Nákvæm hönnun rafrænna hringrás til að mæla fjarlægð með ómskoðun

- Mar 22, 2019-

Í sjálfstætt gangandi vélmenniskerfinu, til þess að ganga í óþekktum og óvissum kringumstæðum, verður vélmenni að safna rauntíma umhverfisupplýsingum til að koma í veg fyrir hindranir og sigla, sem verður að treysta á skynjarakerfið sem getur búið til umhverfisupplifun. Skynjarar eins og sjón, innrauða, leysir og ultrasonic eru mikið notaðar í gangandi vélmenni. Vegna einföldrar búnaðar þess, ódýrt verð, lítill stærð, einföld hönnun, auðvelt að ná í rauntíma eftirlit, og hægt er að uppfylla kröfur iðnaðarumsóknar í mælikvarða og mæla nákvæmni, hefur ultrasonic-aðferðin verið notuð mikið. Vélmenniinn sem kynntur er í þessari grein samþykkir þríhliða ultrasonic range kerfi, sem getur veitt upplýsingar um fjarlægð vélmenni til að viðurkenna framan, vinstri og hægri umhverfi hreyfingarinnar.




Meginreglan um ultrasonic svið




Innri hluti ultrasonic rafallinn samanstendur af tveimur piezoelectric plötum og resonant plata. Þegar ytri púlsmerkið er beitt við tvo pólana og tíðni þess er jöfn náttúrulegum sveiflu tíðni piezoelectric wafer, verður piezoelectric wafer resonate og keyra resonant diskinn að titra, og þá verður ultrasonic bylgja. Hins vegar, ef það er ekki utanaðkomandi spennu milli tveggja pólverja, þegar resonant plata fær ultrasonic bylgju, verður það ultrasonic móttakara. Ómskoðun hefur yfirleitt tvær aðferðir: 1. Taktu meðalspenna af framleiðslulotu, sem er í réttu hlutfalli við fjarlægðina, og mæla fjarlægðina með því að mæla spennuna; 2. Mælið breidd framleiðslulotans, það er tímalínan t á milli sendis og móttöku ómskoðun og fá fjarlægðina með því að mæla fjarlægðina S = V t? 2. Vegna þess að hraði V ómskoðun tengist hitastigi, ef hitastigið breytist verulega. Það ætti að leiðrétta með hita bætur.




Önnur aðferðin er notuð í þessu mælikerfi. Vegna þess að mælingarnákvæmni er ekki sérstaklega mikil má telja að hitastigið sé í grundvallaratriðum óbreytt. Þetta kerfi tekur PIC16F877 sem kjarnann sinn, gerir sér grein fyrir rauntíma stjórn á útlimum hringrás í gegnum hugbúnaðarforritun og veitir merki sem þarf af útlægum hringrásum, þar á meðal tíðni titringsmerki og gagnaflutningsmerki, þannig að einfalda útlæga hringrásina og hefur góða ígræðslu. Loka skýringarmynd kerfisins vélbúnaður hringrás er sýnd.






Block skýringarmynd af vélbúnaður vélbúnaður hringrás




Vegna þess að kerfið þarf aðeins að vita hvort það eru hindranir fyrir framan, vinstri og hægri af vélinni, en ekki ákveðin fjarlægð milli hindrana og vélknúinnar, svo það þarf ekki að sýna hringrás, þarf aðeins að stilla fjarlægðarmörk, þannig að þegar fjarlægðin milli hindrunarinnar og vélknúinn nær ákveðnu gildi, stýrir einföld tölva tölvunnar vélknúinn vél til að stöðva, sem hægt er að veruleika með hugbúnaðarforritun.





