汽車(chē)倒車(chē)防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-08-07 05:07本頁(yè)面
【正文】 音，人耳一般都聽(tīng)不到，人把高于20kHz 的聲波稱(chēng)為超聲波。超聲波具有方向性，即傳播的能量比較集中，這一點(diǎn)與可聽(tīng)見(jiàn)的聲波不同。 超聲波測(cè)距的基本原理同聲納回聲定位法的原理是基本相同的，超聲波發(fā) 生器不斷發(fā)射出 40kHz 超聲波，并給測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖。方脈沖的寬度即為兩個(gè)短脈沖之間的時(shí)間間隔。根據(jù)測(cè)量出輸出脈沖的寬度。音速為 C= 0/ ??? 式中 γ —— 氣體的絕緣體積系數(shù)（空氣為 ） P—— 氣體的氣壓（海平面為 *108Pa） Ρ 0—— 氣體的密度（空氣為 ） 對(duì)于 1ml空氣，質(zhì)量為 m，體積為 V，密度 ρ 。在 0℃的空氣中， C0=。 確定了聲速，只要測(cè)得超聲波信號(hào)往返的時(shí)間，即可求得距離。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?這就是超聲波測(cè)距儀的機(jī)理。所以只有選取人們聽(tīng)不見(jiàn)，但又能音量強(qiáng)力的“超聲波”，這樣周?chē)娜罕姴趴裳b聾扮啞了。人們正由此點(diǎn)， 開(kāi)發(fā)出超聲波測(cè)量技術(shù)。 在空中，當(dāng)聲音鼓動(dòng)空氣而向前傳遞訊息時(shí)，遇到大小不同、軟硬不一的物體時(shí)，其會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)弱的反射聲音，而我們以高峰值接收此反彈回來(lái)的聲音，計(jì)算其反彈的時(shí)間差距，從而可了解前面物體與你的距離，由其反彈的強(qiáng)弱，得知物體的大小，此為超聲波在空中測(cè)量的應(yīng)用原理，一如在機(jī)場(chǎng)使用的雷達(dá)。超聲波距離傳感器是利用“回聲”現(xiàn)象制成汽車(chē)所用的倒車(chē)聲納系統(tǒng)，倒車(chē)時(shí)想車(chē)輛后方發(fā)射超聲波，測(cè)定超聲波遇到障礙物后 5 返回的時(shí)間，再把這一時(shí)間置換成距離再加以顯示。它的功能是判定和顯示車(chē)輛后方有無(wú)障礙物，障礙物到汽車(chē)的距離以及障礙物的位置。向車(chē)后發(fā)射的超聲波遇到障礙物返回時(shí)，測(cè)定所需的時(shí)間，根據(jù)時(shí)間與距離成正比的關(guān)系，就可以判斷車(chē)到障礙物的距離。超聲波距離傳感器和微機(jī)組件之間采用屏蔽線相連，因此消除了外部及外部傳入的干擾 . 模型的建立 超聲波測(cè)距儀原理簡(jiǎn)單，制作方便，成本比較低，但其作為高速行駛車(chē)輛上的測(cè)距傳感儀不可取，只要有兩方面的原因：一是超聲波的速度 C受外界環(huán)境變化影響 較大。二是由于超聲波能量是與距離的平方成正比而衰減的，故距離越遠(yuǎn)，反射回的超聲波越少，靈敏度下降很快，從而使得超聲波測(cè)距方式只適用于較短距離。 發(fā)射電路在發(fā)射受低頻調(diào)制的超聲波的同時(shí)，使雙穩(wěn)電路置位，此時(shí)計(jì)數(shù)器的閘門(mén) E 被打開(kāi)，時(shí)鐘信號(hào)開(kāi)始進(jìn)入計(jì)數(shù)器，而當(dāng)接收電路接收到發(fā)射波時(shí)雙穩(wěn)態(tài)電路復(fù)位，計(jì)數(shù)器閘門(mén) E 被關(guān)閉，時(shí)鐘信號(hào)被切斷，數(shù)據(jù)被鎖存，然后經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng)器在顯示器上顯示被鎖存的數(shù)據(jù)，假設(shè)聲速為 343m/s,則時(shí)鐘振蕩器的頻率為 時(shí)，即可認(rèn)為顯示器上的讀數(shù)是目標(biāo)的距離，而事實(shí)上，時(shí)鐘振蕩器的頻率只需要 ，因?yàn)槲覀円紤]到聲波來(lái)回的雙倍時(shí)間。 