[课程与套件] 第五课时 传感器 征服一款陌生的传感器

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版主大禹治水
2018-3-22 16:27:03 显示全部楼层

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本帖最后由 大禹治水 于 2018-3-29 20:18 编辑

在我们的书本中详细提到了4种传感器,分别是:光电传感器,光电编码器,磁传感器和惯性传感器。那如果我们需要使用一些新的传感器该怎么下手呢?下面来试一试,一步一步地学习使用一个新的传感器。


这次,我们选择非常常用的测距传感器——超声波传感器。

111.png


在学习传感器之前我们一定先要找到一种应用场合,不然没办法实践,学到手的知识也无用武之地。超声波传感器是一个可以测量距离的传感器,其可以应用在机器人避障和测距中。

首先拿到传感器需要观察他的外形,因为我们在使用的时候肯定需要涉及到传感器的安装。我们可以看到在超声波传感器上有两个圆柱体结构,我们可以上网查阅资料,这个就是超声波的发射器和接收器。


222.jpg

超声波测距原理是在超声波发射装置发出超声波,根据接收器接到超声波时的时间差测量距离。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。(超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2

所以我们在安装超声波传感器的时候千万不能挡住前面的发射和接收器。

在观察,我们发现超声波传感器有4根金属引脚,这个大家肯定不陌生,这就是电信号传输的接口,我们需要知道他们的含义才能用控制器读取信号,如下图:

333.png

VccGnd是供电引脚,因为任何电子设备都需要供电,至于需要多高电压供电则是我们需要去了解的。
另外两个引脚分别是控制端和接收端,我们必须要了解这两个引脚的作用。我们需要查询它的使用手册。

444.png
    l  采用IO触发测距,给至少10us的高电平信号,实际40-50uS效果好。(控制端)
    l  模块自动发送8个40khz的方波。
    l  有信号返回,通过IO输出一高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。(接收端)
    l  测试距离 = (高电平时间*声速(340M/S))/2。

也就是说,我们通过控制引脚启动超声波传感器,再测量接收端信号的宽度就可以达到测量距离的效果。我们需要使用到控制器的IO输出引脚,定时器,IO输入引脚。

了解完使用方法,我们需要研究传感器的物理特性,如:
    l  宽电压工作:3V-5.5V
    l  探测距离:
        5V:   2cm – 450cm
        3.3V: 2cm – 400cm  
    l  探测角度:<15°
    l  采用工业级MCU,工作温度:-20℃ --  80℃
    l  此模块不宜带电连接,如果要带电连接,则先让模块的Gnd端先连接。否则会影响模块工作。
    l  测距时,被测物体的面积不少于0.5平方米且要尽量平整。否则会影响测试结果。
    l  如果测试面不是很规则或则测试远距离物体时,可采用多次测量的方法来校正。

这样我们就知道,我们的供电电压是多少,信号引脚应该怎么使用,固定和使用时应该注意什么,这样再加上实践,我们就能很快地学习一款新的传感器了。
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