Aynı tip ultrasonik mesafe ölçeri iletir ve alır
Son yıllarda, endüstriyel otomasyonlu üretim ve montaj sürecinde otomatik tanımlamaya ihtiyaç duyulmasıyla birlikte, özellikle endüstriyel robotların otomatik menzil, navigasyon sistemi ve görsel tanıma sistemine ihtiyaç duyulmasıyla birlikte, çeşitli tanımlama yöntemleri ve ilkeleri ortaya çıkmıştır. Farklı bilgi taşıyıcılarına göre, optik yöntem ve ultrasonik yöntem olarak özetlenebilir. Bununla birlikte, optik yöntemin bazı uygulama alanlarında sınırlamaları vardır, buna karşılık, ultrasonik yöntemin bu yönlerden bariz avantajları vardır: ultrasonik yayılma hızı, ışık dalgasının yalnızca milyonda biridir, bu nedenle hedefi nispeten yakın bir mesafeden doğrudan ölçebilir ve uzunlamasına çözünürlük yüksektir; Ses dalgası renge ve aydınlatmaya duyarsızdır ve zayıf şeffaflığa ve dağınık yansımaya sahip nesneleri tanımlamak için kullanılabilir; Dış ışığa ve elektromanyetik alana duyarsızdır ve karanlık, toz veya duman, güçlü elektromanyetik girişim, toksik ve diğer zorlu ortamlarda kullanılabilir; Ultrasonik sensör basit bir yapıya, küçük boyuta, düşük maliyete, basit ve güvenilir bilgi işleme özelliğine sahiptir ve minyatürleştirilmesi ve entegre edilmesi kolaydır. Geleneksel ultrasonik ölçüm cihazı iki dönüştürücü kullanır, yapısı karmaşıktır, birbirlerine müdahale etmek kolaydır; Sıcaklık dengeleme sistemi benimsenmiştir, bu da maliyeti artırır ve popülerleşmeye elverişli değildir.
Bu ultrasonik mesafe ölçerin amacı, önceki tekniğin eksikliklerini gidermek ve güçlü anti-girişim yeteneğine ve ölçülen mesafenin gerçek zamanlı dinamik gösterimine sahip bir tür ultrasonik mesafe ölçer sağlamaktır.
Yukarıdaki amaçlara ulaşmak için, aynı tip ultrasonik mesafe ölçerin teknik şeması şudur: Aynı tip ultrasonik mesafe ölçer , dönüştürücüler, iletim devresi, alıcı devre, MCU denetleyicisi içerir, alıcı devre esas olarak ön amplifikasyon devresi, bant geçiren filtre, otomatik kazanç devresi, şekillendirme devresi, düşük geçişli filtreden oluşur, dönüştürücü ve iletim devresi ile karakterize edilir, alıcı devre bağlanır, iletim devresi, alıcı devre sırasıyla MCU denetleyicisine bağlanır. Tek çipli mikrobilgisayar denetleyicisi üst bilgisayara bağlanır; MCU denetleyicisi iletim devresini kontrol eder, böylece ultrasonik iletim devresi dönüştürücüyü düzenli olarak ultrasonik dar darbe sinyali yayması için çalıştırır, dönüştürücü yansıyan dalgayı alırken, alıcı devre yansıyan dalgayı yükseltir ve MCU denetleyicisine iletir, MCU denetleyicisi iletilen dalganın tepe değerine ve yansıyan dalgaya karşılık gelen zaman aralığını yakalar. Daha sonra zaman sinyali RS-485 veri yolu standardı ile üst bilgisayara gönderilir.
Ön amplifikatör devresi ses güç amplifikatörü LM386, elektriksel direnç R, direnç R₂, direnç R, kapasitör C, kapasitör C₂, kapasitör C₁ formundan oluşur, kapasitör C ses güç amplifikatörünün LM386 pin 1 ve pin 8'ine bağlanır, direnç R'den gelen sinyal ileri giriş terminaline bağlanır. Direnç R₂ bağlantının bir ucuna direnç R, diğer ucuna bağlantı, direnç R ve kapasitans C, ters giriş ve çıkışı bağlayın, geri bildirim oluşturun, ses güç amplifikatörü LM386 çıkışı 5 pin bağlantı kapasitans C₂ ve kapasitans C, kapasitans C₂ bağlantının bir ucuna, kapasitans C₁'nin boyutunu değiştirerek kazanç değerini ayarlayabilirsiniz.
