Дизајн ултразвучног даљиномера и анализа примене
Овај рад користи однос између удаљености и времена у ултразвучном преносу, и користи АТ89Ц51 микрорачунар са једним чипом за контролу и обраду података, и дизајнира ултразвучни даљиномер који може да мери растојање између две тачке. Даљиномјер се углавном састоји од кола ултразвучног предајника, ултразвучног круга пријемника, контролног кола микрорачунара са једним чипом, кола за детекцију амбијенталне температуре и кола за приказ. Користећи пројектовани ултразвучни даљиномер, тестирају се различите удаљености и врши се детаљна анализа грешке.
Ултразвучни сензор температуре микроконтролера за мерење удаљености
Са развојем друштва људи имају све веће захтеве за мерењем удаљености или дужине. Ултразвучном опсегу се посвећује све више пажње због његовог бесконтактног мерења и релативно високе прецизности. Ултразвучни даљиномер дизајниран у овом раду може тестирати различите удаљености и извршити детаљну анализу грешака.
1. Принцип дизајна
Ултразвучни даљиномер је заснован на карактеристикама ултразвучних таласа који се одбијају када наиђу на препреке. Ултразвучни предајник емитује ултразвучне таласе у одређеном правцу и почиње да мери време у исто време када и емисија. Ултразвучни таласи се шире у ваздуху и враћају се одмах када наиђу на препреке на путу, а ултразвучни пријемник одмах прекида и зауставља мерење времена када прими рефлектовани талас. Континуираним откривањем одјека који се одбијају од препрека након емитовања генерисаних таласа, мери се временска разлика Т између емитованих ултразвучних таласа и примљених еха, а затим се израчунава растојање Л. Основна формула за рангирање је: Л=(△т/2)*Ц
Где је Л - растојање које се мери
Т - временски интервал између емитованог таласа и рефлектованог таласа
Ц——Брзина звука ултразвучних таласа у ваздуху, која се узима као 340м/с на собној температури
Након што се одреди брзина звука, Л се може добити мерењем повратног времена ултразвучних таласа.
2. Циљ дизајна ултразвучног даљиномера
Мерна удаљеност: унутар 5 метара; растојање између две тачке може се исправно приказати кроз ЛЕД; грешка је мања од 5 процената.
3. Мерење и анализа података
1. Мерење и анализа података
Због ограничења стварног рада мерења, за мерење је изабрано шест растојања од 30цм, 50цм, 70цм, 80цм, 90цм и 100цм испод једног метра, а свако растојање је мерено седам пута непрекидно да би се добили подаци мерења (температура: 29 степен ), као што је приказано у табели. Из података у табели се види да је измерена вредност углавном неколико центиметара већа од стварне вредности, али је тачност континуираног мерења релативно висока.
За сваки скуп измерених података уклањају се максимална и минимална вредност, а затим се израчунава просечна вредност која се користи као коначни мерни податак и на крају се врши упоредна анализа. Ова обрада података такође има одређени степен науке и рационалности. Према подацима у табели, иако је компензација температуре извршена на ултразвучном таласу, релативна грешка је релативно велика у мерењу релативно кратке удаљености. Нарочито за мерење удаљености од 30 цм и 50 цм, релативне грешке су достигле 5 процената и 4,8 процената. Али из свих резултата мерења, грешка овог дизајна је релативно мала и релативно стабилна. Слепа површина овог дизајна је око 22,6 цм, што у основи испуњава захтеве дизајна.
2. Анализа грешака
Грешка у распону углавном долази из следећих аспеката:
(1) Постоји одређени угао између ултразвучне сонде за преношење и пријем и мерене тачке, што директно утиче на максималну вредност мерне удаљености; (2) Интензитет ултразвучног ехо звука је директно повезан са растојањем које се мери, тако да стварно мерење није нужно окидач еха који прелази нулу; (3) Због грубих алата, стварна мерна удаљеност такође има грешке. Постоји много фактора који утичу на грешку мерења, укључујући сметње у окружењу у пољу, фреквенцију импулса са временском базом и тако даље.
4. Анализа апликације
Употреба ултразвука за мерење удаљености тла у атмосфери је технологија која је формално примењена тек након развоја савремене електронске технологије. Пошто је ултразвучно одређивање домета технологија бесконтактне детекције, на њега не утичу светлост, боја мерног објекта итд., и може се користити у тешким окружењима. (као што је садржај прашине) има одређену прилагодљивост. Због тога је изузетно свестран. На пример: снимање и мапирање топографских карата, изградња кућа, мостова, путева, копање рудника, нафтних бунара, итд., коришћењем ултразвучних таласа за мерење растојања на земљи, постиже се коришћењем фотоелектричне технологије. Предности ултразвучних даљиномера су: цена инструмента је нижа од цене даљиномера светлосних таласа Ниска, штедљива, једноставна за руковање.
Ултразвучни даљиномери се такође користе у напредној роботској технологији. Ултразвучни извор је инсталиран на роботу, који континуирано емитује ултразвучне таласе у околину и истовремено прима ехо рефлектоване од препрека да би одредио сопствену позицију робота, и користи га као сензор за контролу робота. компјутер и тако даље. Пошто су ултразвучни таласи лаки за усмерено емитовање, добра усмереност и лака контрола интензитета, вредност њихове примене је широко цењена.
Једном речју, из горње анализе се може видети да коришћење ултразвучног рангирања има много предности у многим аспектима. Стога је истраживање ове теме веома практично и комерцијално вредно.
