Ультразвуковой датчик расстояния: Датчик расстояния HC-SR04 — ультразвуковой модуль Ардуино

Содержание

подключение, схема и примеры работы [Амперка / Вики]

Ультразвуковой дальномер рассчитан на определение расстояния до объектов в радиусе четырёх метров.

Работа модуля основана на принципе эхолокации. Модуль посылает ультразвуковой сигнал и принимает его отражение от объекта. Измерив время между отправкой и получением импульса, не сложно вычислить расстояние до препятствия.

Подключение ультразвукового дальномера к Arduino

Модуль подключается четырьмя проводами. Контакты VCC и GND служат для подключения питания, а Trig и Echo— для отправки и приема сигналов дальномера. Подключим их к пинам 10 и 11 соответственно.

Напряжение питания дальномера 5 В. Модуль работает и с платами, напряжение которых 3,3 В — в этом случае подключайте его к пинам группы с P8 по P13. Установите джампер выбора питания V2 на Troyka Shield в положение V2+5V. Пин микроконтроллера, соединённый с пином Echo должен быть толерантен к 5 В.

Приведённая схема подходит для подключения дальномера к Iskra JS.

Пример работы

Рассмотрим как работает дальномер.

  • Для того чтобы инициализировать отправку сигнала дальномером, необходимо подать высокий сигнал длительностью 10 μs на пин Trig.

  • После получения высокого сигнала длительностью 10 μs на пин Trig, модуль генерирует пучок из восьми сигналов частотой 40 кГц и устанавливает высокий уровень на пине Echo.

  • После получения отраженного сигнала модуль устанавливает на пине Echo низкий уровень.

Зная продолжительность высокого сигнала на пине Echo можем вычислить расстояние, умножив время, которое потратил звуковой импульс, прежде чем вернулся к модулю, на скорость распространения звука в воздухе (340 м/с).

Функция pulseIn позволяет узнать длительность импульса в

μs. Запишем результат работы этой функции в переменную duration.

Теперь вычислим расстояние переведя скорость из м/с в см/мкс:

distance = duration * 340 м/с = duration * 0.034 м/мкс

Преобразуем десятичную дробь в обыкновенную

distance = duration * 1/29 = duration / 29

Принимая во внимание то, что звук преодолел расстояние до объекта и обратно, поделим полученный результат на 2

distance = duration / 58

Оформим в код всё вышесказанное и выведем результат в Serial Monitor

ultrasonic.ino
// Укажем, что к каким пинам подключено
int trigPin = 10; 
int echoPin = 11;  
 
void setup() { 
  Serial.begin (9600); 
  pinMode(trigPin, OUTPUT); 
  pinMode(echoPin, INPUT); 
} 
 
void loop() { 
  int duration, distance;
  // для большей точности установим значение LOW на пине Trig
  digitalWrite(trigPin, LOW); 
  delayMicroseconds(2); 
  // Теперь установим высокий уровень на пине Trig
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  // Подождем 10 μs 
  delayMicroseconds(10); 
  digitalWrite(trigPin, LOW); 
  // Узнаем длительность высокого сигнала на пине Echo
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH); 
  // Рассчитаем расстояние
  distance = duration / 58;
  // Выведем значение в Serial Monitor
  Serial.
print(distance); Serial.println(" cm"); delay(100); }

Работа с библиотекой

Количество строк кода можно существенно уменьшить, используя библиотеку для работы с дальномером.

ultrasonic_lib.ino
#include <NewPing.h>
 
#define TRIGGER_PIN  10
#define ECHO_PIN     11
#define MAX_DISTANCE 400
 
NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE);
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  delay(50);
  Serial.print("Ping: ");
  Serial.print(sonar.ping_cm());
  Serial.println("cm");
}

Работа с Iskra JS

var sonic = require('@amperka/ultrasonic')
  .connect({trigPin: P10, echoPin: P11});
 
sonic.ping(function(err, value) {
  if (err) {
    console.log('An error occurred:', err);
  } else {
    console.log('The distance is:', value, 'millimeters');
  }
}, 'mm');

Характеристики

  • Напряжение питания: 5 В

  • Потребление в режиме тишины: 2 мА

  • Потребление при работе: 15 мА

  • Диапазон расстояний: 2–400 см

  • Эффективный угол наблюдения: 15°

  • Рабочий угол наблюдения: 30°

Ресурсы

Ультразвуковые датчики | Академия робототехники

Что бы робот мог объезжать препятствия, ему нужно их видеть. Для того что бы робот стал зрячим обычно используют  ультразвуковой датчик измерения расстояния. Дальность действия датчика — 180 см.

Эйдзи Накано — Введение в робототехнику. Глава V. Сенсорные устройства роботов. Ультразвуковые датчики

Пьезоэлектрический эффект

 

Принцип действия

     Ультразвуковой дальномер определяет расстояние до объектов точно так же, как это делают дельфины или летучие мыши. Он генерирует звуковые импульсы на частоте 40 кГц и слушает эхо. По времени распространения звуковой волны туда и обратно можно однозначно определить расстояние до объекта.

   В отличие от инфракрасных дальномеров, на показания ультразвукового дальномера не влияют засветки от солнца или цвет объекта. Но могут возникнуть трудности с определением расстояния до пушистых или очень тонких предметов. Поэтому высокотехнологичную мышеловку выполнить на нём будет затруднительно.

    При отражении звука от препятствия мы слышим эхо. Летучая мышь использует отражение ультразвуковых волн для полётов в темноте и для охоты на насекомых. По такому же принципу работает эхолот, с помощью которого измеряется глубина воды под днищем корабля или поиск рыбы.

     Принцип передачи и приема ультразвуковой энергии лежит в основе многих очень популярных ультразвуковых датчиков и детекторов скорости. Ультразвуковые волны являются механическими акустическими волнами, частота которых лежит за пределами слышимости человеческого уха — более 20 кГц. Однако сигналы этих частот воспринимаются некоторыми животными: собаками, кошками, грызунами и насекомыми. А некоторые виды млекопитающих, таких как летучие мыши и дельфины, общаются друг с другом ультразвуковыми сигналами.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК Lego Mindstorm EV 3. ЗРИ В КОРЕНЬ

 

Технические спецификации и особенности продукта:

    • Измерение расстояния в диапазоне от 1 до 250 см
    • Точность измерения до +/- 1 см
    • Передняя подсветка в виде красного кольца горит постоянно при передаче сигнала и мигает при прослушивании эфира
    • Если ультразвуковой сигнал распознан, датчик возвращает логическое значение «Истина»
    • Автоматическая идентификация производится программным обеспечением микрокомпьютера EV3

 

 

 

 

Рис. 1 Ультразвуковой датчик Lego Mindstorm EV 3  (стоимость вместе с внутренним микроконтроллером и микросхемами усиления сигнала $50, при себестоимости $5)

Рис. 2  Схема ультразвукового датчика Lego Mindstorm EV 3 (ultrasonic sensor hardware schematics) построена на микроконтроллере STM8S103F3

 

                                               

Рис. 3 Ультразвуковые излучатель  AW8T40 и приемник AW8R40 ультразвукового датчика Lego Mindstorm EV 3

 

Ультразвуковой датчик  HC-SR04

Ультразвуковой датчик HC-SR04 — Ultrasonic Ranging  Module HC — SR04 —  Ultrasonic Sensor Distance Measuring Module — Sonar

      Ультразвуковой дальномер HC SR04

 самый известный датчик для применения в Arduino, Raspberry Pi,  ESP8266 и  ESP32 модулях.  Позволяет измерять расстояние до объекта  в диапазоне от 2 до 400 (180) см. Например, если вы хотите собрать робота, который объезжает преграды, то данный дальномер прекрасно подойдет для ваших задач. Датчик имеет небольшие габариты и простой интерфейс.

Рис. 4 Внешний вид  ультразвукового датчика (сонара, ультразвукового сенсора, ультразвукового модуля) HC-SR04

Названия выводов и ультразвуковых излучателей модуля

  • Vcc — положительный контакт питания.
  • Trig — цифровой вход. Для запуска измерения необходимо подать на этот вход импульс (логическую единицу) длительностью 10 мкс. Следующий импульс рекомендуется подавать не ранее чем через 50 мс. что связано со временем обработки первого импульса.
  • Echo — цифровой выход. После обработки отраженного сигнала, на этот выход будет подан импульс (логическая единица), длительностью пропорциональной расстоянию до объекта.
  • GND — отрицательный контакт питания (земля).
  • Левый ультразвуковой излучатель (маркирован буквой Т — transmiter) это передатчик ультразвукового сигнала, правый ультразвуковой излучатель (маркирован буквой R — resiver)  это приемник отраженного от объекта ультразвукового сигнала (эха).

Характеристики

  • Напряжение питания: 5 В. Модель HC-SR04 +  работает в диапазоне от 3,3В-5В (помечено как HC-SR04 + на задней стороне платы модуля)
  • Потребление в режиме тишины: 2 мА
  • Потребление при работе: 15 мА
  • Максимальная частота опроса датчика: 20 Гц (Период опроса 50 мс)
  • Частота ультразвука: 40 кГц
  • Дальность обзора: 2 см – 4 м (1,8 м)
  • Разрешение (градация выходного сигнала): 0,3 см
  • Эффективный угол наблюдения: 15°
  • Рабочий угол наблюдения: 30°
  • вес — 8,28 грамм
  • Размеры: 45*20*15 мм. ДхШхГ (Ш — без  учета контактов подключения)

Рис. 5 Размеры  ультразвукового датчика  HC-SR04

  • Внимание:
    ! Модуль не рекомендуется подключать непосредственно к подключенной к электропитанию плате микроконтроллера, необходимо отключить электропитание  в момент подключения модуля , первым должен быть подключен вывод GND  модуля, в противном случае,это может повлиять на нормальную работу модуля.
  • ! При испытании модуля на дальность и точность измерения, размер площади объекта сканирования должен не менее 0,5 квадратных метров и его поверхность должна быть как можно тверже и ровнее, в противном случае, это будет влиять на результаты измерений.

Рис. 6 Диаграмма направленности   ультразвукового датчика  

HC-SR04. Взята из документации на этот датчик

 

Описание работы:

Тест угла обзора датчика, взят из описания с сайта www.iteadstudio.com

Ультразвуковой датчик расстояния определяет расстояние до объекта, измеряя время отображения звуковой волны от объекта. Частота звуковой волны находится в пределах частоты ультразвука, что обеспечивает концентрированное направление звуковой волны, так как звук с высокой частотой рассеивается в окружающей среде меньше. Типичный ультразвуковой датчик расстояния состоит из двух мембран, одна из которых генерирует звук, а другая регистрирует отображенное эхо. Образно говоря, мы имеем дело со звуковой колонкой и микрофоном. Звуковой генератор создает маленький, с некоторым периодом ультразвуковой импульс и запускает таймер. Рисунок 3 – Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04 Вторая мембрана регистрирует прибытие отображенного импульса и останавливает таймер. От времени таймера по скорости звука возможно вычислить пройденное расстояние звуковой волны. Расстояние объекта приблизительно половина пройденного пути звуковой волны. Рисунок 4 –Принцип работы ультразвукового датчик расстояния Ограничения, связанные с применением ультразвукового датчик расстояния : 1. Частичные отражения, или как их называют паразитный эхо-сигнал, могут исказить результаты измерений (причиной могут стать криволинейные или наклонные по отношению к направлению излучения сигнала поверхности). 2. Измерения объектов из звукопоглощающих, изоляционных материалов или имеющих тканевую (шерстяную) поверхность могут привести к неправильным измерениям вследствие поглощения (ослабления) сигнала. 3. Чем меньше объект, тем меньшую отражающую поверхность он имеет. Это приводит к более слабому отраженному сигналу. 4. При высокой влажности (дождь, снег) сигнал также может частично отражаться от капель (снежинок), что приводит к паразитному эхо- сигналу.

