一、超聲波探頭
超聲波探頭又稱超聲波換能器,它是采用進口鍍膜晶片,適用于空氣介質中測距、物位檢測的電聲轉換器件。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,具有良好的時間穩定性和溫度穩定性、無退極化現象,通帶特性好,芯片與聲傳輸器件統一計算基波諧振頻率。獨創的背襯材料配方,具有良好的振動特性,使換能器有很大的頻帶寬度,發射和接收靈敏度高,以及較小的脈沖-回波持續時間,獲得了最大的等效機電耦合系數。
二、探頭主要技術參數
◇ 中心諧振頻率:40kHz±2kHz
◇ 靜態電容量: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
◇ 發射波束角:6O度
◇ 工作溫度:-40~+80℃
◇ 防護等級:IP65
三、模塊性能
1:使用電壓:DC5V;
2:靜態電流:小于2mA;
3:輸出信號:電平信號,高電平5V,低電平為0V;
5:感應角度:60度;
6:探測距離:0.01 – 5.00米;
7:高精度:可達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,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,驅動模塊工作,控制信號可以從單片機的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,當用戶從輸入腳發出驅動信號后,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,即用戶從單片機的IO口連續發出高低電平,產生方波,方波的個數一般為10個左右,發出后用戶啟動定時器,開始計時,此時,超聲波發射頭開始發出超聲波,當發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,模塊的OUT引腳會產生一個從高電平到低電平的跳變,此時,用戶要停止計時,用戶通過計時的時間,根據以下公式計算測量距離:
測量距離= (時間*聲速( 340M/S ) ) / 2
六、注意事項
1、超聲波發射頭向外發射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,測量時要保持探頭正對被測物體。
3、超聲波測量會受環境風速、溫度等的影響。
七、可能出現的問題
1、由于超聲波會受到被測物體不平整、反射角度、環境風速溫度以及多次反射的影響,可能會帶來測量數據誤差增大。
2、由于超聲波有測量盲區的固有特性,因此,如果近距離測量時,當測量位置發生變化而接收到的數據不變時,說明進入了測量盲區。
3、模塊在測量遠處物體時,如果沒有測量數據返回,可能是超出測量范圍,或是測量角度不對。可以適當調整測量角度。