《传感器及RFID技术应用》课件项目5.ppt

五、超声波传感器二）超声波传感器RBURFv1.1超声波传感器是机器人领域最常用的测距避障模块，可用来检测对方机器人的有无和距离。侦测距离可达3cm到340cm，传感器在有效探测范围内自动标定，无需任何人工调整就可以获得障碍物准确的距离。超声波避障模块让机器人可以像蝙蝠一样通过超声波感知周围的环境。设计好硬件后，还需要在单片机中编写一小段程序，就可以根据障碍物的距离精确的控制机器人的电机运行，从而使机器人能够轻松地避开障碍物。此模块也可用于倒车雷达控制，超声波测距等应用。工作电压：+5v工作电流：20mA工作频率：40KHz工作温度范围：－10℃～＋70℃探测有效距离：3cm～340cm探测分辨率：0.5cm探测误差：±0.5%RBURFv1.1超声波传感器的详细参数如下：灵敏度：大于1.8m外可以探测到直径2cm物体接口类型：TTL方向性侦测范围：定向式（水平/垂直）65度圆锥尺寸：120mmx115mm重量：12g项目实施一、任务分析水位指示及水满报警器，水位指示报警器可用于太阳能热水器的水位指示与控制。太阳能热水器一般都设在房屋的高处，热水器的水位在使用时不易观察，给使用者带来不便。使用该水位报警器后，可实现水箱中缺水或加水过多时自动发出声光报警。二、任务设计1.选择器件四双向模拟开关集成电路CD4066（图中S1~S4）和水位探测传感器、三极管8050，4个发光二极管，一个蜂鸣器及开关、电阻组成。CD4066内部有4个独立的能控制数字或模拟信号传送的开关。2.电路设计电路设计如图5-37所示。其工作原理为：当水箱无水时，由于180k?电阻的作用，使4个开关的控制端部为低电平，开关断开，发光二极管VL1～VL4不亮。随着水位的增加，加之水的导电性，使得IC的13脚为高电平，S1接通，VL1点亮。当水位逐渐增加时，VL2、VL3依次发光指示水位。水满时，VL4发光，显示水满。同时VT导通，B发出报警声，提示水已满。不需要报警时，断开开关SA即可。项目实施图5-37水位指示及水满报警器该水位指示报警器电路原理图：3.任务实现（1）备齐元器件和多功能电路板，进行电路装配；（2）检查电路装配无误后，加上电源电压；（3）向水箱注入不同的水量，观察VL1~VL4的状态，测量13，5，6，12引脚的输出电压；（4）接通SA开关，观察水满后VL4是否点亮，同时蜂鸣器能否发出声音。项目小结电容式位移传感器、差动电感式位移传感器和电阻应变式位移传感器，一般用于小位移的测量(几微米～几毫米)，差动变压器式位移传感器用于中等位移的测量(几毫米～100毫米左右)；电阻电位器式位移传感器适用于较大范围位移的测量，但精度不高；感应同步器、光栅、磁栅、激光位移传感器用于精密检测系统位移的测量，测量精度高(可达±1um)，量程也可大到几米。超声波传感器属于一种非接触测量，广泛应用于金属探伤，近年来在智能机器人的测距避障上也得到了大量的应用。思考练习一、简答题1.电位器式传感器一般采用什么电路，将电参量R转换为电压输出？2.电感传感器的基本原理是什么？可分成几种类型？3.电感传感器的常用的测量电路有哪些？4.电容式传感器的工作原理是什么？可分成几种类型？各有个特点？5.试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题？6.光栅主要利用光栅的什么现象，来精密得测量位移的？二、计算题1.有一个以空气为介质的变面积型平板电容式传感器，如图5-37所示，其中，两极板间距为，当动极板在原始位置上平移了后，求传感器电容量的变化及电容相对变化量。（空气的相对介电常数，真空的介电常数）图5-37变面积型平板电容式传感器思考练习2.超声波传感器在常温下如何计算测得的距离？三、阅读制作题SHARP（GP2D12）红外距离传感器SHARP红外距离传感器，用于模型或机器人制作，可以用来测量距离。实物如图5-38。图5-38SHARP红外距离传感器探测距离：10-80cm工作电压：4-5.5V标准电流消耗：33-50mA输出量：模拟量输出，输出电压和探测距离成比例1.技术参