Принцип работы датчика следующий: один из пьезоэлементов излучает ультразвуковую волну при подачи импульса длительностью 15 микросекунд, а другой пьезоэлемент принимает эту же отражённую волну от препятствия. Затем замеряется время задержки от передачи до приёма волны, далее вычисляется расстояние и передаётся сигнал на ногу Echo датчика, длительностью пропорциональной расстоянию до препятствия. Нам остаётся только подавать импульс на датчик, принять его и вычислить расстояние. Сегодня мы научимся работать с HC-SR04 на BASCOM-AVR.

Поставим перед собой задачу: собрать устройство, которое должно замерять расстояние до какого либо объекта с помощью датчика HC-SR04 и передавать данные через UART на ПК.

Для этой цели можно использовать практически любой AVR микроконтроллер, так как алгоритм очень простой. Я взял Atmega8, в итоге получилась следующая принципиальная схема устройства:

    Описание принципа работы ультразвукового дальномера HCSR04 можно разделить на следующие шаги:

   

Следующий импульс может быть излучён, только после исчезновения эха от предыдущего. Это время называется периодом цикла (cycle period). Рекомендованный период между импульсами должен быть не менее 50 мс.

Если на сигнальный пин (Trig) подаётся импульс длительностью 10 мкс, то ультразвуковой модуль будет излучать восемь пачек ультразвукового сигнала с частотой 40кГц и обнаруживать их эхо. Измеренное расстояние до объекта пропорционально ширине эха (Echo) и может быть рассчитано по формуле, приведённой на графике выше.

  Датчик отправляет ультразвуковые импульсы и слушает эхо. На вход Trig датчика подаем импульс высокого уровня длительностью 10–15 микросекунд. Датчик отправляет ультразвуковой сигнал «chirp» из восьми коротких импульсов частотой выше предела диапазон слуха человека. Электроника датчика знает скорость звука в воздухе. Измеряя время между отправленным и принятым ультразвуком, ультразвуковой датчик HC-SR04 формирует выходной сигнал. Этот принцип эхолокации используют дельфины и летучие мыши. Спустя примерно микросекунду ультразвуковой датчик HC-SR04 выдает на выходе Echo импульс высокого уровня длительностью до 38 миллисекунд. Если препятствий не обнаружено, то на выходе будет сигнал с длительностью 38 мс. Таким образом, для работы с датчиком от электроники прибора требуется один цифровой управляющий выход и один вход для сигнала датчика. Длина импульса на выходе Echo пропорциональна расстоянию до препятствия. Расстояние вычисляется по формуле: S=F/58, где S – расстояние в сантиметрах, F – продолжительность импульса в микросекундах. Для взаимодействия Arduino с датчиком есть программная библиотека Ultrasonic.          

Шаг 1: На вход Trig подаётся импульс длительностью 10 микроСекунд. Для дальномера это команда начать измерение расстояния перед ним.

                Шаг 2: Устройство генерирует 8 ультразвуковых импульсов с частотой 40 кГц через выходной сенсор T.

                Шаг 3: Звуковая волна отражается от препятствия и попадает на принимающий сенсор R.

                Шаг 4: На выходе Echo формируется импульс, длительность которого прямо пропорциональна измеренному расстоянию.

                Шаг 5: На стороне управляющего контроллера переводим длительность импульса Echo в расстояние по формуле: ширина импульса(мкс) / 58 = дистанция (см).

 

        Ниже на рисунке приведены временные диаграммы, наглядно поясняющие перечисленные шаги.

На сигнал Trig нужно подавать короткие импульсы длительностью 10мкс. Этот импульс запускает эхо-локатор. Он уже сам генерирует пачку ультразвуковых импульсов (40кГц) для излучателя и сам ловит отраженное эхо. По времени распространения звука туда и назад датчик определяет расстояние. Нам же сам датчик на контакт Echo выдает импульс с длительностью пропорциональной расстоянию. Длительность сигнала Echo от 150мкс до 25мс. Если ответа нет, то длительность Echo около 40мс. Расстояние до объекта можно вычислить разделив длительность в микросекундах эха на 58. Получаются расстояние в сантиметрах. Максимальное расстояние, которое можно мерить судя по документации — 5 метров.
Рекомендуемый период опроса датчика 50-10мс. Диаграмма направленности датчика не очень острая — примерно градусов под тридцать.

  • Действие ультразвукового дальномера HC-SR04 основано на принципе эхолокации. Он излучает звуковые импульсы в пространство и принимает отражённый от препятствия сигнал. По времени распространения звуковой волны к препятствию и обратно определяется расстояние до объекта.
    Запуск звуковой волны начинается с подачи положительного импульса длительностью не менее 10 микросекунд на ножку TRIG дальномера. Как только импульс заканчивается, дальномер излучает в пространство перед собой пачку звуковых импульсов частотой 40 кГц. В это же время запускается алгоритм определения времени задержки отражённого сигнала, а на ножке ECHO дальномера появляется логическая единица. Как только датчик улавливает отражённый сигнал, на выводе ECHO появляется логический ноль. По длительности этого сигнала («Задержка эхо» на рисунке) определяется расстояние до объекта.
    Диапазон измерения расстояния дальномера HC-SR04 — до 4 метров с разрешением 0,3 см. Угол наблюдения — 30 градусов, эффективный угол — 15 градусов. Ток потребления в режиме ожидания 2 мА, при работе — 15 мА.
  • Запуск звуковой волны начинается с подачи положительного импульса длительностью не менее 10 микросекунд на ножку TRIG дальномера. Как только импульс заканчивается, дальномер излучает в пространство перед собой пачку звуковых импульсов частотой 40 кГц. В это же время запускается алгоритм определения времени задержки отражённого сигнала, а на ножке ECHO дальномера появляется логическая единица. Как только датчик улавливает отражённый сигнал, на выводе ECHO появляется логический ноль. По длительности этого сигнала («Задержка эхо» на рисунке) определяется расстояние до объекта.
    Диапазон измерения расстояния дальномера HC-SR04 — до 4 метров с разрешением 0,3 см. Угол наблюдения — 30 градусов, эффективный угол — 15 градусов. Ток потребления в режиме ожидания 2 мА, при работе — 15 мА.

Рис. 40. Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь: А — входное напряжение приводит к изгибу элемента, что вызывает генерацию ультразвуковых волн. И наоборот, в результате воздействия волн на выходе преобразователя появляется напряжение; Б — ультразвуковой преобразователь с открытой апертурой для работы в воздухе

  • Подробнее: https://www.kakprosto.ru/kak-918792-kak-podklyuchit-ultrazvukovoy-dalnomer-hc-sr04-k-arduino#ixzz4PeP45Mxx
  • Контакты, по порядку слева направо, с лицевой стороны:
    • Vcc – питание 5В
    • Trig – вход
    • Echo – выход
    • Gnd –земля

    Процесс работы:

    • Подключаем датчик к питанию и к управляющему устройству
    • Посылаем на вход дальномера (Trig) сигнал длительностью 10мкс (или чуть больше, он срабатывает с 10мкс)
    • Динамик датчика издает 8 сигналов частотой 40кГц, и микрофон получает их эхо (или не получает)
    • Датчик подает на свой выход (Echo) сигнал длительностью соответствующей расстоянию до препятствия: 150мкс (при 2см до препятствия) – 25мс (при 4м до препятствия) и 38мс при отсутствии преграды. На заметку: звук проходит расстояние 4см (2см от динамика до препятствия и 2см обратно до микрофона) за 0.04м / 335м/с = 0,000119с=119мкс и 8м за 8м / 335м/с = 0,023881с = 23,881мс.

    Какое время проходит от срабатывания датчика по входному сигналу до начала пункта 3 и от начала пункта 3 до начала пункта 4 нигде не сказано – это скоро будет выяснено мной опытным путём.

    Для расчета расстояния до препятствия используются следующие формулы:

    • Длина выходного импульса в микросекундах / 58 = расстояние в сантиметрах
    • Длина выходного импульса в микросекундах / 148 = расстояние в дюймах

Схема модуля HC-SR04 имеет 2 преобразователя ультрозвуковых сигналов в электрические сигналы малой мощности, один TCT40-16T — (T — Transmiter на схеме обозначен как Emit MK2 смотри схему) предназначен для передачи (эмиссии) ультразвуковых волн в окружаюшее пространство а второй TCT40-16R (R — Receive на схеме обозначен как Receive  MK1 смотри схему) для приема отраженных ультрозвуковых волн от предметов окружающего мира.

Для передачи ультразвуковых волн требуется относительно высокое напряжение. Микросхема MAX232 (обозначение на плате — U3 смотри схему)   усиливает  5 вольт входного питающего напряжения до +/- 9-10 вольт. Микросхема MAX232 подключается между двумя выходами ( T OUT1 — вывод 14 и T OUT2 вывод 7 смотри схему) , так что на самом деле амплитуда значения напряжения импульсов подающихся на ультрозвуковой передатчик достигает до 20 вольт. Питание подается на микросхему MAX232 через транзистор Q2 (в новой схеме отсутствует и питание подается напрямую на вход 16 микросхемы и в этом случае отключения микроконтроллером не происходит) некоторое время до и во время излучения импульса , так как внутреннее переключение заряда создает избыточный  шум на приемной стороне модуля. Когда модуль  переходит в режим приема на микросхеме MAX232 отключается питание выходом 10 — Signal микроконтроллера EM78P153S (EM78P153S китайский микроконтроллер работает на частоте  < 27 МГц .

Прием и выделение электрических импульсов поступающих с преобразователя ультразвуковых  сигналов TCT40-16R  осуществляется   микросхемой  LM324 (обозначение на плате — U1 смотри схему)  , который содержит 4 операционных усилителя. Операционный усилитель U2D (смотри схему) усиливает сигнал в 6 раз. Операционный усилитель U2C имея обратную связь (1 — го порядка) является полосовым фильтром , затем операционный усилитель U2B усиливает входной сигнал еще 8 раз. Последний операционный усилитель U2A используется вместе с Q1 в качестве гистерезиса компаратора где происходит выделение прямоугольных импульсов и аналогового входного сигнала. Я моделировал фильтр в PSpice и не центрирована 40KHz , как это должно быть , но вместо этого он имеет пик 18kHz. Изменяя только два резистора (R13 до 2K2 и R11 до 18К) отклик фильтра смещается на частоту пульса , и это значительно повышает чувствительность обнаружения.

МИКРОКОНТРОЛЛЕР ESP-8266 И УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК HC-SR04
Переделка ультразвукового датчика HC-SR04

 

 

 

Рис. 4 Ультразвуковой излучатель/приемник  TCT40-16R/T (стоимость вместе с внутренним микроконтроллером и микросхемами усиления сигнала < $1 )

Рис. 5 Пространственная диаграмма излучения ультразвукового излучателя/приемника  TCT40-16R/T (если бы мы видели ультразвук, то так бы мы видели распространение ультразвуковых волн в пространстве)

Характеристики ультразвукового излучателя/приемника  TCT40-16R/T

1. Model: TCT40-16R/T (16 мм в диаметре)
2. Номинальная частота (Кгц): 40 КГц
3. Излучение At10v звукового давления (дб = 0.02mPa): ≥ 117dB
4. чувствительность Приемника at40KHz (дб = V/ubar): ≥-65dB
5. Электростатический потенциал at1KHz, < 1 В (PF): 2000 ± 30%

Ультразвуковые преобразователи справка 1

Ультразвуковые преобразователи справка 2

ПРИМЕНЕНИЕ

Эхолот. Рубрика «Как это работает?»