Otomatik kazanç devresi esas olarak direnç, operasyonel amplifikatör, diyot, alan etkili tüpten oluşur, otomatik kazanç devresinin çıkışı R direnci üzerinden; OP-amp 1'in ileri giriş ucuna bağlı, direnç R₂ ucu ileri giriş ucuna bağlanır, diğer uç bağlanır, OP-amp 1'in ters giriş ucu R direnci üzerinden, çıkış ucuna bağlanır, direnç R₃ ters giriş ucuna bağlanır, OP-amp 1'in çıkışı R₃ direnci üzerinden op-amp 2'nin ters giriş ucuna bağlanır, Direnç R üzerinden toprağa ileri girişi, op-amp 2'nin çıkışı D2 diyotunun pozitifine bağlanır, D2 diyotunun negatifi D1 diyotunun negatifine bağlanır ve D1 diyotunun pozitifi op-amp 1'in çıkışına bağlanır; Diyot D2'nin negatif terminali R direnci üzerinden OP-Amp 3'ün ters girişine bağlanır ve direnç R'nin ters giriş ve çıkışı bağlanır; İşlemsel yükselteç 3'ün ayarlanabilir direnç R üzerinden ileri girişi toprağa, işlemsel yükselteç 3'ün direnç R üzerinden alan etkili tüpün kapısına bağlanması, drenaj toprağa, kaynak işlemsel yükselteç 1'in ters girişine bağlanması geri bildirimi oluşturur; işlemsel yükselteç 2, işlemsel yükselteç 3 ve alan etkili tüp işlemsel yükselteç 1'in geri bildirimini oluşturur, işlemsel yükselteç 2, işlemsel yükselteç 3 giriş sinyalinin büyüklüğüne göre alan etkili tüp ızgara voltajını ayarlar, böylece işlemsel yükselteç 1'in geri besleme direncini ayarlar, kazancını değiştirir, böylece çıkış sinyalinin boyutunu değiştirir, böylece onu belirli bir aralıkta yapar.
Aynı tip ultrasonik mesafe ölçerin alıcısı ve vericisi yukarıdaki yapıyı benimser ve aşağıdaki özelliklere sahiptir:
- Verici dönüştürücü ve alıcı dönüştürücü aynı dönüştürücüyü kullanır, bu da verici dalganın yansıyan dalgaya karışmasını önleyebilir ve entegrasyon ve minyatürleştirmeye elverişlidir;
- İletilen dalganın tepe noktasının ve yansıyan dalganın karşılık gelen zaman aralığını yakalamak için tek çipli mikrobilgisayar teknolojisinin kullanılması; Daha sonra RS-485 veri yolu standardına göre zaman sinyali bilgisayara gönderilir, Visual Basic6.0 gelişmiş dili aracılığıyla görsel bir arayüz derlenir, veri filtreleme işlemi yapılır, ölçülen mesafenin gerçek zamanlı dinamik gösterimi yapılır;
- Yansıyan dalga algılama amplifikatör devresi olarak ses güç amplifikatörü LM386'ya sahip ana operasyonel amplifikatör, yapı olarak basittir ve iyi bir cinsiyet-gürültü oranına sahiptir;
- Referans malzemeye dayalı dinamik kalibrasyon yöntemi, geleneksel sıcaklık telafi bağlantısının yerini alır, kaza faktörünü ortadan kaldırır, dinamik gerçek zamanlı kalibrasyonu gerçekleştirir, maliyetten tasarruf sağlar;
5), tepe tespit yöntemi ölçüm hatasını telafi eder ve tespit doğruluğunu artırır;
Ön amplifikatör devresi, sıradan operasyonel amplifikatörle karşılaştırıldığında, yalnızca iyi bir sinyal-gürültü oranına sahip olmakla kalmayıp aynı zamanda basit bir yapıya sahip olan ve entegrasyonu kolay olan ses güç amplifikatörü LM386'ya dayalı amplifikatör devresini benimser. Otomatik kazanç devresi (AGC), kontrollü bir amplifikatör oluşturmak için operasyonel amplifikatör ve alan etkili tüp kullanır ve alan etkili tüp, bir geri besleme düzenleme döngüsü oluşturmak için voltaj kontrollü bir direnç görevi görür. FET'in eşdeğer çıkış direnci, giriş sinyalinin boyutunu değiştirmek için kapı ile FET'in kaynağı arasındaki basınç farkını değiştirerek kontrol edilebilir. Referans malzemeye dayalı dinamik kalibrasyon yöntemini kullanarak, geleneksel sıcaklık telafisi bağlantısı (sıcaklık sensörü ve örnekleme ve tutma devresi vb. dahil) terk edilir, bu da sistemin yapısını büyük ölçüde basitleştirir ve gerçek zamanlı performansa sahiptir.
