傳感器原理及應(yīng)用 (2)-全文預(yù)覽
【正文】 陶瓷的聲阻抗為 107kg/m2s，而空氣的聲阻抗為 102kg/m2s。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 圖 4 高頻超聲波傳感器的構(gòu)造 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 對應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的超聲波傳感器而言，要求其精確度要達(dá)到 1mm，并且具有較強(qiáng)的超聲波輻射。諧振器呈喇叭形，目的是能有效地輻射由于振動而產(chǎn)生的超聲波，并且可以有效地使超聲波聚集在振動器的中央部位。利用這一原理，當(dāng)給由兩片壓電陶瓷或一片壓電陶瓷和一個金屬片構(gòu)成的振動器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個電信號時，就會因彎曲振動發(fā)射出超聲波。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 衰減 ? 傳播到空氣中的超聲波強(qiáng)度隨距離的變化成比例地減弱，這是因?yàn)檠苌洮F(xiàn)象所導(dǎo)致的在球形表面上的擴(kuò)散損失，也是因?yàn)榻橘|(zhì)吸收能量產(chǎn)生的吸收損失。 ? 而布、棉花、絨毛等可以吸收超聲波，因此很難利用超聲波探測到它們。 ? 正是由于這種較高的分辨率特性，才使我們有可能在進(jìn)行測量時獲得很高的精確度。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 超聲波是一種人耳無法聽到的、頻率一般超過 20kHz的聲音。 在普通轉(zhuǎn)盤計數(shù)的儀表中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構(gòu)成基于磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)的傳感器。第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 課題一 車輛里程表 ? 要求 顯示車速 顯示里程，并具有存儲功能 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn) ? 要求 該系統(tǒng)由上位機(jī)（ PC機(jī)）、下位機(jī)、傳感器模塊、無線通訊模塊、電源模塊、顯示模塊及數(shù)據(jù)存儲模塊組成。 通過檢測車輪轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)乘上車輪的周長來計算路程，霍爾元件就是一種很好的可用于檢測車輪轉(zhuǎn)數(shù)的元件。 ? 隨著信息處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的超聲波傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，如工廠自動化設(shè)備和汽車用電子設(shè)備，正在與日俱增，而且將會不斷地得到擴(kuò)展。在這種比較低的傳播速度下，波長很短，這就意味著可以獲得較高的距離和方向分辨率。 ? 金屬、木材、混凝土、玻璃、橡膠和紙等可以反射近乎 100％的超聲波，因此我們可以很容易地發(fā)現(xiàn)這些物體。因此，要精確的測量與某個物體之間的距離時，始終檢查周圍溫度是十分必要的。另一方面，當(dāng)振動壓電陶瓷時，則會產(chǎn)生一個電荷。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 開放型超聲波傳感器 圖 2 開放型超聲波傳感器的構(gòu)造 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 該復(fù)合式振動器是諧振器以及，由一個金屬片和一個壓電陶瓷片組成的雙壓電晶片元件振動器的一個結(jié)合體。底座固定在盒體的開口端，并且使用樹脂進(jìn)行覆蓋。在這種情況下，壓電陶瓷的聲阻抗與空氣的匹配就變得十分重要。這種結(jié)構(gòu)可以使超聲波傳感器在高達(dá)數(shù)百 kHz頻率的情況下，仍然能夠正常工作。同時，也用于測量與某個物體之間的距離，例如汽車的倒車傳感器?？梢岳枚嗥绽招?yīng)，檢測氣體的流速和流量。對于距物體 L的距離與發(fā)射時間 T之間的關(guān)系，用下列公式表示： L=C〃T/2 式中， C為聲音傳播速度。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 三、紅外線遙控系統(tǒng) 以一塊單片機(jī)為核心設(shè)計一個遙控器，另一塊單片機(jī)做接收系統(tǒng)，系統(tǒng)能被遙控操作。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 紅外線遙控原理及應(yīng)用 一、紅外線遙控原理 紅外線遙控系統(tǒng)分成發(fā)送端和接收端兩個部分。 鍵盤 編碼調(diào)制 信號放大 LED 光 /電放大 解調(diào) 解碼 控制器 圖 1 紅外線遙控系統(tǒng)框圖 紅外線接收模塊 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 紅外線發(fā)射器的工作方塊圖如圖 2所示。當(dāng)紅外線合成信號進(jìn)入接收模塊后，在其輸出端便可得到原先的數(shù)字控制編碼，直接可以送到單片機(jī)的 I/O口，經(jīng)單片機(jī)譯碼后，便可知道按下哪一個按鍵，而做出相應(yīng)的控制處理，進(jìn)而完成遙控的動作。 圖 3 “0”的定義 圖 4 “1”的定義 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 上述“ 0”和“ 1”組成的 42位二進(jìn)制碼經(jīng) 38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 解碼的關(guān)鍵是如何識別“ 0”和“ 1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“ 0”、“ 1”均以 ，不同的是高電平的寬度不同，“ 0”為 ,“1”為 ,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“ 0”和“ 1”。而采用單片機(jī)設(shè)計的遙控器具有編程靈活多樣、操作碼個數(shù)可隨意設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)。是 AT89C51的簡化版。 ?鍵盤 為節(jié)省端口資源，采用行列式鍵盤。即置 IDL＝ 1（ ＝ 1），當(dāng)沒有按鍵按下時單片機(jī)處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)有按鍵按下時通過中斷喚醒單片機(jī)，使之退出低功耗狀態(tài)，正常工作。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ?應(yīng)用電路 圖 6 遙控器電路圖 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ?程序設(shè)計 …… 發(fā)射
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