 

Ультразвуковые датчики Murata



 

 

Датчики, предназначенные для автоматов парковки, имеют высокую чувствительность: при резонансной частоте, равной 40 кГц. Дальность действия датчика достигает 1,5 метров при разрешающей способности 9 мм. Выпускаются датчики с различной диаграммой направленности, как симметричной (круговой), так и не симметричной (овальной).

Подключение к Arduino

Если вы планируете использовать ультразвуковой дальномер HC-SR04  с Arduino вы можете воспользоваться существующими библиотеками:

Распиновка:

  • Vcc — положительный вывод питания
  • TRIG — вход TRIG
  • ECHO — выход ECHO
  • GND — ноль питания

На выводы питания подается постоянное напряжение 5 В, потребляемый ток в рабочем режиме около 15 мА.

Вход TRIG подключается к любому выводу микроконтроллера. На этот вывод нужно подавать импульсный цифровой сигнал длительностью 10 мкс. По сигналу на входе TRIG датчик посылает ультразвуковые импульсы.

После приема отраженного сигнала, датчик формирует на выводе ECHO импульсный сигнал, длительность которого пропорционально расстоянию до преграды.

Контакты датчика можно соединить с макетной платой или Arduinoпроводами «мама-папа». А с Troyka Shield через провода «мама-мама».

Этот дальномер может служить прекрасным датчиком для робота, благодаря которому он сможет определять расстояния до объектов, объезжать препятствия, или строить карту помещения. Его можно также использовать в качестве датчика для сигнализации, срабатывающего при приближении объектов.

Технические характеристики

https://www.yourmestudio.com/rcw-0002-ultrasonic-ranging-module-p717.html

  • Напряжение питание: 5 В
  • Потребление в режиме тишины: 2 мА
  • Потребление при работе: 15 мА
  • Диапазон расстояний: 2–400 см
  • Эффективный угол наблюдения: 15°
  • Рабочий угол наблюдения: 30°

Описание продукта:

ТК T 40-16 т/r 1

  • (Tc): piezoceramics Ультразвуковой датчик

  • (T): Категория t-общность

  • (40): Центральная частота (кгц)

  • (16): наружный диаметр? (мм)

  • (T): использование режим: излучатель; r-приемник; tr-совместимость излучатель и приемник

  • (1): ID — 1,2, 3…

Тестирования цепи

  • 1 синусоидальный генератор 1 охватил сигнала Генератор
  • 2 cymometer 2 Частотомер
  • 3 стандартных динамик 3 вольтметр
  • 4 Получить модель датчика 4 излучают модель датчика
  • 5 осциллографа 5 Стандартный микрофон
  • 6 аудио частотные характеристики Дисплей прибора

Производительность продукта
1). Номинальная частота (кГц): 40 кГц
2). излучать звук pressureat10V (= 0.02Mpa):? 117dB
3). Прием Чувствительность приемника at40KHz (дБ = v/ubar):?-65dB
4). Электростатический потенциал at1KHz, <1 В (PF): 2000 +/-30%
5). Диапазон обнаружения (м): 0.2 ~ 20
6).-6дБ угол направления: 80o
7). Обшивка материал: алюминий
8). Обшивка ЦВЕТ: серебристый

УСТРОЙСТВО

Пьезоэлемент

RCW-0012

Ультразвуковой датчик

Ultrasonic Ranging Module HC — SR04

РАЗРАБОТКА РОБОТА НА ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДАЛЬНОМЕРА

Прототип мобильного робота на Arduino mega

Проекты Altera Quartus II для платы Марсоход

Ультразвуковой дальномер HC-SR04. Подключаем к Arduino.

Урок 19. Работа с ультразвуковым датчиком расстояния HC-SR04 в BASCOM-AVR

Radar проекта

Ультразвуковой дальномер HC-SR04 подключение к Arduino

HC-SR04 Дальномер ультразвуковой

Ультразвуковой датчик HC-SR04 – дальномер на микроконтроллере

https://www.alibaba.com/product-detail/HC-SR04-Ultrasonic-Module-Distance-Measuring_1898465949.html

https://www.elecfreaks.com/store/download/product/Sensor/HC-SR04/HC-SR04_Ultrasonic_Module_User_Guide.pdf

https://arduino-kit.ru/userfiles/image/HC-SR04%20_.pdf

https://robocraft.ru/blog/arduino/770.html

Ультразвуковой датчик измерения расстояния HC-SR04

The Application of PWM Capture (Data Acquisition) and Ultrasonic Sensors

Pengetahuan Dasar Таймер Untuk Pengukuran Jarak Dengan Ультразвуковой

Запуск сервопривода с помощью датчика расстояния HC-SR04 и Arduino

https://robocraft.ru/blog/electronics/772.html

Raspi-отстойника в октябре 2014 Embedded Выпуск LinuxJournal

https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Ping

Простой искатель ультразвуковой диапазон с помощью HC-SR04

Датчик Препятствие с помощью Arduino и HCSR04

Как проверить DYP-ME007 Ультразвуковой дальномер с использованием NE555 и мультиметра

https://macduino.blogspot.ru/2013/11/HC-SR04-part1.html

Сонар для инвалидов по зрению

https://hackaday.io/project/5903/logs

https://h
ackaday.io/project/5903-sonar-for-the-visually-impaired/log/18329-ultrasonic-module-virtual-teardown

https://www.maxbotix.com/performance.htm

https://amperka.ru/product/ultrasonic-urm37

https://image.dfrobot.com/image/data/SEN0002/URM04V2.0Mannual1.1.pdf

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/FinalProjects/s2012/xz227_gm348/xz227_gm348/URM3.2_Mannual_Rev2.pdf

RCW-0012 Ультразвуковой Модуль Расстояние Измерительный Преобразователь Тест Модуля Индикации

https://www.farnell.com/datasheets/81163.pdf?_ga=1.169892256.1853603956.1478607467

https://chinaultrasound.en.alibaba.com/product/60268805778-800581237/40Khz_TCT40_16R_T_Air_Ultrasonic_Ceramic_Transducer_Ultrasonic_Sensor.html

https://ezoneda.company.weiku.com/item/SRF05-five-Pin-Ultrasonic-ranging-module-Ultrasonic-sensor-15404413.html

 

 

Использование ультразвукового дальномера

Пьезоэлектродвигатели

Пьезоэлектрический преобразователь как альтернативный источник энергии

Пьезоэлектрические преобразователи в ультразвуковой диагностике

Импульсные ультразвуковые сонары открытого типа

Пьезо-сенсор стука на Arduino UNO

Справочник ультразвуковых излучателей и приемников

Audiowell Electronics (Guangdong) Co, Ltd.

Pro-Wave Electronics Corporation (Тайвань)

Ultrasonic Sonar Ranging IC — PW0268

Miniature Tuning Fork Quartz Crystals

Air Ultrasonic Ceramic Transducers 320SR093

Sonar Ranging Module SRM400

400EP250 Pulse Transit Enclose Type Ultrasonic Transduce
Сеть магазинов «Кварц»

https://www.stroykat.by/tipyi-datchikov-rashoda-zhidkostey.html

Ультразвуковой датчик расстояния и уровня: принцип работы

Ультразвуковой датчик — это специальный инструмент, используемый для измерений в промышленной автоматизации. С его помощью можно измерять расстояние, высоту и уровень, а также определять положение в пространстве, обнаруживать наличие объектов и даже подсчитывать их по отдельности. Благодаря этому, УЗ-прибор имеет широкое применение в промышленности. Однако есть некоторые условия, которые могут мешать устройству корректно выполнять задачу. Обо всем этом далее.

Общая информация об ультразвуковых датчиках

Прежде чем разбирать принцип работы конкретных устройств, стоит рассмотреть все аспекты работы ультразвукового датчика.

Принцип работы

Работа ультразвукового датчика заключается в том, что передатчик посылает ультразвуковую волну с частотой от нескольких десятков до нескольких сотен герц, направленную к определенному объекту. Когда волна встречает объект, она отражается от него и возвращается, попадая в приёмник. По времени, в течение которого волна преодолела путь, можно определить расстояние от объекта. В зависимости от типа устройства, это расстояние может варьироваться от нескольких сантиметров до 10 метров.

Генерируемое отражение принимается и преобразуется в электрический сигнал пьезоэлектрическим преобразователем. Прибор измеряет задержку между излучаемым ультразвуковым импульсом и полученным отражением, вычисляя расстояние до объекта, используя значение скорости звука. При комнатной температуре скорость распространения звука в воздухе составляет около 344 м/с.

Самоочищение ультразвукового датчика

В настоящее время, благодаря использованию передовых технологий, ультразвуковое устройство может действовать как датчик приближения, и как аналоговый измеритель расстояния. Большим преимуществом таких детекторов является то, что на их работу не влияют внешние условия окружающей среды, такие как туман, пыль, загрязнение воздуха. Кроме того, датчики также работают с прозрачными объектами, которые создают сильные отражения. Уникальная способность УЗ-устройства, заключается в том, что у них есть функция самоочищения, которой нет ни у каких других датчиков. Это связано с тем, что при передаче ультразвуковых волн, прибор сам настраивается на вибрацию (под воздействием высокочастотных звуков) и таким образом очищается от пыли и других загрязнений.

Диапазон измерения

Точность работы в первую очередь обусловлена диапазоном измерения. Прибор определяет интервал, при этом учитывая все значения, для измерения которых данное устройство предназначено. Основной принцип заключается в том, что измерения всегда более точны в среднем диапазоне, и менее точны ближе к предельным значениям. Диапазон измерения может быть соответствующим образом адаптирован к вашим потребностям. Современные устройства, как правило, имеют несколько различных диапазонов. Они указаны в спецификации продукта. Таким образом, вы можете выбрать нужный датчик для требуемых замеров.

Факторы, влияющие на диапазон измерения

Диапазон измерения УЗ-датчика зависит от свойств поверхности и угла установки объекта. Наибольший диапазон измерения можно получить для объектов с плоскими поверхностями, расположенными под прямым углом к оси датчика. Очень маленькие объекты или предметы, отражающие звук, частично сокращают дальность обнаружения. Объекты с гладкими поверхностями должны быть расположены как можно ближе к датчику, под углом 90°. Поверхности с неровной текстурой обеспечивают больший допуск к отклонению угла объектов.

Следует также учитывать воздействие окружающей среды. Наибольшее влияние на точность ультразвуковых датчиков оказывает температура воздуха. Относительная влажность и барометрическое давление также должны быть учтены.

Материалы, которые может обнаружить ультразвуковой датчик

УЗ-устройства обнаруживают практически все промышленные материалы из дерева, металла или пластика, независимо от их формы и цвета. Объекты могут быть твердыми, жидкими или порошкообразными. Единственным требованием является беспрепятственное отражение звуковых волн в сторону датчика. Однако некоторые объекты могут уменьшить рабочий диапазон устройства. Это объекты с большими, гладкими и наклонными поверхностями, либо с пористой текстурой, например, войлок, шерсть или строительная пена.

Режимы работы ультразвукового датчика

УЗ-прибор может работать в различных режимах. Количество доступных режимов зависит от производителя и программного обеспечения, используемого для управления работой прибора. Но, как правило, у всех устройств они примерно одинаковы.

В режиме непрерывной работы, звуковые волны отправляются циклически, через равные промежутки времени. При обнаружении объекта датчик передает показания на микроконтроллер. В режиме генерации одного импульса, датчик посылает один импульс и делает считывание. Некоторые датчики могут одновременно обнаруживать несколько объектов при работе в этом режиме (при этом каждое считывание записывается в структуру данных).

Стандартно, УЗ-датчики работают в активном режиме — генерируют звук, а затем ждут его отражения. Датчик, работающий в пассивном режиме, не генерирует звук, он прослушивает импульсы, излучаемые другими УЗ-устройствами.