Örnekleyici şekil
Şekil 1, faydalı modelin yapısının blok diyagramını göstermektedir.
Şekil 2, tek çipli mikrobilgisayar denetleyici program akış şemasıdır.
Şekil 3 üst bilgisayarın veri işleme akış şemasıdır.
Şekil 4 veri işlemenin ana arayüzünü göstermektedir.
Şekil 5 ön amplifikasyon devre şemasını göstermektedir.
Şekil 6’da otomatik kazanç yükseltme devre şeması gösterilmektedir.
Belirli uygulama modu
Şekil 1'de görüldüğü gibi, bir dönüştürücü, iletim devresi, alıcı devresi, MCU denetleyicisi içeren aynı boyuttaki ultrasonik mesafe ölçerin alıcısı ve alıcısı, alıcı devresi esas olarak ön amplifikasyon devresi, bant geçiren filtre, otomatik kazanç devresi, şekillendirme devresi, düşük geçiş filtresi, dönüştürücü ve iletim devresi, bağlı alıcı devreden oluşur, İletim devresi ve alıcı devresi tek çipli mikro bilgisayar denetleyicisine bağlanır ve tek çipli mikro bilgisayar denetleyicisi üst bilgisayara bağlanır; MCU denetleyicisi iletim devresini kontrol eder, böylece ultrasonik iletim devresi dönüştürücüyü periyodik olarak ultrasonik dar darbe sinyali yayması için çalıştırır, dönüştürücü yansıyan dalgayı alırken, alıcı devre yansıyan dalgayı büyütür ve MCU denetleyicisine iletir, MCU denetleyicisi iletilen dalganın tepe değerine ve yansıyan dalgaya karşılık gelen zaman aralığını yakalar. Daha sonra zaman sinyali RS-485 veri yolu standardı tarafından üst bilgisayara gönderilir.
Şekil 5'te görüldüğü gibi, bahsi geçen ön yükselteç devresi ses güç yükselteci LM386, direnç R, Direnç R₂, Direnç R, Kapasitör C₂ ₃ ve Kapasitör C₄ ₄'den oluşur. Kapasitör C₄, ses güç yükselteci LM386'nın 1 ve 8 numaralı pinlerine ₄ bağlanır. Sinyal, direnç R'den ileri girişe ₄ tanıtılır. R₂, R'ye bağlanır ve diğer ₁ ₁ toprak oluşturur. R₃ ve C₁ ₁ bir geri besleme formu oluşturur. LM386 güç yükselteci ₃'nin 5 numaralı çıkış pini C₂ ve C₃'ye bağlanır. Kazancı ayarlamak için C₃ ₁ miktarı ₁'dir.
