《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于STM32的超聲波液位測量系統(tǒng)

2019-06-22
關(guān)鍵詞: 超聲波 傳感器 RC

  工作頻率:壓電晶片的共振頻率,,波長越長,,頻率越小,檢測距離越大但是精度會降低,。

  靈敏度:輸出功率越高,,靈敏度高,。

  波束角:以傳感器中軸線延長線為軸,能量強度減少一半(-3dB)處,這個角度被稱為波束角,??梢岳斫鉃?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/超聲波" target="_blank">超聲波的指向性。該數(shù)值越大,,容易測到周圍物體

  盲區(qū):超聲波無法檢測到的距離值

  傳感器分類:

  超聲波傳感器的種類有很多,根據(jù)不同分類方法有以下幾類:以使用方法可分為收發(fā)一體型,、收發(fā)分體型(收發(fā)各一只);以據(jù)結(jié)構(gòu)可分為開放型,、防水型、高頻型等;以使用環(huán)境可分為空氣中和水聲,、固體換能器;

  測量原理:

  聲音在空氣中的速度已知,,并隨溫度變化而變化,溫度與聲速的關(guān)系:V=331.3+0.607°C,, 超聲波傳播時間由模塊獲得,,距離就可知。高度h可由h=H-S求得

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  因為之前做過超聲波測量的課程設(shè)計,,用的是分立元件搭起來的電路,,可分為3各部分:第一個為超聲波發(fā)射電路,用555電路產(chǎn)生的40KHz的方波并上RC非門產(chǎn)生4Hz的方波,,產(chǎn)生的波形如下(即模塊的多少秒脈沖信號)第二部分為接收電路,,將收到的信號進行放大、比較在經(jīng)觸發(fā)(器)電路得到返回時間波形,。第三部分是功率驅(qū)動電路,。詳細的波形如下圖2

2.png

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  當時對模電內(nèi)容真的不是很了解,對原件的選型都不清楚的,,所以大家都會用同一種電路,,減少工作量嘛,當時放大器選的op37,,op07應(yīng)該能用,,這個要兩級放大。這個調(diào)試的過程就不詳細說了,,有點曲折,,也是因為不太理解模擬的東西。測出來的有1m多吧,,但是要求只看你的波形,,不要求精度,所以就完成了,。當然自己設(shè)計的模擬類的東西是效果肯定是沒有人家研究出來模塊的好,,這是肯定的可能當時也就為了完成這個任務(wù)而已。也因為之前做過,比較熟悉,,所以才選這個課題,,,當然上面的不是畢設(shè)的作品,,只是簡單的課程設(shè)計,,介紹只是為了讓大家先了解了解電路,直接用模塊就不是涉及這些了,。

  回歸到正題

  超聲波模塊用的是KS103這款,,測量范圍大,可選擇多種量程測量和多種測量指令可返回時間和距離,,模塊內(nèi)含有溫度傳感器,,可進行溫度補償,補償后精度最高可達到毫米級,,系統(tǒng)穩(wěn)定,。使用也比較方便,該模塊由兩種接口IIC,、TTL串口,,可通過硬件連接選擇。

  最簡單的是串口模式,,串口發(fā)送16進制的指令,,串口中斷要判斷高電位且接受完數(shù)據(jù)后要清除接收寄存器,不然容易造成接收錯誤,,這個就是核心,,簡單但是容易出錯。當然建議先用USB—TTL連接器電腦,,用串口助手先調(diào)試,,弄清楚數(shù)據(jù)類型,指令發(fā)送,,最后應(yīng)用在單片機上,。STM32串口發(fā)送還是有個小問題,這是我后來才發(fā)現(xiàn)的,,但不影響該作品的功能,,在下個帖子我會涉及到。

  顯示屏用的是0.91寸OLED屏,,屏幕小,,IIC接口,就4pin線,。

  wifi傳輸數(shù)據(jù)用的是ESP8266這個模塊,,把它配置成路由器模式與單片機連接,,將數(shù)據(jù)通過WIFI發(fā)送至移動終端。也是先連接到電腦,。用串口助手進行AT指令調(diào)試,。

  單片機我用的是stm32F103ZET6,其實用小的芯片就夠了比如說48pin的RCT6之類的,,雙串口就行了,。但串口也可以,超聲波模塊就要改用IIC,。

  硬件部分就是這樣,,在作品中軟件加入了按鍵選擇測量模式的功能,可選擇發(fā)送不同的測試指令,。

  成品:

  畢設(shè)做的不是做的太好,也很丑,,總體的測距功能是能實現(xiàn)的精度也夠,,這個不一定用來測液面的,正常測距就可以,,液面低的時候會測不準,。備注下:不同物體對超聲波的反射吸收不一樣,會有一定的誤差,。


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