Область применения ультразвуковых датчиков

Эти приборы используются не только для измерений, но и в качестве датчиков обнаружения, то есть, для обнаружения присутствия предметов в поле ультразвука. Таким образом, они могут иметь очень широкое применение в различных отраслях промышленности.

Элементы этого типа обычно используются в качестве датчиков движения, которые зажигают или гасят свет под воздействием движения в поле ультразвука. Точно так же действуют барьеры, применяемые в гаражных залах или на общественных парковках.

В промышленном производстве с их помощью можно контролировать, например, уровень наполнения резервуаров и количество продуктов, находящихся на производственных лентах. Традиционно ультразвуковые датчики также используются для контроля производства печатных плат, которые являются чрезвычайно важным компонентом как простых, так и сложных современных электронных устройств.

Большое количество преимуществ и универсальность этого устройства, делают потенциальный диапазон применения УЗ-датчиков практически неограниченным. Их потенциал в настоящее время не используется в полной мере, но, вероятно, по мере развития технологий он будет увеличиваться.

Принцип работы ультразвукового датчика расстояния

Ультразвуковой-датчик расстояния измеряет дистанцию, которая отделяет его от препятствия перед ним, с помощью звуковых волн, неслышимых для людей (с частотой более 18 кГц). Датчик издает звук, а затем прослушивает его возвращение, вызванное отскоком от препятствия. Время, затрачиваемое звуком на возвращение, дает информацию об его расстоянии от устройства.

Ультразвуковой датчик расстояния имеет два взаимосвязанных устройства: передатчик и приемник. Передатчик генерирует высокочастотные звуковые волны, а приемник прослушивает эхо, возникающее в результате отражения этих волн от препятствия. Датчик измеряет время, прошедшее с момента генерации сигнала, до получения его отражения. Затем время преобразуется в стандартные единицы расстояния, такие как метры и сантиметры. Длительность импульса пропорциональна расстоянию, пройденному звуком, а диапазон частот звука зависит от конкретного датчика. Например, промышленные ультразвуковые датчики используют частоту от 25 до 500 кГц.

Частота работы устройства обратно пропорциональна заданному диапазону расстояний. Звуковая волна с частотой 50 кГц может обнаруживать объект на расстоянии 10 м и более, а волна с частотой 200 кГц ограничивает максимальное расстояние обнаруживаемых объектов до 1 м., следовательно, волны с более низкими частотами могут использоваться для обнаружения объектов, расположенных на больших расстояниях, а волны с более высокими частотами могут использоваться для обнаружения объектов, расположенных ближе. Типичный дешевый ультразвуковой датчик работает в диапазоне от 30 до 50 кГц.

Работа ультразвукового уровнемера

Ультразвуковой датчик уровня устанавливается на верхнюю часть резервуара и передает импульс вниз. Этот импульс, движущийся со скоростью звука, отражается обратно в передатчик от поверхности жидкости. Передатчик измеряет временную задержку между переданным и принятым эхо-сигналом, а бортовой процессор устройства вычисляет расстояние до поверхности жидкости.

Ультразвуковой датчик уровня выполняет расчеты для преобразования расстояния прохождения волны в меру уровня в резервуаре. Промежуток времени между запуском звуковой очереди и получением обратного эха, прямо пропорционален расстоянию между датчиком и жидкостью в сосуде.

Частотный диапазон ультразвукового уровнемера находится в диапазоне 15–200 кГц. Низкочастотные приборы используются для более сложных применений, таких как большие расстояния и измерения уровня твердого тела, а высокочастотные — для более коротких измерений уровня жидкости.

Для практического применения ультразвукового датчика уровня, необходимо учитывать ряд факторов.

Вот несколько ключевых моментов:

  1. Скорость звука через среду (обычно воздух), изменяется в зависимости от температуры. Преобразователь может иметь датчик температуры для компенсации изменений рабочей температуры, которые изменяют скорость звука и, следовательно, расчет расстояния, определяющий точное измерение уровня.
  2. Наличие пены/пыли на поверхности жидкости может выступать в качестве звукопоглощающего материала. В некоторых случаях поглощение может быть достаточным, чтобы исключить использование ультразвукового метода. Для повышения производительности в тех случаях, когда пена/пыль или другие факторы влияют на перемещение волны к поверхности жидкости и от нее, некоторые модели могут иметь направляющую луча, прикрепленную к преобразователю.
  3. Экстремальная турбулентность жидкости может вызвать колебания в показаниях прибора. Использование регулировки демпфирования в ультразвуковом датчике уровня или задержки отклика, может помочь преодолеть эту проблему. Трансивер обеспечивает демпфирование для управления максимальной скоростью изменения отображаемого уровня материала и флуктуацией выходного сигнала. Демпфирование замедляет скорость отклика дисплея, особенно когда жидкие поверхности находятся в состоянии перемешивания.

Преимущества и недостатки ультразвуковых датчиков

Преимущества:

  • ультразвуковые передатчики легко устанавливаются на поверхности или на резервуары, содержащие жидкость;
  • настройка проста, и эти устройства с возможностью бортового программирования могут быть сконфигурированы за считанные минуты;
  • поскольку нет контакта со средой и движущихся частей, устройства практически не требуют технического обслуживания;
  • поскольку устройство бесконтактно, измерение уровня не зависит от изменений плотности жидкости;
  • изменения температуры изменят скорость ультразвукового импульса, но встроенный температурный датчик автоматически исправит погрешности при вычислении;
  • изменения технологического давления не влияют на измерение.

Недостатки:

  • ультразвуковые датчики рассчитаны на то, что импульс не будет затронут во время его полета, поэтому следует избегать жидкостей, образующих тяжелые газы или слои пара;
  • поскольку для прохождения импульса требуется воздух, применение ультразвукового-датчика в вакууме невозможно;
  • конструкционные материалы прибора обычно ограничивают температуру работы, примерно до 70 C;
  • приборы можно использовать на силосохранилищах, содержащих сухие продукты, такие как гранулы, зерна или порошки, но необходимо учитывать такие факторы, как угол поверхности, запыленность и расстояние.

Видео по теме

Хорошая реклама

 

лазерный и другие виды датчиков измерения расстояния

Датчик расстояния — это устройство, которое используется для измерения длины, высоты и ширины объекта. Для удобства датчик встраивают в корпус, программируют его и придают компактный вид. Таким образом создается дальномер, который широко используется во многих сферах.

Виды датчиков

На рынке можно найти несколько основных видов датчиков расстояния, самыми популярными считаются:

  • ИК датчик — работает на основе испускаемого инфракрасного луча (лазера), высокоточное оборудование имеющие широкую сферу применения.Лазерный датчик расстояния работает таким образом: прибор посылает сигнал в виде лазерного луча, который отражается от стоящего перед ним препятствия и возвращается обратно в фотоэлемент. На основе того с какой скоростью вернулся сигнал, микроконтроллер вычисляет расстояние до препятствия. В зависимости от качества датчика, он может измерять дальность до нескольких сотен метров.
  • Ультразвуковой датчик — используется в основном для конструирования автоматических систем умного дома, так как имеет слишком большую погрешность для точных измерений.Ультразвуковой датчик расстояния в основном используется для обнаружения объектов и измерения расстояния до них. Принц работы устройства такой: прибор излучает звуковые колебания определенной частоты, при встрече с твердой поверхностью выпущенные звуковые волны возвращаются обратно в датчик. После чего микроконтроллер высчитывает расстояние до объекта по определенной формуле. Расстояние, на котором обнаруживаются объекты доходит до 8 метров, но с каждым метром снижается точность измерений. Также важно чтобы измеряемый объект имел гладкую поверхность.

Где используются датчики

В основном лазерные датчики расстояния используются в строительной сфере для замеров расстояния между объектами, но им можно найти множество применений. К примеру, датчики расстояния могут помочь в обустройстве умного дома. Установив и, настроив датчик определенным образом, можно автоматизировать включение и выключение света в комнате или сделать автоматическое открытие или закрытие дверей и так далее.

Также подобный датчик установлен в каждый современный смартфон, с его помощью выключается экран, как только смартфон близко подносится к уху во время разговора. Датчики расстояния часто устанавливают в капот и бампер машины, чтобы облегчить парковку и получать данные о препятствиях на пути автомобиля в реальном времени.

Данные датчики измерения расстояния можно приобрести в отдельном виде, но без программируемого микроконтроллера они почти бесполезны. Поэтому покупать их по отдельности разумно только для решения узкого спектра задач. Для подключения датчиков обычно используется микроконтроллер «Ардуино», который необходимо вручную настраивать и прошивать для работы с определенным типом датчиков.

Для тех, кто не хочет углубляться в основы программирования платформы «Ардуино» и радиотехники, рекомендуется купить готовый вариант в виде строительного дальномера.

Что такое дальномер

Дальномер — это компактный девайс, который пришел на смену строительным рулеткам. Данный прибор способен моментально выполнить точные замеры, проводить сложные расчеты, но главный плюс — это то, что его может использовать один человек, без помощи напарника, который держит один конец рулетки.

Существует множество формфакторов и вариантов исполнения данного девайса, но обычно это небольшое устройство, которое помещается в ладонь. Дальномер имеет встроенный аккумулятор что позволяет ему работать долгое время без подзарядки. На корпусе устройства расположен дисплей, на который выводится основная информация о текущем состоянии устройства, а также о результатах замеров. На торце имеется излучатель и приемник, благодаря которым осуществляются измерения.

Лазерные дальномеры активно используются в строительстве и во время монтажных работ. Устройство способно проводить точные измерения с погрешностью 1–3 мм на 10 метров, в зависимости от технических характеристик модели.

Дальномеры делятся на две группы:

  • Активные модели — определяют расстояние при помощи звукового, лазерного или светового луча. После выпуска луча он отражается от препятствия и направляется обратно в дальномер. Датчик, который улавливает сигнал проводит вычисления, и выдает результат на дисплей.
  • Пассивные модели — работают на основе формулы равнобедренного треугольника, где нужное расстояние это высота h, а длина основания неизвестна. Пассивные устройства активно используются в геодезии, спорте, охоте и там, где минимальные измерения начинаются от 0.5 км и могут доходить до нескольких километров. Для работ, где важна точность измерений вплоть до сантиметра такие устройства не подходят.

Приобретать дальномеры нужно в зависимости от того для какой деятельности он будет использоваться.

Конструкция дальномеров

Визуально большинство устройств схожи с мобильным телефоном на верхушке которого расположен лазерный излучатель. Бюджетные устройства обычно оборудованы LED-дисплеем с подсветкой, на котором может расположиться от одной до четырех строк с данными.

Профессиональные устройства оснащены жидкокристаллическими дисплеями и поддерживают несколько тысяч цветов. Такие устройства имеют проработанный интерфейс, внутреннею память и иногда встроенную камеру.

На любой модели снизу экрана расположены кнопки управления, их количество может варьироваться от 2–10 и более в зависимости от типа устройства. Почти на всех моделях, чтобы начать проводить замеры нужно нажать центральную кнопку, которая выделена красным цветом. Продвинутые аппараты со встроенной памятью могут сохранять последние расчеты и проводить сложные вычисления площади помещения и так далее.

В зависимости от цены аппарат может быть в пластиковом корпусе, а может быть в защитном чехле, который будет надежно защищать дальномер от падений.

Функционал устройства

Функционал бюджетных моделей как правильно органичен лишь измерением дальности. Но аппараты среднего ценового диапазона уже включают в себя множество полезных функций, среди которых:

  • Определения периметра и площади.
  • Вычисление объема измеряемых объектов.
  • Встроенный уровень.
  • Передача данных.

И это далеко не весь список возможностей качественных дальномеров. С повышением цены на устройство растет и его функционал. Профессиональный дальномер — это важнейший инструмент для строителя, без которого невозможно качественно завершить проект.

