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如何DIY一个属于你的超声波测距传感器二:焊接调试(2)

供稿:工控网 2013/9/25 10:32:50

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  • 关键词: 测距 超声波 传感器 焊接 调试
  • 摘要:因为空间问题,所以有几个器件是放置在超声波收发器之下的,焊接时注意,将收发器焊的和变压器一样高即可,不要太低!两个调整增益的电阻R7、R8、一个控制余波的限流电阻R5如觉得需要自己改变,以观察效果,可焊接在反面。用于减弱余波的R6和初级的余波抑制电路两部分选择一个,建议选用初级的回波抑制电路,效果好


因为空间问题,所以有几个器件是放置在超声波收发器之下的,焊接时注意,将收发器焊的和变压器一样高即可,不要太低!
<img src="http://fs.gongkong.com/uploadfile/techarticle/import/211949w4xpg0yi0w04tl00.gif"
两个调整增益的电阻R7、R8、一个控制余波的限流电阻R5如觉得需要自己改变,以观察效果,可焊接在反面。
<img src="http://fs.gongkong.com/uploadfile/techarticle/import/21203222pyv2vrp23q62pq.gif" 用于减弱余波的R6和初级的余波抑制电路两部分选择一个,建议选用初级的回波抑制电路,效果好一些,缺点是需要程序配合,且调试时如不慎会短路导致三极管损坏。
如采用初级的余波抑制电路,建议在调试程序时将跳线器断开,调好程序后再接上。等一切就绪后如考虑传感器的可靠性,可将跳线器焊死。
<img src="http://fs.gongkong.com/uploadfile/techarticle/import/212130kle62dvvnm3m6rm3.gif" 在线路上设计了2组匹配电容,C7、C8组是为了调整发射回路已达到谐振状态的,C9、C10组是为了接收回路谐振的,需要通过测量使用的超声波收发器电容值以及相应的电感、变压器次级电感确定,因为超声波收发器的电容量差别较大,电感量也有些差异。
一般情况下将C7、C9 短路即可,C8、C10不用处理(配套器材时会给出实际的值供参考,如有需要会附上匹配电容)。
焊接完成如下图:(注意图中二极管的方向)
虽然设计是用UART作为输入、输出的接口,但由于MCU的SPI没有使用,所以在PCB上引出了(由于空间限制,比较勉强),如有特殊需要或想学习SPI的使用,也可将SPI口作为与传感器交换数据的通道:5.2 调试
调试分两步进行。首先是超声波发射部分。
先断开跳线器,检测单片机输出的波形是否正确,测量R3接MCU端的信号,保证波形的频率、占空比及脉冲的个数正确(符合你程序控制的要求,目前的程序是发送 10个脉冲):
然后测试余波减弱控制信号(如果你选择了初级余波减弱电路,并且在软件上设计了),检测R4接MCU的端子(设计欠考虑,没有留测点),注意不要短路了!最好有双通道的示波器,因为需要和发送脉冲匹配,此信号应该略延时于发送脉冲结束,我设计是约 28us(想想为什么图中是接近 44us):上述两个MCU控制调试好后,可以将跳线器接上,看一下驱动的波形和变压器次级的输出。驱动波形测量D882 的C端,也就是跳线器上。次级波形可直接检测超声波发射器两端。注意右侧的波形,峰值电压超过50V,所以你能够听到发射器发出的“啪啪”声。如果有兴趣,可以检测一下有无余波消除的差别,因为要和余波控制信号同时观察,所以用驱动信号代替输出,由于变压器的偶合作用,信号是一样的,只是幅值不同。
注意,上图中左侧余波实际上远不止388us,由于变压器的升压作用,很小的驱动信号都可以产生接收器能感受的超声波,因为收、发之间太近了!这样将使得近距离的回波淹没在余波中,导致测量范围缩小。
读者可以改变R5的数值观察一下右侧的效果的变化。
一个技巧:要想确定是否达到谐振状态,可检测没有余波抑制时的余波信号,此时的频率即为谐振频率(图中用余波抑制控制信号来指明后面的波不是由MCU产生的)。从上图可以看出谐振频率是 40kHz。
至此,超声波发送部分基本完成。

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