Giải pháp công nghệ - Linh kiện điện tử HTPro

https://www.htpro.vn

Nguyên lý cấu tạo cảm biến siêu âm thông dụng

Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm thông dụng như HC-SR04 hay SRF-05
hc-sr04
Cảm biến siêu âm là một trong số những cảm biến được ứng dụng nhiều nhất, trong các lĩnh vực thông thường như robot, mô hình hay đến những lĩnh vực chuyên dụng như đo độ sâu, quét địa hình đáy biển, đo độ dày bê tông trong xây dựng hoặc các ứng dụng trong quân sự,... Sau đây, mình sẽ phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một trong số những cảm biến này, đó là HC-SR04.
Đầu tiên là sơ đồ nguyên lý của nó:
HC R04

Cấu tạo của nó gồm 3 phần:
1. Phần phát tín hiệu
Các đầu phát và đầu thu siêu âm là các loa gốm được chế tạo đặc biệt, hoạt động phát siêu âm có cường độ cao nhất ở một tần số nào đó ( thường là 40kHz cho các ứng dụng đo khoảng cách). Các loa này cần có nguồn tín hiệu điều khiển có điện áp cao mới phát tốt được (theo datasheet thì là ~ 30V). Chính vì vậy trong phần phát, phần đệm công suất sử dụng một con MAX232 làm nhiệm vụ đệm. Nó sẽ lấy tín hiệu từ bộ điều khiển, khuých đại biên độ lên +/-30V cung cấp cho loa gốm. 
Để tiết kiệm nguồn cho module cảm biến, phần cấp điện cho MAX232 được điều khiển thông qua một tran PNP, khi không hoạt động, bộ điều khiển sẽ làm cho tran này ngưng dẫn, hạn chế tiêu thụ dòng.
2. Phần thu tín hiệu
Khi loa gốm làm đầu thu ( loa này được chế tạo chỉ nhạy với một tần số nào đó- 40KHz)  thu được sóng siêu âm, nó sẽ phát ra một điện thế giữa hai cực. Điện thế này là rất nhỏ, vì vậy nó được đưa qua một OPAM, ở đây là TL072 ( Một số module sự dụng LM324,...). Tín hiệu này liên tục được khuých đại biên độ và cuối cùng là đưa qua một bộ so sánh, kết hợp với tín hiệu từ bộ điều khiển để đưa về bộ điều khiển thông qua một trans NPN
3. Phần xử lý, điều khiển
Phần xử lý, điều khiển thường sử dụng một vi điều khiển (PIC16F688, STC11,...) làm nhiệm vụ phát xung, xử lý tính toán thời gian từ khi phát đến khi thu được sóng siêu âm do nó phát ra nếu nhận được tín hiệu TRIG. Đến đây thì nguyên lý hoạt động thông thường của cảm biến này thì ai cũng biết rồi nhé ( cấp xung TRIG, chờ đo độ rộng xung ECHO để tính toán thời gian,....)

Tựu chung lại, với những điều mình trình bày trên, các bạn có thể tự chế cảm biến siêu âm,  làm module siêu âm đo khoảng cách lớn hơn hay như mình là chế đầu dò siêu âm đo khoảng cách dưới nước, dùng để đo độ sâu sông hồ. Xin mời xem tại đây ( cập nhật sau)
 

Tác giả bài viết: Hien_techno

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây