一、超聲波探頭
超聲波探頭又稱超聲波換能器,它是采用進(jìn)口鍍膜晶片,適用于空氣介質(zhì)中測距、物位檢測的電聲轉(zhuǎn)換器件。由于換能器的聚焦件采用了多層阻抗匹配、背襯、壓電元件頻率誤差小,具有良好的時(shí)間穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性、無退極化現(xiàn)象,通帶特性好,芯片與聲傳輸器件統(tǒng)一計(jì)算基波諧振頻率。獨(dú)創(chuàng)的背襯材料配方,具有良好的振動特性,使換能器有很大的頻帶寬度,發(fā)射和接收靈敏度高,以及較小的脈沖-回波持續(xù)時(shí)間,獲得了最大的等效機(jī)電耦合系數(shù)。
二、探頭主要技術(shù)參數(shù)
◇ 中心諧振頻率:40kHz±2kHz
◇ 靜態(tài)電容量:3300P±300P
◇ 諧振阻抗:120Ω±20Ω
◇ 頻帶寬度(-3dB):Δf-3dB≥2kHz
◇ 工作電壓:300~500VP-P
◇ 極限電壓≤1000VP-P
◇ 發(fā)射波束角:6O度
◇ 工作溫度:-40~+80℃
◇ 防護(hù)等級:IP65
三、模塊性能
1:使用電壓:DC5V;
2:靜態(tài)電流:小于2mA;
3:輸出信號:電平信號,高電平5V,低電平為0V;
5:感應(yīng)角度:60度;
6:探測距離:0.01 – 5.00米;
7:高精度:可達(dá)1mm
四、腳引接線說明
(腳引定義的觀察方向:探頭向下,引腳向內(nèi),從左到右)
序號 | 定義 | 說明 |
1 | 保留 | 保留 |
2 | 電源地 | GND |
3 | 信號輸出 | OUT |
4 | 信號輸入 | IN |
5 | 電源VCC | +5V |
1、 GND和VCC是電源供電引腳,模塊正5V供電;
2、 IN腳是模塊的信號輸入腳,用戶從此腳輸入控制信號,驅(qū)動模塊工作,控制信號可以從單片機(jī)的IO口輸出方波信號;
3、 OUT腳是模塊接收到超聲波后的返回信號輸出腳,此引腳步在模塊上電后輸出高電平,當(dāng)用戶從輸入腳發(fā)出驅(qū)動信號后,如果模塊接收到返回超聲波,OUT引腳即被拉低,輸出低電平;
4、 保留引腳用于功能擴(kuò)展;
五、工作原理
用戶通過從IN腳輸入40KH的方波信號,即用戶從單片機(jī)的IO口連續(xù)發(fā)出高低電平,產(chǎn)生方波,方波的個數(shù)一般為10個左右,發(fā)出后用戶啟動定時(shí)器,開始計(jì)時(shí),此時(shí),超聲波發(fā)射頭開始發(fā)出超聲波,當(dāng)發(fā)出的超聲波被前方的障礙物返射回來,返射回來的超聲波被接收探頭接收到,此時(shí),模塊的OUT引腳會產(chǎn)生一個從高電平到低電平的跳變,此時(shí),用戶要停止計(jì)時(shí),用戶通過計(jì)時(shí)的時(shí)間,根據(jù)以下公式計(jì)算測量距離:
測量距離= (時(shí)間*聲速( 340M/S ) ) / 2
六、注意事項(xiàng)
1、超聲波發(fā)射頭向外發(fā)射60度角的超聲束,因此,在探頭與被測物體之間不能有其他障礙物。
2、超聲波模塊測得的是被測物體與探頭之間的垂直距離,測量時(shí)要保持探頭正對被測物體。
3、超聲波測量會受環(huán)境風(fēng)速、溫度等的影響。
七、可能出現(xiàn)的問題
1、由于超聲波會受到被測物體不平整、反射角度、環(huán)境風(fēng)速溫度以及多次反射的影響,可能會帶來測量數(shù)據(jù)誤差增大。
2、由于超聲波有測量盲區(qū)的固有特性,因此,如果近距離測量時(shí),當(dāng)測量位置發(fā)生變化而接收到的數(shù)據(jù)不變時(shí),說明進(jìn)入了測量盲區(qū)。
3、模塊在測量遠(yuǎn)處物體時(shí),如果沒有測量數(shù)據(jù)返回,可能是超出測量范圍,或是測量角度不對。可以適當(dāng)調(diào)整測量角度。