超声波遥控器原理及设计课件
23页1、超声波遥控器原理及设计,6.1 超声波的基本概念,超声波及其传播特性(参考视频) 机械波,频率20kHz,高于人类听觉范围(20-20KHz)。 传播速度:气体344m/s(室温);液体900-1900m/s; 固体中速度更高 反射性好:波长短于人声,反射性更好(可用于测距,B超)。 穿透力强:(可用于超声探伤)(钢材内裂缝,参考视频),6.2 超声波传感器(压电式)一、基本结构,复习视频:压电陶瓷,类型:发射型/接收型/收发一体 压电晶体:压电效应 锥形喇叭:共振,定向(发),聚能(收) 金属壳及外网:保护,压电效应 电压压电陶瓷材料形变(交流电压 ?) 压电陶瓷材料形变电压 (震动?),6.2 超声波传感器(压电式)二、超声传感器基本原理压电效应,频率特性-以MA40S2R(收) MA40S2S(发) 为例,6.2 超声波传感器(压电式)三、超声传感器特性,中心频率:40KHz, 收发中心频率应相同。,6.2 超声波传感器(压电式)三、超声传感器特性,指向特性-以MA40S2R(收) MA40S2S(发) 为例,温度特性温度越高中心频率,灵敏度,输出电平越低。 阻频特性负载阻抗越大
2、频率选择性越好。,一、T/R-40-XX系列通用型超声波发射接收传感器 发射器:T-40-XX 接收器R-40-XX 中心频率:40kHz,6.3 超声波遥控专用器件,二、MA40EIS/EIR密封式超声波发送/接收传感器 发射器:MA40A5S接收器MA40A5R 中心频率:40kHz 特点:防水,三、UCM-40-T/R超声波发射/接收传感器 与T/R-40-XX系列基本相同 中心频率:40kHz,测试检验方法:信号发生器+示波器,6.3 超声波遥控专用器件四、LM1812超声波遥控专用集成电路,功能:超声发射/接收专用集成芯片,驱动能力强,驱动电流可达1A.,决定收发频率(视频),脉冲输出,模式选择:发高收低,输入,检测输出(低),6.5 超声波遥控发射与接收一、超声波发射电路(振荡电路),试分析其工作原理?计算振荡频率?,U1,U4,2.5V,Uc,2.5V,6.5 超声波遥控发射与接收一、超声波接收电路(放大电路),牺牲灵敏度以抗噪,试分析工作原理!,功能(视频) 汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置,能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况。 发展 蜂鸣器报警(1.
3、8米处开始,越近越急) 数码波段显示距离 液晶荧屏显示 魔幻镜倒车雷达(影像倒车+雷达),6.5 超声波遥控举例一、超声波倒车雷达,魔幻镜倒车雷达,6.5 超声波遥控举例一、超声波倒车雷达,摄像头采集影像液晶后视镜直播放影像 超声探测距离蜂鸣器报警,基本原理超声测距,倒车雷达解决方案,CO:进位脉冲输出 CP:时钟输入端 CR:清除端 INH:禁止端 Q0-Q9: 计数脉冲输出端 VDD:正电源 VSS:地,IC认识:十进制计数器,4017,倒车雷达解决方案,放大视图分割线,工作原理:4017的Q0驱动40K振荡电路发出超声-障碍物反射-接收前端放大 -单稳态触发4017复位(在障碍物反射时间内4017逐自点亮二极管,直到反射脉冲到来重启计数器),7805稳压,思考:这里无偏置的目的?,T1:产生40K超声信号,T2:(指示灯逐个点亮) 0.5*(R32+TR1)*C13 结合音速340m/s,试求每个脉冲间隔对应距离?,T3:(单稳态触发,实现闪灯) R34*C17 = 0.1S,思考: 齐闪or流闪?,基本原理:d = Speed * TimeDelay/2 方案示例:Ultrasonic Distance Measurement With the MSP430 . TI. Oct, 2019 可测距离范围:0.2-2.5米;最小距离受限于传感器建立时间,最大距离受限于反射物体材质(如地毯反射差)及表面积。 精度:1英寸(2.5cm) 原理图,6.5 超声波遥控举例二、超声波测距,原理图,下载调试接口,40kHz方波放大,直流偏置,理想运放,变压,软件工作原理参阅附件。,6.5 超声波遥控举例三、超声遥控开关,发射端(控制端),40-50KHz振荡 放大,原理图及原件清单,6.5 超声波遥控举例三、超声遥控开关,接收端(受控端),原理图及原件清单,
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