Şekil 6'da görüldüğü gibi, anlatılan otomatik kazanç devresi esas olarak bir direnç, bir op-amp, bir diyot ve bir alan etkili tüpten oluşur. Otomatik kazanç devresinin çıkışı, op-amp 1'in ileri girişine R direnci üzerinden bağlanır. Direnç R₂ ucu pozitif girişe ve diğer ucu ₄'ye bağlanır. Op-amp 1'in ters girişi, R₄ direnci üzerinden çıkışa bağlanır. R₃ direnci, toprağa ters girişine bağlanır ve op-amp 1'in çıkışı, R direnci üzerinden toprağa ileri girişi olan OP-amp 2'nin ters girişine bağlanan OP-amp 2'nin çıkışı, D2 diyotunun pozitifine, D2 diyotunun negatifi D1 diyotunun negatifine ve D1 diyotunun pozitifi OP-amp 1'in çıkışına bağlanır. D2 diyotunun negatifi, R direnci üzerinden OP-Amp 3'ün ters girişine bağlanır ve R direnci, ters giriş ve çıkışa bağlanır; Operasyonel amplifikatör 3'ün ayarlanabilir direnç R üzerinden ileri giriş ucu, toprağa, operasyonel amplifikatör 3, alan etkili tüpünün kapısına bağlı direnç R üzerinden, toprağa boşaltılır, kaynak operasyonel amplifikatör 1'in ters giriş ucuna bağlanır, geri bildirim oluşturur; Operasyonel amplifikatör 2, operasyonel amplifikatör 3 ve alan etkili tüp, operasyonel amplifikatör 1'in geri bildirimini oluşturur, operasyonel amplifikatör 2, operasyonel amplifikatör 3, alan etkili tüp ızgara voltajını ayarlamak için giriş sinyalinin boyutuna göre, operasyonel amplifikatör 1'in geri bildirim direncini ayarlamak, kazancını değiştirmek, böylece çıkış sinyalinin boyutunu değiştirmek, belirli bir aralıkta yapmak için. Şekil 1'de gösterildiği gibi, havadaki ses dalgasının yayılma hızı C kesindir ve ultrasonik dönüştürücü 7'nin ileten dalga ve yansıtan dalgasının zaman aralığı, dönüştürücüden ölçülen nesneye olan mesafe S'yi hesaplamak için ölçülebilir
.
Otomatik kazanç yükseltme, filtreleme, algılama, karşılaştırma ve diğer bağlantılar yoluyla, uygun yansıyan dalga sinyalini elde etmek için; İletilen dalganın tepe değerinin ve yansıyan dalganın karşılık gelen zaman aralığını yakalamak için tek çipli bilgisayar teknolojisini kullanmak; Daha sonra zaman sinyali RS-485 veri yolu standardıyla bilgisayara gönderilir. Görsel arayüz Visual Basic6.0 tarafından derlenir, veriler filtrelenir ve ölçülen mesafe gerçek zamanlı olarak dinamik olarak görüntülenir. Test kafası ölçülen nesneyle hizalanır ve ardından üst bilgisayarı başlatır, üst bilgisayar tek çipli mikrobilgisayara OFFH test komutunu verir ve ardından tek çipli mikrobilgisayarın yanıt sinyali 00H'yi göndermesini bekler, yanıt sinyali alınmazsa, başlatma komutunu tekrar tek çipli mikrobilgisayara gönderir. Yanıt sinyali alınırsa, el sıkışma sinyali OFOH tek çipli mikrobilgisayara gönderilir. El sıkışma başarılı olduğunda, tek çipli mikro bilgisayar testi başlatır ve önce referans nesnenin test mesafesini üst bilgisayara iletir ve ardından ölçülen nesnenin test mesafesini üst bilgisayara iletir. Veri işleme görevi ana bilgisayar tarafından tamamlanır. Ana bilgisayar, dijital bir filtre yapmak için her 50 bitişik veriyi alacak ve ardından referansın test mesafesi, ölçülen nesnenin test mesafesi ve referans nesnenin gerçek mesafesi ile birleştirilerek ölçülen nesnenin gerçek mesafesi hesaplanabilir. Bu yöntem, geleneksel sıcaklık telafisi yönteminin yerini alır, kazara faktörü ortadan kaldırır ve dinamik gerçek zamanlı kalibrasyonu gerçekleştirir. Üst bilgisayarın veri işleme programı Visual Basic 6.0 tarafından derlenmiştir ve ölçülen mesafeyi eğri çizgi ile gerçek zamanlı olarak görüntüleyebilen görsel bir arayüze sahiptir (Şekil 4'te gösterildiği gibi). Tek çipli mikro bilgisayar denetleyicisinin program akışı Şekil 2'de ve üst bilgisayarın veri işleme akışı Şekil 3'te gösterilmiştir.
Lazer mesafe ölçer hakkında daha detaylı bilgi için www.erdicn.com adresini ziyaret edebilirsiniz.