При выборе дальномера нужно опираться на то, чтобы в него была встроена возможность:

  • Считать площадь и объем. Данные показатели вычисляются путем измерения нескольких граней. Функция полезна во время проведения отделочных работ, она облегчает расчет количества строительных материалов.
  • Уровень — используется в самых разнообразных целях. Девайс может быть оснащен простым уровнем, выполненным в роли ватерпаса, который расположен на корпусе или в качестве функциональной программы, которая выводит градус наклона на дисплей.
  • Однотипные скобы — позволяют проводить диагональные измерения из углов, в которых невозможно плотно зафиксировать девайс. Некоторые датчики дистанции оборудованным выдвижными штырями, которые расположены внутри корпуса.
  • Сохранения данных — данная функция существенно облегчает работы, где нужно проводить много параллельных замеров и избавляет от необходимости записывать данные об площади и объеме объектов на бумагу. Возможность в любой момент посмотреть результаты прошлых замеров также могут быть полезны при выборе стройматериалов, когда в магазине нужно четко ориентироваться по размерам комнаты.
  • Передача накопленных данных. Передача данных на другое устройство обычно происходит с помощью USB кабеля, но дорогие модели имеют встроенный блютуз. Все измерения могут передаваться в виде текстового файла или картинки. Также полученные данные с помощью специальной программы можно удобно преобразовать в точный чертеж помещения.
  • Непрерывное изменение — данная функция превращает девайс в лазерную рулетку, которая показывает расстояние до препятствия в режиме реального времени. Такая функция поможет отмереть часть необходимой длины и проверить неровность покрытий, на которые дальномер установлен.
  • Визир — имеет вид небольшого оптического прицела, который используется для точного наведения измерительного луча на необходимый объект, расположенный вдали. В профессиональных моделях визир имеет вид камеры и выводит на экран прибора картинку с перекрестием или точкой для удобного прицеливания.
  • Измерение высоты — функция позволяет получить данные об высоте потолка, дома и другого высокого объекта. Измерение происходит таким образом — нужно отмерять расстояние от девайса до основания объекта и до конечной точки. Далее полученные данные обрабатываются устройством и на дисплей выводиться результаты измерений.

Данный набор функций актуален для строителей. Если лазерный дальномер покупается для бытовых целей или небольшого ремонта, можно ограничиться недорогой моделью без множества функций.

Как использовать дальномер

Задача дальномера — это упростить и ускорить процесс измерения. Производители выпускают девайсы с интуитивно понятным интерфейсом, поэтому разобраться какая кнопка за что отвечает не трудно. Для облегчения изучения основных функций нового девайся в комплекте с каждым устройством идет детальная инструкция, в которой разобраны все аспекты использования дальномера.

В независимости от модели дальномера на его корпусе будет расположены минимум 2 кнопки:

  • Для старта измерения.
  • Для очистки данных.

Чем дороже аппарат, тем больше кнопок он имеет. Дорогие модели оборудованы кнопками навигации по интерфейсу. Обычно на каждую кнопку нанесена гравировка, изучив которую можно понять за что клавиша отвечает.

Главный фактор, который объединяет все модели дальномеров заключается в принципе использования девайса. Нулевая точка для каждого аппарата установлена на нижний торец корпуса или на выдвижные штыри.

Провести замеры можно таким образом:

  • Аппарат прикладывается к стене задним торцом.
  • Лучи должны смотреть в сторону измеряемого расстояния.
  • Далее нужно нажать кнопку «Измерения».
  • После чего данные об расстоянии будут выведены на дисплей.

В зависимости от модели тип действий может отличаться.

Плюсы и минусы использования

Лазерные дальномеры широко используются в сфере строительства благодаря своим основным плюсам:

  • Большая рабочая дальность. В зависимости от стоимости и типа, девайс способен почти без погрешности работать на расстояниях более сотни метров.
  • Удобство юстировки. Данный плюс обусловлен тем, что лазерное пятно хорошо видно на любой поверхности.
  • Защита от засветов. Испускаемый луч имеет узкий монохромный спектр, который исключает случайное срабатывание. Приемник сигнала будет реагировать только на попадание в него отраженного лазера.
  • Защита от помех. Датчик функционирует только в импульсном режиме, поэтому на него не воздействуют условия внешней среды.
  • Низкое потребление энергии. На одной зарядке датчик может произвести несколько сотен измерений.

К минусам можно отнести достаточно высокую стоимость даже простых моделей. Но обычные датчики без микроконтроллера стоят в несколько раз дешевле и при наличии навыков программирования и пайки можно собрать собственный дальномер.

Заключение

Из данного материала вы узнали, что такое датчики расстояния, какие они бывают и как они работают. Лучший вариант — это купить готовый дальномер, который подойдет для решения любых задач, связанных с измерением площади и дальности расположения объектов. Купить дальномер, можно практически в любом строительном магазине, а отдельные датчики продаются в магазинах радиотехники.

Видео по теме

Хорошая реклама

 

Датчик движения для переключения радиостанций — часть I

Привет, Хабр! Из этого текста ты поймёшь, что я стала читать «Юного радиолюбителя» и влюбилась в эту книгу и её автора, и теперь очень хочу сделать что-то похожее для тех, кто делает первые шаги с Ардуино — чтобы это было просто и понятно.


Принцип эхолокации для определения расстояния до объекта положен в основу датчика движения, который мы будем использовать.

Надеюсь, статья будет интересна не только новичкам, но также сэкономит время и более продвинутым пользователям, так как я постаралась собрать в одном месте информацию по ультразвуковому дальномеру, включая даташиты, ТТХ, спеки, иллюстрации и библиотеки из различных источников.

В прошлом посте мы почти машинально собрали пару шилдов и перепрограммировали наш МК под одну и под другую. Это было не сложнее, чем загрузить новую песню в плеер. Таким образом, мы узнали, как в принципе можно играть с этим конструктором, и можем так играть и дальше, меняя уже готовые шилды и скетчи. Но хочется собрать что-то своё.

Так что давайте попробуем почти всерьёз и без страха взглянуть в глаза схемотехнике и программированию, и самостоятельно добавить дополнительный датчик в готовую схему. За всё время текста вам придётся примерно на 10 секунд взять в руки паяльник, извините если что.

Что мы узнаем по ходу сборки нового устройства:
1. Как прочитать готовую схему устройства (т. наз. принципиальную схему) и найти там то, что нам нужно.
2. Какие пины есть на Ардуино и зачем. Как выбрать нужный.
3. Как пинговать новый компонент с компьютера (монитор порта в IDE). Как вообще проверить, что новый компонент — рабочий.
4. Мы немного познакомимся с тем, как написан один из скетчей.
5. Как добавить ультразвуковой датчик к готовой схеме радио.

Задача: добавить в готовое устройство радио новый компонент: ультразвуковой датчик расстояния для того, чтобы с его помощью переключать станции.

Если у вас есть только сама Ардуино и этот датчик, вы тоже можете поучаствовать в этом проекте и почти полностью повторить все шаги, описанные в тексте. В этом случае вы остановитесь в тот момент, когда настроите интересную такую ультразвуковую линейку. Я же хочу пойти дальше и попробовать настраивать радиостанции при помощи взмаха руки. Итак.

Решение:

Как вы помните, у меня есть набор новичка, в который входит готовая плата расширения для Ардуино со всем необходимым набором компонентов, чтобы собрать радио. Собирается радио не сложнее конструктора Lego по инструкции, или даже без, т.к. большинство компонентов просто невозможно посадить на плату «неправильно» — так удобно у них расположены ножки. На начальном этапе радио выглядит так:

Что само по себе прекрасно. Недавняя горсть «деталек» заиграла у меня живой музыкой. Однако, мне этого мало и я хочу добавить сюда вот этот датчик, знакомьтесь:

Название: ультразвуковой дальномер типа HC-SR05
Для гугления: 5 pin ultrasonic, ultra-sonic ranger SRF05
Библиотеки:
NoBlind_Ultrasonic, которую я использую в своём проекте
NewPing, которая, как обещает автор, отличается более высокой скоростью работы
Даташит на русском: ТТХ в pdf
Отличный даташит: спецификация на английском, наиболее полная
Wiki-сайт, даташит: кратко, на английском языке
Обозначение на схеме:

Для начала, немного занимательной физики.

Что нужно знать об ультразвуковых датчиках расстояния


Они работают по принципу дельфинов, летучих мышей и китов. У кого-то из этих ребят слабое зрение, кому-то в воде или ночью не особо видно, как любому нормальному человеку. Поэтому они полагаются на звук. Принцип этот — эхолокация: отправляют звук, он доходит до объекта и, отразившись от него, возвращается обратно. Т.к., грубо говоря*, скорость звука фиксированная, таким образом, можно понять, сколько до объекта, если знать, за сколько вернулся звук.


Этот парень может летать ночью и не врезаться в вас и другие деревья, потому что измеряет расстояние до объектов ультразвуком.=)

Человек так может узнать, как далеко гроза: сначала мы видим молнию (потому что скорость света быстрее), а потом слышим гром. Если отсчитать, сколько секунд расстояние между вспышкой и раскатом грома, и знать скорость звука — 340,29 м/с, то можно рассчитать расстояние до грозы в метрах:

Скорость = Время*Расстояние
Например:
20с*340м/с=6800м=6,8 км

Мы не слышим звук, который используется датчиком, так как наше ухо не слышит вибрации на частотах выше 20 кГц. Но этот звук слышат животные.


Диапазон слышимых для нас звуков — от 20 Гц до 20 кГц, т.е. наше ухо отсекает инфразвук и ультразвук.

На этом принципе устроены отпугиватели грызунов. Чтобы не огорчать своих домашних питомцев, не тычьте им работающим датчиком в ухо, т.к. для них он работает очень громко. К счастью, он отправляет звук на дистанцию не дальше 200-400 см, т.е. животное может просто отойти от источника звука и не слушать его. Также, звук из датчика «льётся» не во все стороны, а, преимущественно, вперёд, рассеиваясь по бокам — вы это почувствуете, когда при настройке радио будете стараться подносить руку строго над самим датчиком, чтобы вашу руку лучше «видело» устройство:

В любом случае, если дома есть животные, то для стационарных проектов, возможно, вам лучше использовать другие датчики движения. Так, например, расстояние можно измерять и при помощи инфракрасных лучей, в этом случае берите ИФК датчик.

И ещё один важный момент. Вы не сможете переключать радиостанции, например, котом. Дело в том что от пушистых предметов звук отражается кое-как, а именно — он поглощается ими. Именно поэтому на репбазе стены обиты чем-нибудь мягким: это звукоизоляция, чтобы музыкантов не было слышно, пока они во всю громкость играют в студии (ну, или бьются об стену головой — это как пойдёт).


Мягкий пол на репетиционной базе не только собирает пыль, но и поглощает звук.

*Более точно говоря, на скорость звука влияет ещё и температура, и плотность той среды, в которой он распространяется.

Чем горячее воздух, тем быстрее распространяется звук, потому что скорость звука в газах увеличивается с повышением температуры. При повышении температуры воздуха на 1 ° скорость звука в нем увеличивается на 0,59 м/с. В нашей ситуации с грозой разброс значений скорости звука не такой уж и большой, поэтому скорость звука для нас более-менее фиксированная: зимой, когда морозы, грозы не бывает, а летом, когда +50 — +100 — не бывает, как правило, нас. =) Если вы хотите больше узнать о распространении звуковых волн, то мне, например, понравилась эта статья.



Как видно из таблицы, мы не сильно ошибёмся, если, рассчитывая расстояние до грозы, примем скорость звука за 340 м/с.


