Ultrasonik Telemetre Tasarım ve Uygulama Analizi
Bu makale, ultrasonik iletimde mesafe ve zaman arasındaki ilişkiyi kullanır ve kontrol ve veri işleme için AT89C51 tek çipli mikro bilgisayar kullanır ve iki nokta arasındaki mesafeyi ölçebilen bir ultrasonik telemetre tasarlar. Telemetre esas olarak bir ultrasonik verici devresi, bir ultrasonik alıcı devresi, tek çipli bir mikrobilgisayar kontrol devresi, bir ortam sıcaklığı algılama devresi ve bir ekran devresinden oluşur. Tasarlanan ultrasonik telemetre kullanılarak farklı mesafeler test edilerek detaylı hata analizi yapılmıştır.
Ultrasonik mesafe ölçüm mikrodenetleyici sıcaklık sensörü
Toplumun gelişmesiyle birlikte, insanlar mesafe veya uzunluk ölçümü için daha yüksek gereksinimlere sahipler. Temassız ölçümü ve nispeten yüksek hassasiyeti nedeniyle ultrasonik ölçüme giderek daha fazla dikkat edilmektedir. Bu yazıda tasarlanan ultrasonik telemetre, farklı mesafeleri test edebilir ve ayrıntılı hata analizi yapabilir.
1. Tasarım ilkesi
Ultrasonik telemetre, engellerle karşılaşıldığında geri yansıyan ultrasonik dalgaların özelliklerine dayanır. Ultrasonik verici, ultrasonik dalgaları belirli bir yönde yayar ve emisyonla aynı anda zamanlamaya başlar. Ultrasonik dalgalar havada yayılır ve yolda engellerle karşılaştığında hemen geri döner ve ultrasonik alıcı, yansıyan dalgayı aldığında hemen kesintiye uğrar ve zamanlamayı durdurur. Üretilen dalgalar yayınlandıktan sonra engellerden yansıyan yankılar sürekli olarak algılanarak, yayılan ultrasonik dalgalar ile alınan yankılar arasındaki zaman farkı T ölçülür ve ardından mesafe L hesaplanır. Temel aralık formülü: L=(△t/2)*C
nerede L - ölçülecek mesafe
T - iletilen dalga ile yansıyan dalga arasındaki zaman aralığı
C——Oda sıcaklığında 340m/s olarak alınan ultrasonik dalgaların sesin havadaki hızı
Sesin hızı belirlendikten sonra, ultrasonik dalgaların gidiş-dönüş süresi ölçülerek L elde edilebilir.
2. Ultrasonik telemetre tasarım hedefi
Ölçüm mesafesi: 5 metre içinde; iki nokta arasındaki mesafe LED aracılığıyla doğru şekilde görüntülenebilir; hata yüzde 5'ten azdır.
3. Veri ölçümü ve analizi
1. Veri ölçümü ve analizi
Gerçek ölçüm çalışmasının sınırlamaları nedeniyle, ölçüm için bir metrenin altında 30cm, 50cm, 70cm, 80cm, 90cm ve 100cm olmak üzere altı mesafe seçildi ve ölçüm verilerini elde etmek için her mesafe yedi kez sürekli olarak ölçüldü (sıcaklık: 29 derece), tabloda gösterildiği gibi. Tablodaki verilerden, ölçülen değerin genellikle gerçek değerden birkaç santimetre daha büyük olduğu, ancak sürekli ölçümün doğruluğunun nispeten yüksek olduğu görülebilir.
Ölçülen her veri seti için bir maksimum değer ve bir minimum değer çıkarılır ve ardından nihai ölçüm verileri olarak kullanılan ortalama değer hesaplanır ve son olarak karşılaştırmalı analiz gerçekleştirilir. Verilerin bu şekilde işlenmesi de belli bir bilim ve akılcılık derecesine sahiptir. Tablodaki verilerden, sıcaklık kompanzasyonu ultrasonik dalga üzerinde gerçekleştirilmesine rağmen, nispeten kısa bir mesafenin ölçümünde göreceli hata nispeten büyüktür. Özellikle 30cm ve 50cm mesafe ölçümü için göreceli hatalar sırasıyla yüzde 5 ve yüzde 4,8'e ulaştı. Ancak tüm ölçüm sonuçlarından, bu tasarımın hatası nispeten küçük ve nispeten kararlıdır. Bu tasarımın kör alanı, temel olarak tasarım gereksinimlerini karşılayan yaklaşık 22,6 cm'dir.
2. Hata analizi
Aralık hatası esas olarak aşağıdaki yönlerden gelir:
(1) Ultrasonik verici ve alıcı prob ile ölçülen nokta arasında, ölçüm mesafesinin maksimum değerini doğrudan etkileyen belirli bir açı vardır; (2) Ultrasonik yankı ses yoğunluğu, ölçülecek mesafe ile doğrudan ilişkilidir, bu nedenle gerçek ölçüm mutlaka bir yankının sıfır geçiş tetikleyicisi değildir; (3) Ham araçlar nedeniyle, gerçek ölçüm mesafesi de hatalara sahiptir. Alan ortamı girişimi, zaman tabanlı darbe frekansı vb. dahil olmak üzere ölçüm hatasını etkileyen birçok faktör vardır.
4. Uygulama Analizi
Atmosferdeki yer mesafesini ölçmek için ultrason kullanımı, ancak modern elektronik teknolojisinin gelişmesinden sonra resmen uygulanan bir teknolojidir. Ultrasonik menzil, temassız bir algılama teknolojisi olduğundan, ışıktan, ölçülen nesnenin renginden vb. etkilenmez ve zorlu ortamlarda kullanılabilir. (toz içeren gibi) belirli bir uyarlanabilirliğe sahiptir. Bu nedenle, son derece çok yönlüdür. Örneğin: topografik haritaların ölçülmesi ve haritalanması, evler, köprüler, yollar inşa edilmesi, maden kazılması, petrol kuyuları vb. yer mesafelerini ölçmek için ultrasonik dalgalar kullanılarak fotoelektrik teknolojisi kullanılarak elde edilir. Ultrasonik uzaklık ölçerlerin avantajları şunlardır: Aletin maliyeti, ışık dalgalı uzaklık ölçerlere göre daha düşüktür Düşük, işçilikten tasarruf sağlar, kullanımı kolaydır.
Gelişmiş robot teknolojisinde ultrasonik telemetreler de kullanılmaktadır. Ultrasonik kaynak, sürekli olarak çevreye ultrasonik dalgalar yayan ve aynı anda engellerden yansıyan yankıları alarak robotun kendi konumunu belirleyen ve robotu kontrol etmek için bir sensör olarak kullanan robot üzerine kuruludur. bilgisayar vb. Ultrasonik dalgaların yönlü emisyonu, iyi yönlülüğü ve yoğunluğun kolay kontrolü kolay olduğundan, uygulama değeri geniş çapta değer kazanmıştır.
Tek kelimeyle, yukarıdaki analizden görülebileceği gibi, ultrasonik ölçüm kullanmanın birçok açıdan birçok avantajı vardır. Bu nedenle, bu konunun araştırılması çok pratik ve ticari olarak değerlidir.