Ómskoðun sendihringrás




PIC16F877 er kjarni ultrasonic sendandi hringrás. Þegar MCU er á valdi myndar MCU 40 kHz ultrasonic merki frá RA0 tengi. En á þessum tíma getur merkiið ekki komist inn í magnari hringrásina í gegnum hliðið til að gera ultrasonic emitter geisla ómskoðun. Aðeins þegar skiptirinn S1 er lokaður sendir útvarpsmerki frá RA1-tengi. Tíðni merkisins er 4 kHz og tímamælirinn TM innan MCU er virkur. R1, byrjaðu að telja. Í hvert skipti sem götunarmerkið sendir tímabil af bylgjulögun, mun ómskoðunin gefa frá sér 10 heila bylgjulög, sem hægt er að draga úr tíðni þeirra. Tímalengd ómskoðun er 1 (40 kHz) = 01025 ms, en tímasetning merki 1 er (4 kHz) = 0125 Ms. Að lokum er fjarlægðin milli hindrunar og hreyfanlegs vélbúnaðar reiknuð samkvæmt s = vt2. Þegar ultrasonic móttakari fær endurspeglast ultrasonic bylgju, stoppar borðið að telja, og tíminn t er hægt að reikna út með því að telja borðið og tímabilið á hliðarmerkinu. RA2-tengi er tengdur við ræsir, RS-aftari getur sjálfkrafa stjórnað losun og stöðvun ómskoðun. Kringrás þessa kerfis felur einnig í sér handvirka endurstilla hringrás, sem er stjórnað af MCL pinna pinna S2, og hringrás skýringarmynd ultrasonic sending er sýnd.






Ómskoðun úthlutunarhnappur




Gated Circuit (RS Trigger)




Til þess að átta sig á sjálfvirkri stjórn á sendingu og móttöku ultrasonic bylgju, verður að stjórna hringrásinni bætt við hringrásina. Tíðni hliðstýrismerkisins er 4 kHz. Ef framleiðsla púls er notuð sem hlið merki og púls af þekktu tíðni fc fer í gegnum hliðið, þá er t = NTc, þar sem Tc er tímabilið sem þekktur púls og N er fjöldi púlsa. Gating hringrás samanstendur af RS flip-flops, sem endurstilla þegar inntak R = 1 (S = 0), þ.e. framleiðsla Q = 0, og stillt þegar R = 0 (S = 1), þ.e. Q = 1. RS flip-flop er tengdur við RA2 tengið á einföldum tölvu.





Ómskoðun magnari hringrás




Ómskoðun magnari hringrás samanstendur af triodes og svo framvegis. Vegna þess að einn flís tölva RA-höfnin hefur aðeins uppdráttarafl frá 20 mA að 25 mA að hámarki og ultrasonic sendandi þarf að minnsta kosti 60 mA að lágmarki, er fyrsti raforkunar hringrás bætt við fyrir utan hurðina til að magna núverandi til að ljúka sending ómskoðun. Sjá sending hringrás ultrasonic mögnun.






Ómskoðun móttekið og magnari hringrás




Vegna þess að ultrasonic merki móttekin af ultrasonic móttakara er mjög veik, þarf ultrasonic móttökutæki hringrás eftir það. Hringrásin tekur við tveimur samþættum aðgerðartækjum, sem eru hönnuð sem tvö stig og tvö stig eru innspýting í fasa. Vegna þess að spenna mælingarstuðullinn í fasa inntaki er 1 + RfR, er mælingarstuðull hvers stigs 10 og mögnunarþáttur tveggja stigs er næstum 100 sinnum. Þannig má auðveldlega greina inntakssniðið með síðari hringrásum. Samþættur rekstrar magnari er knúinn af tvöföldum aflgjafa. Örbylgju móttakandi magnari hringrás er sýnd á mynd 4.






Mynd 4. Hringrás skýringarmynd af ultrasonic móttöku og magna




Signal sía hringrás




Hljóðbylgjan frá merkjunarmælingarrásinni hefur nokkrar truflanir. Til að fjarlægja truflunarmerkið þarf að sía hringrás. Merkjasíunarrásin notar bandrásarsíunarrás, sem hefur miðstöðartíðni 40 kHz, bandbreidd 2 kHz og samanburðarlyfi sem samanstendur af núllkrossi til að umbreyta framleiðsluljósinu í ferningbylgju merki. Merkjasíunarrásin er sýnd á mynd 5.






Mynd 5 Merkjasía hringrás skýringarmynd




Signal mótun hringrás




Leiðin út úr merki síu hringrás