由低頻調(diào)制器、雙穩(wěn)回路、 40kHz 振蕩器、功率發(fā)送器及發(fā)射探頭等組成。 由接收探頭、放大電路、整形回路、雙穩(wěn)回路組成。 由近距檢測(cè)、平滑電路、觸發(fā)器及聲光報(bào)警器電路組成。 擴(kuò)展部分（虛線部分）當(dāng)電源電壓偏低時(shí)，同樣使報(bào)警電路導(dǎo)通發(fā)出聲光報(bào)警。數(shù)字顯示部分（虛線部分）由時(shí)鐘振蕩器、計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器組成。 圖 4 汽車(chē)倒車(chē)防撞測(cè)距報(bào)警器原理 工作原理 接通電源 ,40kHz 振蕩器受雙穩(wěn)回路控制，置位時(shí)開(kāi)始振蕩，同時(shí)受低頻調(diào)發(fā)射 振蕩 接收 放大 低調(diào) 濾波 雙穩(wěn) 平滑 計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘振蕩 譯碼顯示 觸發(fā) 穩(wěn)壓 生光報(bào)警 障礙物 電壓監(jiān)視 平滑 語(yǔ)音報(bào)警 電源 7 制器調(diào)制，雙穩(wěn)電路即復(fù)位， 40kHz 振蕩器停振，其間產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)制的超聲波信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后，通過(guò)發(fā)射探頭向空中輻射，遇到障礙物即反射回來(lái)（按照反射角 =入射角原則）。 另外，為了使儀器具有近距報(bào)警功能，特增設(shè)了近距 RC 平滑電路及觸發(fā)器，由 RC 電路將反射波脈沖進(jìn)行平滑，送入一觸發(fā)器，一旦達(dá)到觸發(fā)電平閥值，即使報(bào)警電路導(dǎo)通，發(fā)出聲光報(bào)警。 8 聲波 物體的振動(dòng)通過(guò)空氣的振動(dòng)進(jìn)入人耳 聲音的范圍： 300— 寬帶為 4kHz 聲速： u=342m/s （受溫度影響 T=273+t） 公式： u=（ rRT/M） 1/2 M—— 氣體摩爾質(zhì)量 R—— 摩爾氣體常數(shù) r—— 氣體摩爾熱容比 T—— 273+t 超聲波傳感器 原理：發(fā)射 —— 發(fā)射器中壓電陶瓷和諧振片組成的振子，當(dāng)交變電信號(hào)從引線加到發(fā)射器中，振子彎曲振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)錐形口發(fā)出超聲波。 稀薄大氣中的聲速： 絕熱過(guò)程：振動(dòng)非?？?，熱量來(lái)不及傳開(kāi) u=（ rp/p） 1/2 29 元件選擇清單 型號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量 備注 MA40EIS 超聲波發(fā)射器 1 MA40EIR 超聲波接收器 1 CX20216 紅外線接收模塊 1 單列，八腳 CD40106 六施密特觸發(fā)器 1 CD4013 雙 D 觸發(fā)器 1 NE555 定時(shí)器 2 LED 發(fā)光二極管 1 CA3410 運(yùn)算放大器 1 揚(yáng)聲器 1 2N4181 二極管 2 9 電阻 ， 240Ω， 620Ω，300Ω， 100Ω， 47KΩ， 22KΩ， 10KΩ（ 3）， 180KΩ，200KΩ， 30KΩ， 電位器 22KΩ， 10KΩ 電容 F（ 3）， 1000pF， F（ 4）， 330pF， 250pF， 電解電容 1μ F（ 1） , 47μ F, 100μ F, F 表 1 元件清單 具體器件參數(shù)見(jiàn)附錄。 改變到 K?時(shí)，調(diào)節(jié)范圍增大到 kHz kHz，改變滑動(dòng)觸頭則可調(diào)到 40KHz，波形見(jiàn)圖 6： 圖 6 發(fā)射信號(hào)波形（ f=） 實(shí)驗(yàn)箱上模擬在示波器上顯示出如上信號(hào)的方波，然
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