 determina sua largura de banda de travamento. Ajustando R8 na freqüência de transportadora de transmissão, o sinal de entrada LM567 é maior que 25 mV, e o pino de saída 8 alterações de alto nível para baixo nível, que é usado como um sinal de solicitação de interrupção e enviado ao microcontrolador para processamento.
O terminal de saída do circuito de distância frontal é conectado à porta MCU Int0, a prioridade de interrupção é a mais alta, a saída do circuito de distância esquerda e direita é conectada à porta INT1 da MCU através da saída do IC3A e da porta. O MCU P1.3 e P1.4 são conectados à entrada do IC3A no final, a identificação da fonte de interrupção é tratada pela consulta do programa, e a prioridade de interrupção é certa primeiro e depois à esquerda.
