超声波遥控器原理及设计

超声波遥控器原理及设计 6.1 超声波的基本概念n 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 n 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 n 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n 指 向 特 性 -以 MA40S2R(收 ) MA40S2S(发 ) 为 例 n 温 度 特 性 温 度 越 高 中 心 频 率 ， 灵 敏 度 ， 输 出 电 平 越 低 。n 阻 频 特 性 负 载 阻 抗 越 大 频 率 选 择 性 越 好 。 n 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 ： 40kHz6.3 超声波遥控专用器件n 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n 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 ： 40kHzu 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 ？ C-+R1 R21 2 34U1,U42.5V U32.5V 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 ！ n 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 。n 发 展 蜂 鸣 器 报 警 （ 1.8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n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 pIC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 ？ n 基 本 原 理 ： d = Speed * TimeDelay/2n 方 案 示 例 ： Ultrasonic Distance Measurement With the MSP430 . TI. Oct, 2001n 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 。n 精 度 ： 1英 寸 （ 2.5cm）n 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 发 射 端 原 件 清 单IC1 NE555 timer ICVR1 10k variable resistorR1 4.7k resistorR2 18k potentiometerR3 1k resistorR4, R5 220 ohm resistorC1 680 picofarad capacitorC2 0.01uf capacitorD1, D2 1N4148 DiodeT1 SL100 NPN transistorT2 SK100 PNP transistorS1 SPST momentary contact switchXMTR ultrasonic transmitter 40-50khz 6.5 超声波遥控举例三 、 超 声 遥 控 开 关接收端（受控端） 接 收 方 原 件 清 单RCVR Ultrasonic Receiver 40-50khzRL1 6volt 200ohm resistorIC2 CA3140VR2 250k Variable ResistorR6 390k ResistorR7 470k ResistorR8, R12 15k ResistorR9 12kR10, R13 10kR11 4.7k R14 100k ResistorR15 33 ohm ResistorC3 0.22uf ceramic capacitorC4 0.1uf ceramic capacitorC5 560n ceramic capacitorT3,T4 BC548 NPN TransistorT5 BC558 PNP TransistorT6 SL100 NPN TransistorD3,D4,D5 1N4148 Diode原 理 图 及 原 件 清 单