Хотя мне сложно полностью понять это видео о принципах работы непосредственно УЗ датчиков из-за множества терминов и быстрого темпа, но смотреть и слушать его очень приятно.

Задание: если вам удалось посмотреть видео выше, то попробуйте ответить на вопрос, почему у нашего датчика как будто два датчика на одной плате и напишите ваш вариант ответа в комментариях.

Теперь всё. Поздравляю, вы эксперт в распространении звука и эхолокации! Можно двигаться дальше.

Монтаж датчика на плату расширения для Ардуино


Куда подсоединять датчик? Как выбрать для него место? Есть ли вообще на нашей плате расширения свободное место? Сразу оговорюсь, что датчик можно посадить как на плату расширения, так и непосредственно на сами ножки Ардуино. А как их выбрать, мы сейчас узнаем. Итак.

Возьмём схему нашего готового шилда отсюда из раздела «схемы». Вот как это выглядит:

Это называется принципиальная схема. Принципиальная потому, что здесь в принципе показано, что к чему подключено, но реального расположения компонентов на плате эта схема не отражает. Зато её, по идее, легко и удобно читать. Мне изначально было неудобно, т.к. на торце у Ардуино по факту нет ни одной ножки, а на этой схеме мы видим на нём ножки D2-D6, что по началу просто рвало мне шаблон. Но если к этому привыкнуть, что схема настолько принципиальная, что упрощает всё до состояния «квадратиков» и просто отвечает на вопрос «что к чему подключено» — тогда работать с ней становится уже легче.

Чтобы читать условные обозначения, вы можете воспользоваться кратким «словарём», но я рекомендую сделать это не сейчас, тем более что на нашей схеме отражены по большей части готовые компоненты, а не детали платы, для каждой из которых существует своё условное обозначение на схеме. Сейчас, не пугайтесь, мы попробуем найти на этой схеме «место» только для одного нового датчика. Обратите внимание, внизу схемы обозначены кнопки:

В комплекте их три, К1-К3. Мы их уже «втыкали» куда нужно, когда собирали радио по инструкции. Однако на плате есть ещё 2 гнезда «под кнопки»: К4 и К5. Выглядят они просто как четыре отверстия, однако обозначенные неодинаково. Нас интересует только те из пар отверстий, которые обозначены на плате квадратным контактом.

Хозяйке на заметку:

Почему у кнопок по два контакта, а мы используем по одному?

  • Квадратные контакты ведут к линиям D5 и D6 Ардуино. Круглые – это «земля.»
  • Для подключения кнопок нужны два контакта, т.к. при нажатии кнопки замыкается сигнальная линия (подтянута к питанию через резистор) и земля.
  • При подключении датчика земля нужна только для питания. Землю мы чуть позже возьмём с разъёма Ардуино, поэтому в нашем случае вторые контакты не понадобятся
.


Вот так мы дополним схему датчиком (фотошоп мэд скиллз)

Задание: посмотрите на принципиальную схему всего устройства радио ещё раз. Сколько и каких ножек у Ардуино ещё «свободны»? Можем ли мы повесить на этот Ардуино что-то ещё в рамках данного устройства, помимо нашего ультразвукового датчика? Ждём ваши ответы в комментариях.

Паять!


Там, где на плате расширения для Aрдуино есть отверстия, мы можем добавить т. называемые штырьковые разъемы\соединители\штырьки, которые обозначаются буквами PLS-XXX, где вместо XXX нужная цифра, в зависимости от количества штырков. Продаются они в виде длинных гребёнок, от которых самостоятельно можно отделить PLS-1, PLS-2 и т.д. Выглядят они так:

Незаменимая в хозяйстве вещь! Если завелась Ардуино. Итак, контакты К4 и К5 имеют по два отверстия, значит называются PLS-2. Мы добавим по одному штырьку в квадратную их часть и таким образом откусим себе две штуки PLS-1. Теперь можно паять.


Вместо тысячи слов: вот это же место с кнопками со схемы выше, но теперь вы его видите на плате.

Пины датчика


У датчика 5 пинов. Они позволят нам «задать ему вопрос», получить «ответ». Ну и подключить его к питанию. Информацию, какой пин что означает, можно брать из даташитов либо на сайте магазина, где вы покупали датчик. Жаль, что ни там ни там, как правило, подробно ничего не расписывается, поэтому специально для нашей статьи — знакомьтесь, пины датчика:


МК — это микроконтроллер. Наша Ардуино — это микроконтроллер, который мы можем запрограммировать как хотим.

Что характерно, предназначение пина Oc даже на самых заморских сайтах остаётся туманно. Там так и пишут: «предназначение пина Oc ещё нужно хакнуть». «Хакнуть» мне это удалось через несколько минут гугления. В официальном даташите прописано, что этот контакт ни к чему не подключен, lol.

Здесь всё просто и даже предсказуемо: два контакта для питания и два для того, чтобы присылать\получать сигнал. Поэтому берём 4 провода «мама-мама» и готовим датчик к посадке на плату:


До сего момента всё шло хорошо, однако, куда подключать каждый из 4 проводов и почему?

Есть такой анекдот: один человек захотел научиться делать мёртвую петлю. Он купил авиационный журнал, где это было описано в статье, сел в самолёт и полетел. Сначала всё шло хорошо: он выполнял инструкцию, описанную в журнале и успешно вошёл в мёртвую петлю. Потом перелистнул страницу, а там: выход из мёртвой петли читайте в следующем номере.

Нам с вами повезло, что мы не учимся делать мёртвую петлю по моим статьям. Потому что сейчас я дам вам небольшой отдых. Надеюсь, до сих пор читать было понятно и интересно. Теперь у вас есть немного времени, пока я подготовлю вторую, заключительную часть поста, где мы разберёмся:

  • к каким пинам Ардуино подключить датчик и почему
  • как проверить новый компонент на работоспособность
  • какие скетчи и библиотеки нам понадобятся для того, чтобы переключать радиостанции при помощи ультразвука.

Мы ответим на оставшиеся вопросы и соберём готовое устройство, а также запрограммируем его. Подписывайтесь на обновления — мне будет приятно.

Прямо сейчас я предлагаю вам ответить на такой вопрос: что вам больше интересно в Ардуино — собирать компоненты или программировать устройство? Почему?

Модуль подводного ультразвукового дальномера / Хабр

Это устройство появилось на свет в процессе работы над проектом компьютера для дайвинга, который в своём составе должен был иметь узколучевой сонар-дальномер. То ли мы плохо искали, то ли, действительно, на рынке ничего подходящего по параметрам нет в продаже, но в итоге, вместо приобретения готового модуля, решили мы для дайвинг-компьютера изобрести свой дальномер. Тем более, что процесс интеграции в компактный корпус компьютера казался проще при разнесении излучателя и электронной схемы в соответствие со свободным пространством внутри корпуса.

Пока дайвинг-компьютер ожидает своего часа, нам пришла в голову мысль: а что если дальномер выделить в отдельный проект? Поскольку у нас возникли сложности с поиском подходящего модуля подводного дальномера, наверняка ещё кто-нибудь сталкивался с подобными трудностями поиска.

Первоначальные требования к модулю были обозначены следующие:

  • простой цифровой интерфейс. В идеале – UART с текстовыми командами/ответами.
  • напряжение питания – 5 Вольт
  • как можно более компактный водонепроницаемый корпус

Чтобы не затягивать с повествованием, привожу сразу первоначальную рабочую схему с некоторыми пояснениями в тексте.

Как видно, схема представляет собой классический вариант, условно разделенный на три основных блока:

  • Управляющий
  • Передающий
  • Принимающий

В качестве элемента управления был выбран МК STM32F302K8U6, как неплохое сочетание цены, производительности и габаритов. Зона ответственности этого блока состоит в том, чтобы сформировать сигнал для передающего блока, оцифровать и обработать сигнал с принимающего, а пользовательским приложениям предоставить доступ для конфигурирования системы и данным измерений в удобном для них формате.

Передающий блок содержит в себе: драйвер затворов, силовые ключи, согласующий-повышающий трансформатор, встречно-параллельная сборка диодов. Последний элемент, вообще говоря, не обязателен в подобных схемах, но, в нашем случае, выполняет важную роль по “отключению” трансформатора на этапе приёма, когда значение действующего напряжения на пьезоэлементе ниже напряжения открытия диодов, что помогает изолировать входной каскад усилителя принимаемого сигнала от трансформатора.

Принимающий блок — самый требовательный к качеству исполнения, от работы которого зависит практически всё. С одной стороны, должен переварить сотни вольт на входе на этапе генерации зондирующего импульса. С другой стороны, обеспечить усиление сигнала амплитудой порядка микровольт с приемлемым соотношением сигнал/шум и до уровня уверенного детектирования и захвата на АЦП. За способность оставаться целым и невредимым при сотнях вольт на входе отвечают два компонента: высоковольтный конденсатор C2, на котором происходит ограничение переменного тока и встречно-параллельная сборка диодов, ограничивающая напряжение до приемлемых значений. Стоит отметить, что эта цепь способна выполнять свою задачу только в импульсном режиме длительностью порядка десятков микросекунд.

За усиление сигнала отвечают три каскада активных полосовых фильтров, из которых два последних являются узкополосными фильтрами второго порядка, обеспечивающих хорошую избирательность по частоте. Однако, ценой хорошей избирательности по частоте является более строгий подход выбору погрешностей для частотозадающих компонентов, иначе не обеспечить стабильность параметров от экземпляра к экземпляру. В рамках бюджетности устройства оптимальным для нашей задачи оказались погрешности 0,1% для резисторов и 0,5% для конденсаторов. Далее по схеме: амплитудный детектор и пассивный ФНЧ, для подавления остатков несущей, прошедшей через детектор.

Что касается акустической части устройства, которая не видна на принципиальной схеме, то здесь базовый элемент – это пьезоэлектрический диск ДЖГК.757681.008-172, диаметром 12,9мм, толщиной 3,1мм, резонансной частотой 640кГц. Этот элемент является одновременно и излучателем зондирующего импульса, и приёмником отражённого сигнала. Со стороны водной среды он изолирован четвертьволновым согласующим элементом (полиуретановая смола). Вместе с аналоговой схемой, конструкция излучателя/приёмника вносит большой вклад в качество устройства в целом. Скорость звука в пластике, который используется в излучателе как согласующий/изолирующий элемент, составляет 2400 м/с. Это определило толщину согласующего элемента – 0,9 мм.

В прототипе печатной платы присутствовали некоторые недочёты, но навесным монтажом мы заставили это устройство работать в минимально приемлемом режиме. Этого оказалось достаточно, чтобы снять характеристики диаграммы направленности.

В качестве стенда для измерения направленности мы не придумали ничего лучше, кроме как использовать пластиковое корыто полное воды, в котором установлен наш модуль-дальномер в качестве излучателя, и на небольшом расстоянии от него приёмник – пьезоэлемент, подключенный к осциллографу. Модуль-дальномер может поворачиваться влево-вправо от 0 до 180°, в это время с приёмника мы снимаем осциллограмму и определяем амплитуду принятого сигнала в зависимости от угла поворота излучателя.

Ниже приведен график итоговой диаграммы направленности.

Дальнейшие измерения проводились в импровизированном бассейне – пластиковой трубе, заполненной водой на высоту 1 метр. Кстати, удалось засечь три переотражения от дна и поверхности воды, прежде чем сигнал совсем исчез.

Поскольку мы решили использовать интерфейс UART с простыми текстовыми командами (на первом этапе), то не составило большого труда реализовать связку модуля дальномера с ГУИ на компьютере, выполненном на Processing.

На фото — попытка сканирования дна местного водоёма с помощью кораблика с установленным модулем дальномера и радиопередатчиком для получения данных с модуля на ноутбук. К сожалению, в моменты волнительного испытания железки, меньше всего думаешь о качестве фотографий процесса.

