Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2020-11-02 origine:Propulsé
En raison de la forte directivité des ondes ultrasoniques, de la consommation d'énergie lente et de longues distances dans le milieu, les ondes ultrasoniques sont souvent utilisées pour la mesure de la distance. Par exemple, les télémètres à ultrasons et les instruments de mesure de niveau peuvent être réalisés par des ondes à ultrasons. Les tests à ultrasons sont souvent rapides, pratiques, simples à calculer, faciles à obtenir un contrôle en temps réel et peuvent répondre aux exigences pratiques industrielles en termes de précision de mesure, il a donc également été largement utilisé dans le développement de robots mobiles. Pour qu'un robot mobile évite automatiquement les obstacles et marche, il doit être équipé d'un système de mesure de distance afin qu'il puisse obtenir les informations de distance (distance et direction) de l'obstacle dans le temps. Le système de mesure à distance à trois directions (avant, à gauche et à droite) introduit dans cet article est de fournir une information de distance de mouvement pour que le robot comprenne son environnement avant, gauche et droit.
Deuxièmement, le principe detransducteur à distance à ultrasons
1. Générateur à ultrasons
Afin d'étudier et d'utiliser l'échographie, de nombreux générateurs d'échographie ont été conçus et fabriqués. De manière générale, les générateurs à ultrasons peuvent être divisés en deux catégories: l'une consiste à générer des ondes ultrasoniques électriquement, et l'autre est de générer des ondes ultrasoniques mécaniquement. Les méthodes électriques incluent le piézoélectrique, le magnétostrictif et l'électricité, etc.; Les méthodes mécaniques comprennent la flûte, le sifflet liquide et le sifflet à air. La fréquence, la puissance et les caractéristiques sonores des ondes ultrasoniques qu'ils produisent sont différentes, donc leurs utilisations sont également différentes. À l'heure actuelle, le générateur à ultraso-piezoélectrique est plus couramment utilisé.
2. Principe du générateur à ultrasons piézoélectrique
Le générateur à ultrasons piézoélectrique utilise en fait la résonance d'un cristal piézoélectrique pour fonctionner. La structure interne du générateur à ultrasons est montrée. Il a deux tranches piézoélectriques et une plaque de résonance. Lorsqu'un signal d'impulsion est appliqué à ses deux pôles, dont la fréquence est égale à la fréquence d'oscillation naturelle de la tranche piézoélectrique, la tranche piézoélectrique résonne et entraînera la plaque de résonance pour vibrer pour générer des ondes ultrasoniques. Au contraire, si aucune tension n'est appliquée entre les deux électrodes, lorsque la plaque de résonance reçoit des ondes ultrasoniques, elle appuiera la puce piézoélectrique pour vibrer et convertir l'énergie mécanique en signaux électriques, puis il deviendra un récepteur ultrasonique.
3. Le principe detransducteur ultrasonique pour la mesure de la distance
L'émetteur à ultrasons émet des ondes ultrasoniques dans une certaine direction et commence à calendrier en même temps que l'heure de lancement. Les ondes ultrasoniques se propagent dans l'air et reviennent immédiatement lorsqu'ils rencontrent des obstacles sur le chemin. Le récepteur à ultrasons arrête le timing immédiatement après avoir reçu les vagues réfléchies. La vitesse de propagation de l'onde à ultrasons dans l'air est de 340 m / s. Selon le temps t enregistré par la minuterie, la distance entre le point de lancement et le ou les obstacles peut être calculé, à savoir: S = 340T / 2
Figure 1 Structure du capteur à ultrasons
Il s'agit de la soi-disant méthode de trébaine.
Troisièmement, la conception du circuit du transducteur de la variété ultrasonique
La caractéristique de ce système est l'utilisation d'un micro-ordinateur à puce unique pour contrôler la transmission des ondes ultrasoniques et le moment du temps aller-retour des ondes ultrasoniques de la transmission à la réception. La sélection unique de puce est économique et facile à utiliser, et il y a une ROM 4K sur puce pour une programmation facile. Le schéma du circuit est montré. Seul le diagramme de câblage du circuit de la part de l'avant est dessiné, et les circuits de la part de la longueur gauche et droite sont les mêmes que le circuit de la part avant.
1. Génération d'impulsions et émission à ultrasons 40 kHz
Le capteur à ultrasons du système de mesure de distance adopte le capteur en céramique piézoélectrique d'UCM40, et sa tension de travail est un signal d'impulsion de 40 kHz, qui est généré par l'ordinateur à puce exécutant le programme suivant.
La borne d'entrée du circuit de distance avant est connectée au port P1.0 du micro-ordinateur à puce unique. Une fois que le micro-ordinateur à puce unique a exécuté le programme ci-dessus, il publie un signal d'impulsion de 40 kHz au port P1.0, qui est amplifié par le transistor T, entraîne l'émetteur ultrasonique UCM40T et envoie des ondes ultrasoniques pulsées de 40 kHz. Et continuer à transmettre 200 ms. Les extrémités d'entrée des circuits de service droite et gauche sont connectées aux ports P1.1 et P1.2 respectivement, et le principe de travail est le même que celui du circuit de la variété avant.
2. Réception et traitement à ultrasons
La tête de réception adopte l'UCM40R associée à la tête d'émission,capteur de transducteur à ultrasonsconvertit l'impulsion à ultrasons modulée en un signal de tension alternatif, qui est amplifié par les amplificateurs opérationnels IC1A et IC1b, puis ajouté à IC2. IC2 est un bloc intégré de décodage audio LM567 avec une boucle verrouillée. La fréquence centrale de l'oscillateur contrôlé par tension interne est F0 = 1 / 1.1r8c3, et le condensateur C4 détermine sa bande passante de verrouillage. Réglant R8 sur la fréquence de porteuse d'émission, le signal d'entrée LM567 est supérieur à 25 mV, et la broche de sortie 8 passe du niveau élevé au niveau bas, qui est utilisé comme signal de demande d'interruption et envoyé au microcontrôleur pour le traitement.
La borne de sortie du circuit de distance avant est connectée au port MCU INT0, la priorité d'interruption est la plus élevée, la sortie du circuit de distance gauche et droit est connectée au port MCU INT1 par la sortie de la porte IC3A et de la porte, tandis que le MCU P1.3 et P1.4 sont connectés à l'entrée de IC3A à la fin, l'identification de la source d'interruption est gérée par la requête du programme, et la priorité d'interruption est à droite en premier, puis à gauche.