А используя приложение для смартфона Bluetooth Electronics и преобразователь USB->UART можно реализовать более мобильный вариант тестовой установки.

В данный момент мы работаем над следующим прототипом модуля дальномера, поскольку улучшать, на самом деле, есть что.

Например, реализовать постепенное усиление входного сигнала, чтоб отражение от ближайших объектов не зашкаливало, а от дальних объектов усиление было максимальным. Может, применить более дешёвую элементную базу. Продумать вариант заполнения внутреннего пространства каким-нибудь компаундом или силиконовым маслом для герметизации и противостоянии большому давлению.

Увидимся в следующем выпуске!

PiBorg | Ультразвуковой датчик расстояния (HC-SR04)

Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04 — это датчик, используемый для определения расстояния до объекта с помощью сонара. Он идеально подходит для любых ваших проектов робототехники, которые требуют от вас избегать объектов, определяя, насколько они близко, вы можете держаться подальше от них!

HC-SR04 использует бесконтактный ультразвуковой сонар для измерения расстояния до объекта и состоит из двух ультразвуковых передатчиков (в основном динамиков), приемника и цепи управления.Передатчики излучают высокочастотный ультразвуковой звук, который отражается от ближайших твердых предметов, а приемник отслеживает любое обратное эхо. Затем это эхо-сигнал обрабатывается схемой управления для вычисления разницы во времени между передаваемым и принимаемым сигналом. Впоследствии это время можно использовать вместе с умной математикой для расчета расстояния между датчиком и отражающим объектом!

У нас есть этот датчик, и вместе с нашим комплектом для ультразвукового монтажа вы можете легко прикрепить этот датчик к своему проекту и измерить расстояния!

Используя UltraBorg, вы можете подключить до 4 из этих датчиков HC-SR04 для получения точных измерений расстояния, не влияя на нагрузку на процессор, или, альтернативно, вы можете подключить один непосредственно к Raspberry Pi, используя несколько резисторов; подробности см. в этом руководстве.

HC-SR04 великолепен, так как он невысокий, может питаться через выход 5 В Raspberry Pi и относительно точен! Обратите внимание. HC-SR04 имеет выход 5 В (который необходимо уменьшить до 3,3 В для работы с Raspberry Pi).

Датчик HC-SR04 лучше всего работает в диапазоне от 2 до 400 см (от 1 до 13 футов) в пределах конуса 30 градусов и имеет точность до 0,3 см.

Ультразвуковой датчик диапазона HC-SR04 Характеристики:

  • Входное напряжение: 5 В
  • Потребляемый ток: 20 мА (макс.)
  • Цифровой выход: 5 В
  • Цифровой выход: 0 В (низкий)
  • Рабочая температура: от -15 ° C до 70 ° C
  • Угол срабатывания: конус 30 °
  • Угол воздействия: 15 ° Конус
  • Частота ультразвука: 40 кГц
  • Диапазон: 2 см — 400 см
  • Размеры
    • Длина: 43 мм
    • Ширина: 20 мм
    • Высота (с передатчиками): 15 мм
    • Расстояние между отверстиями под центральный винт : 40 мм x 15 мм
    • Диаметр отверстия под винт: 1 мм (M1)
    • Диаметр преобразователя: 8 мм

Загрузки

Ультразвуковой датчик

Группа компаний Bosch Bosch Motorsport

    Английский

    • Немецкий
    • Английский
Мобильные решения Bosch Главная
  • Главная
  • Основные особенности
    • Персонализированная мобильность
      • Мобильность как услуга
      • Комфортная зарядка
      • Без ключа
    • Автоматизированная мобильность
      • ESP — путь к безопасности дорожного движения
      • Системы помощи водителю для грузовых автомобилей
      • Разум, подумайте, Закон
      • На пути к безаварийной езде на мотоцикле
      • Проекты и инициативы
    • Подключенная мобильность
      • Устройство Интернета вещей на колесах
      • Архитектура E / E
      • Автомобильный компьютер
      • Подключенный автомобиль
      • Подключенные услуги
      • Обновления по воздух
      • Интеллектуальное сельское хозяйство
    • Силовая передача и электрифицированная мобильность
      • Сочетание силовых агрегатов для улучшения качества воздуха
      • Прорыв в области электромобильности
      • Городская мобильность и качество воздуха
      • Производительность и удовольствие от вождения
  • Продукты и услуги
    • Легковые и легкие коммерческие автомобили
      • Силовые агрегаты
        • Электропривод
        • Высоковольтные гибридные системы
        • Решения для гибридизации Системы 48 В
        • Топливный элемент- электромобиль
        • решения для трансмиссии eCityTruck
        • Прямой впрыск бензина
        • Впрыск топлива через порт бензина
        • Сжатый природный газ
        • Система Common-Rail (соленоид)
        • Система Common-Rail (пьезо)
        • Система очистки выхлопных газов Denoxtronic
        • Очистка выхлопных газов с использованием технологии двойного впрыска
        • Системы привода гибкого топлива
        • Управление температурой для гибридных систем и электроприводов
        • Управление температурой для двигателей внутреннего сгорания
        • Технология передачи
        • Трансмиссия DH-CVT
        • Датчики трансмиссии
        • Системы накаливания
      • Автоматическое вождение
        • Ассистент движения в пробках
        • Ассистент движения на шоссе
        • Локализация для автоматизированного вождения
        • Дорожная сигнатура
        • Компьютер DASy автомобиля
        • Услуги прогнозирования состояния дороги
      • Автоматическая парковка
        • Автоматическая парковка служащим
        • Функции парковки домашней зоны
        • Функции парковки в гараже
        • Дистанционный ассистент парковки
      • Системы помощи водителю
        • Ассистент смены полосы движения
        • Предупреждение о выезде с полосы движения
        • Ассистент удержания полосы движения
        • Автоматическое экстренное торможение
        • Автоматическое экстренное торможение уязвимых участников дорожного движения
        • Предупреждение о перекрестном движении сзади
        • Информация о дорожных знаках
        • Интеллектуальный хедлай ght control
        • Адаптивный круиз-контроль
        • Облачное предупреждение водителя о неправильном пути
        • Помощь в зоне строительства
        • Обнаружение сонливости водителя
        • Уклонение от рулевого управления
        • Экстренное торможение при маневрировании
        • Многокамерная система
        • Парковочный ассистент
        • Парковка Assist
        • Система заднего вида
        • Обнаружение слепых зон
      • Системы безопасности вождения
        • Система безопасности прицепа
        • Антиблокировочная тормозная система (ABS)
        • Усиление тормозов и распределение тормозных усилий
        • Электронная программа стабилизации (ESP®)
        • Система защиты пешеходов
        • Система защиты пассажиров
        • Интегрированные системы безопасности
        • Системы рекуперативного торможения
        • Стеклоочистители
        • Интегрированный силовой тормоз
      • Интерьер и кузов системы
        • Решения для информационно-развлекательной системы и кабины
        • Системы отображения и взаимодействия
        • Электроника кузова
        • Приводы комфорта
        • Системы контроля салона
      • Системы рулевого управления
        • Системы рулевого управления с электроусилителем
      • Решения для подключения
        • Центральный шлюз
        • Блок управления V2X Connectivity
        • Perfectly keyless
        • Connected horizon
        • mySPIN
    • Коммерческие автомобили
      • Системы трансмиссии
        • Решения для трансмиссии eCityTruck
        • Решения для электропривода eRegioTruck
        • Решения для электропривода eDistanceTruck
        • Система Common-Rail CRSN
        • Система Common-Rail MD / OHW
        • Очистка выхлопных газов с технологией двойного впрыска 900 22
      • Системы помощи водителю
        • Интеллектуальное управление фарами
        • Предупреждение о выезде с полосы движения
        • Ассистент удержания полосы
        • Ассистент центрирования полосы
        • Аварийное удержание полосы
        • Расширенное экстренное торможение
        • Информация о дорожных знаках
        • Предупреждение о столкновении при повороте
        • Движение информационная система
        • Адаптивный круиз-контроль
        • Обнаружение слепых зон
      • Системы безопасности вождения
        • Система защиты пассажиров
      • Внутренние и кузовные системы
        • Информационно-развлекательные системы
        • Цифровые комбинации приборов
        • Электроника кузова
        • Цифровое зеркало
      • Системы рулевого управления
        • Гидравлические и электрогидравлические системы рулевого управления
      • Решения для подключения
        • Central G ateway
        • Блок управления подключением
        • Perfectly keyless
        • Решения для подключения V2X
        • Connected horizon
    • Off-Highway и большие двигатели
      • Силовые агрегаты
        • Электрифицированные силовые агрегаты
        • Модульная система Common Rail для больших двигателей
        • Система Common-Rail MD / OHW
        • Система Common-Rail для грузовых автомобилей
        • Насосная система и насос-форсунка
        • Компоненты механического впрыска дизельного топлива для больших двигателей
        • Системы газового и двухтопливного впрыска
      • Автоматизированные вождение
        • Контроллер робототехники для внедорожников
      • Системы помощи водителю
        • Многокамерная система
      • Intelligent Planting Solution
    • Двухколесные и силовые виды спорта
      • Системы трансмиссии
        • Системы управления двигателем
        • Система привода
        • Интегрированная система
        • Приводные устройства eBike
      • Системы безопасности при езде
        • Контроль устойчивости мотоцикла (MSC)
        • ABS мотоцикла
        • Полуактивная система управления демпфированием
      • Системы помощи водителю
        • Расширенные системы помощи водителю
      • Приборы и информационно-развлекательная система
        • Приборы и информационно-развлекательная система
        • Системы визуализации для электровелосипедов
      • Подключенные услуги и системы
    • Услуги мобильной связи
      • Решение для управления транспортными средствами
      • Прогнозируемое Диагностика
      • Подключенная парковка
        • Общественная парковка
      • Охраняемая парковка для грузовиков
      • Решения для подключенной зарядки
          900 21 Комфортная зарядка
        • Услуги по зарядке
        • Enterprise Charging
      • Аккумулятор в облаке
    • Услуги по разработке
      • Инженерные услуги
      • Центр инженерных испытаний
      • Испытательный полигон
    • Запасные части и
      услуги мастерской
      • Техника для мастерских
        • Оборудование для мастерских
        • Диагностическое программное обеспечение
        • Ремонт электроники
        • Услуги мастерской
      • Концепции мастерской
        • Bosch Car Service
        • AutoCrew
        • Классические автомобили
    • Промышленные элементы и компоненты
      • MEMS датчики
      • ИС
      • IP-модули
      • Разъемы
      • Отраслевые решения
  • Продукция и услуги
  • Легковые автомобили и легкие коммерческие автомобили
  • Системы помощи водителю
  • Система помощи при строительстве
  • Ультразвуковой датчик
Главная
  • Главная
  • Основные особенности
    • Персонализированная мобильность
      • Мобильность как услуга
      • Комфортная зарядка
      • Без ключа
    • Автоматизированная мобильность
      • ESP — путь к безопасности дорожного движения
      • Системы помощи водителю для грузовых автомобилей
      • Разум, подумайте, Закон
      • На пути к безаварийной езде на мотоцикле
      • Проекты и инициативы
    • Подключенная мобильность
      • Устройство Интернета вещей на колесах
      • Архитектура E / E
      • Автомобильный компьютер
      • Подключенный автомобиль
      • Подключенные услуги
      • Обновления по воздух
      • Интеллектуальное сельское хозяйство
    • Силовая передача и электрифицированная мобильность
      • Сочетание силовых агрегатов для улучшения качества воздуха
      • Прорыв в области электромобильности
      • Городская мобильность и качество воздуха
      • Производительность и удовольствие от вождения
  • Продукты и услуги
    • Легковые и легкие коммерческие автомобили
      • Силовые агрегаты
        • Электропривод
        • Высоковольтные гибридные системы
        • Решения для гибридизации Системы 48 В
        • Топливный элемент- электромобиль
        • решения для трансмиссии eCityTruck
        • Прямой впрыск бензина
        • Впрыск топлива через порт бензина
        • Сжатый природный газ
        • Система Common-Rail (соленоид)
        • Система Common-Rail (пьезо)
        • Система очистки выхлопных газов Denoxtronic
        • Очистка выхлопных газов с использованием технологии двойного впрыска
        • Системы привода гибкого топлива
        • Управление температурой для гибридных систем и электроприводов
        • Управление температурой для двигателей внутреннего сгорания
        • Технология передачи
        • Трансмиссия DH-CVT
        • Датчики трансмиссии
        • Системы накаливания
      • Автоматическое вождение
        • Ассистент движения в пробках
        • Ассистент движения на шоссе
        • Локализация для автоматизированного вождения
        • Дорожная сигнатура
        • Компьютер DASy автомобиля
        • Услуги прогнозирования состояния дороги
      • Автоматическая парковка
        • Автоматическая парковка служащим
        • Функции парковки домашней зоны
        • Функции парковки в гараже
        • Дистанционный ассистент парковки
      • Системы помощи водителю
        • Ассистент смены полосы движения
        • Предупреждение о выезде с полосы движения
        • Ассистент удержания полосы движения
        • Автоматическое экстренное торможение
        • Автоматическое экстренное торможение уязвимых участников дорожного движения
        • Предупреждение о перекрестном движении сзади
        • Информация о дорожных знаках
        • Интеллектуальный хедлай ght control
        • Адаптивный круиз-контроль
        • Облачное предупреждение водителя о неправильном пути
        • Помощь в зоне строительства
        • Обнаружение сонливости водителя
        • Уклонение от рулевого управления
        • Экстренное торможение при маневрировании
        • Многокамерная система
        • Парковочный ассистент
        • Парковка Assist
        • Система заднего вида
        • Обнаружение слепых зон
      • Системы безопасности вождения
        • Система безопасности прицепа
        • Антиблокировочная тормозная система (ABS)
        • Усиление тормозов и распределение тормозных усилий
        • Электронная программа стабилизации (ESP®)
        • Система защиты пешеходов
        • Система защиты пассажиров
        • Интегрированные системы безопасности
        • Системы рекуперативного торможения
        • Стеклоочистители
        • Интегрированный силовой тормоз
      • Интерьер и кузов системы
        • Решения для информационно-развлекательной системы и кабины
        • Системы отображения и взаимодействия
        • Электроника кузова
        • Приводы комфорта
        • Системы контроля салона
      • Системы рулевого управления
        • Системы рулевого управления с электроусилителем
      • Решения для подключения
        • Центральный шлюз
        • Блок управления V2X Connectivity
        • Perfectly keyless
        • Connected horizon
        • mySPIN
    • Коммерческие автомобили
      • Системы трансмиссии
        • Решения для трансмиссии eCityTruck
        • Решения для электропривода eRegioTruck
        • Решения для электропривода eDistanceTruck
        • Система Common-Rail CRSN
        • Система Common-Rail MD / OHW
        • Очистка выхлопных газов с технологией двойного впрыска 900 22
      • Системы помощи водителю
        • Интеллектуальное управление фарами
        • Предупреждение о выезде с полосы движения
        • Ассистент удержания полосы
        • Ассистент центрирования полосы
        • Аварийное удержание полосы
        • Расширенное экстренное торможение
        • Информация о дорожных знаках
        • Предупреждение о столкновении при повороте
        • Движение информационная система
        • Адаптивный круиз-контроль
        • Обнаружение слепых зон
      • Системы безопасности вождения
        • Система защиты пассажиров
      • Внутренние и кузовные системы
        • Информационно-развлекательные системы
        • Цифровые комбинации приборов
        • Электроника кузова
        • Цифровое зеркало
      • Системы рулевого управления
        • Гидравлические и электрогидравлические системы рулевого управления
      • Решения для подключения
        • Central G ateway
        • Блок управления подключением
        • Perfectly keyless
        • Решения для подключения V2X
        • Connected horizon
    • Off-Highway и большие двигатели
      • Силовые агрегаты
        • Электрифицированные силовые агрегаты
        • Модульная система Common Rail для больших двигателей
        • Система Common-Rail MD / OHW
        • Система Common-Rail для грузовых автомобилей
        • Насосная система и насос-форсунка
        • Компоненты механического впрыска дизельного топлива для больших двигателей
        • Системы газового и двухтопливного впрыска
      • Автоматизированные вождение
        • Роботизированный контроллер для внедорожников
      • Системы помощи водителю
        • Многокамерная система
      • Интеллектуальная система посадки

Ультразвуковые датчики | Датчики Telemecanique

Высокая устойчивость к электромагнитным помехам

Ультразвуковые датчики

XX имеют сертификат E2 для мобильного оборудования.Это влечет за собой более высокую устойчивость к электромагнитным помехам даже в самых требовательных приложениях.

Обнаружение малых целей и криволинейных поверхностей

Мощный преобразователь и превосходная электронная конструкция позволили легко обнаруживать небольшие объекты. Высокий уровень чувствительности ультразвуковых датчиков XX позволяет им обнаруживать многие плохо отражающие и изогнутые поверхности.

Обнаружение в большой зоне покрытия

В прошлом попытки обнаружить объекты на большой площади с помощью нескольких ультразвуковых датчиков иногда заканчивались неудачей из-за того, что сигналы датчиков мешали друг другу.Благодаря функции «синхронизации» ультразвуковых датчиков XX теперь можно надежно обнаруживать объекты на большой площади с минимальным риском перекрестных помех, даже если ультразвуковые датчики установлены ближе друг к другу!

Программное обеспечение Ultrasonic XX

Наше программное обеспечение Ultrasonic XX позволяет легко настраивать и настраивать диапазон конфигурируемых ультразвуковых датчиков XX. Основные и дополнительные параметры, такие как режим работы, площадь окна, гистерезис и параметры эхо-сигнала, могут быть настроены в соответствии с конкретными приложениями.Загрузите бесплатную копию программного обеспечения конфигурации XX здесь и начните изучать его возможности!

Некоторые варианты, доступные в линейке ультразвуковых датчиков XX, включают:

Ультразвуковые датчики с твердотельным дискретным выходом:

  • Цилиндрические или плоские форматы
  • Расстояние срабатывания от 5 см до 8 м (фиксированное рабочее расстояние или регулируется в режиме обучения)
  • Выходы PNP или NPN, функция NO или NC

Ультразвуковые датчики для контроля уровня

  • Для управления 2 уровнями (уровень опорожнения и заполнения)
  • Цилиндрические форматы Ø 18 и Ø 30 мм
  • Расстояние срабатывания от 50 см до 2 м (регулируется в режиме обучения)

Ультразвуковые датчики с аналоговым выходом

  • Аналоговый выход 4… 20 мА или 0… 10 В
  • Цилиндрический или плоский формат
  • Расстояние срабатывания от 50 см до 8 м (регулируется в режиме обучения)

Объекты с искривленными поверхностями.Объекты темного цвета. Не прочный материал. Прозрачные объекты.

Обнаружьте их всех с помощью ультразвуковых датчиков Telemecanique Sensors!

Просто просто!

Рабочий, Схема контактов, Описание и Спецификация

Штифт ультразвукового датчика Конфигурация

Номер контакта

Имя контакта

Описание

1

Vcc

Вывод Vcc питает датчик, обычно + 5 В

2

Триггер

Триггерный контакт — это входной контакт.Этот вывод должен находиться на высоком уровне в течение 10 мкс для инициализации измерения путем отправки волны США.

3

Эхо

Вывод Echo — это вывод вывода. Этот вывод становится высоким в течение периода времени, равного времени, необходимому для возврата американской волны обратно к датчику.

4

Земля

Этот вывод подключен к заземлению системы.

Характеристики датчика HC-SR04

  • Рабочее напряжение: + 5В
  • Теоретическое расстояние измерения: от 2 см до 450 см
  • Практическое расстояние измерения: от 2 см до 80 см
  • Точность: 3 мм
  • Угол измерения: <15 °
  • Рабочий ток: <15 мА
  • Рабочая частота: 40 Гц

Купить ультразвуковой датчик HC-SR04 можно здесь.

Эквивалентные датчики измерения расстояния

Передатчик США Пара приемников, модуль ИК-датчика, пара ИК-датчиков, ИК-аналоговый датчик расстояния,

Ультразвуковой датчик HC-SR04 — рабочий

Как показано выше, ультразвуковой датчик HC-SR04 (США) представляет собой 4-контактный модуль, имена контактов которого: Vcc, Trigger, Echo и Ground соответственно. Этот датчик является очень популярным датчиком, который используется во многих приложениях, где требуется измерение расстояния или обнаружение объектов.Модуль имеет два проема спереди, которые образуют ультразвуковой передатчик и приемник. Датчик работает по простой формуле для средней школы:

Расстояние = Скорость × Время

Ультразвуковой передатчик передает ультразвуковую волну, эта волна распространяется по воздуху, и когда она сталкивается с каким-либо материалом, она отражается обратно к датчику, эта отраженная волна наблюдается модулем ультразвукового приемника, как показано на рисунке ниже.

Теперь, чтобы рассчитать расстояние по приведенным выше формулам, мы должны знать скорость и время.Поскольку мы используем ультразвуковую волну, мы знаем универсальную скорость ультразвуковой волны в комнатных условиях, которая составляет 330 м / с. Схема, встроенная в модуль, рассчитает время, необходимое для возвращения волны США, и включает высокий уровень эхо-сигнала на такое же время, таким образом мы также можем узнать затраченное время. Теперь просто рассчитайте расстояние с помощью микроконтроллера или микропроцессора.

Как использовать ультразвуковой датчик HC-SR04

Датчик расстояния HC-SR04 обычно используется как с микроконтроллерами, так и с микропроцессорными платформами, такими как Arduino, ARM, PIC, Raspberry Pie и т. Д.Следующее руководство является универсальным, поскольку его необходимо соблюдать независимо от типа используемого вычислительного устройства.

Подайте питание на датчик, используя регулируемое напряжение +5 В через контакты Vcc и заземления датчика. Ток, потребляемый датчиком, составляет менее 15 мА и, следовательно, может питаться напрямую от контактов 5 В на плате (при наличии). Контакты Trigger и Echo являются контактами ввода / вывода и, следовательно, могут быть подключены к контактам ввода / вывода микроконтроллера. Чтобы начать измерение, триггерный вывод должен быть установлен на 10 мкс, а затем выключен.Это действие вызовет ультразвуковую волну с частотой 40 Гц от передатчика, а приемник будет ждать возвращения волны. Как только волна возвращается после того, как она отражается каким-либо объектом, вывод Echo становится высоким в течение определенного количества времени, которое будет равно времени, необходимому для возврата волны к датчику.

Количество времени, в течение которого вывод Echo остается на высоком уровне, измеряется MCU / MPU, поскольку он дает информацию о времени, которое требуется для возврата волны к датчику.Используя эту информацию, измеряется расстояние, как описано в заголовке выше.

Приложения

  • Используется для избегания и обнаружения препятствий с помощью таких роботов, как двуногий робот, робот, избегающий препятствий, робот для поиска пути и т. Д.
  • Используется для измерения расстояния в широком диапазоне от 2 см до 400 см
  • Может использоваться для отображения объектов, окружающих датчик, путем его вращения
  • Глубина некоторых мест, таких как колодцы, ямы и т. Д., Может быть измерена, поскольку волны могут проникать сквозь воду

2D модель детали

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.