Báo cáo kĩ thuật đo lường và cảm biến đề tài tìm hiểu về cảm biến siêu âm hy srf05

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ….…oOo…… BÁO CÁO KĨ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Đề tài : TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN SIÊU ÂM HY-SRF05 Môn học : Kỹ thuật đo lường cảm biến Mã học phần : EMA2024E_40 Giảng viên hướng dẫn: Đinh Trần Hiệp Sinh viên thực hiện: Đào Đức Khánh – 20021148 Đặng Quang Hà – 20021120 Nguyễn Mạnh Thế – 20021190 Trương Duy Linh – 20021153 Phan Tiến Đạt – 20021111 MỤC LỤC I MỞ ĐẦU II GIỚI THIỆU Tổng quan sóng siêu âm Giới thiệu cảm biến Ưu ,nhược điểm III THÔNG TIN CỦA CẢM BIẾN 1.Ứng dụng 2.Thông số kĩ thuật 3.Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động Error! Bookmark not defined Hoạt động phát phản hồi sóng âm SRF05: Những yếu tố môi trường ảnh hưởng đến chùm sóng siêu âm 10 IV.THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM ĐO KHOẢNG CÁCH TRÊN CẢM BIẾN TRONG TỪNG TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ 12 Quy trình thiết kế thực nghiệm 12 Thực thực nghiệm 12 a Kiểm tra đặc trưng vật lý cảm biến SRF05 12 b Kiểm tra ảnh hưởng nhiệt độ đến kết đo 16 V.ỨNG DỤNG 28 1.Đặt vấn đề 28 2.Ý tưởng 28 3.Sơ đồ thuật toán 29 4.Thiết bi sử dụng hình ảnh sản phẩm 29 VI KẾT LUẬN 31 I MỞ ĐẦU Bài báo cáo đề cập đến việc nghiên cứu, thiết kế thử nghiệm hệ đo khoảng cách sóng siêu âm cảm biến siêu âm HY-SRF05 Cảm biến gồm hai khối thu phát siêu âm hoạt động theo nguyên lý thu phát siêu âm: Sóng âm từ nguồn phát gặp vật cản quay ngược trở lại khối thu sóng tiếp nhận Khoảng cách từ cảm biến đến vật cản phụ thuộc vào chênh lệch thời gian hai thời điểm phát sóng thu sóng Khoảng cách đo đạc cảm biến cho giá trị gần xác với khoảng cách thực tế với phần trăm chênh lệch đạt giá trị cao 7% Các kết thực nghiệm nhiệt độ môi trường ảnh hưởng đến kết tính tốn khoảng cách thời gian sóng truyền tỷ lệ với tốc độ truyền sóng đại lượng phụ thuộc vào nhiệt độ Hiện sóng siêu âm sử dụng rộng rãi lĩnh vực đời sống sản xuất Trong lĩnh vực công nghiệp, sóng siêu âm sử dụng kiểm tra chiều dày, độ đồng hay phát khuyết tật nằm khối vật liệu Trong lĩnh vực y học, sóng siêu âm sử dụng siêu chẩn đốn số ứng dụng khác Sóng siêu âm với đặc điểm riêng biệt sử dụng ứng dụng đo khoảng cách cách xác Trong số ứng dụng thuộc lĩnh vực điều khiển tự động, cảm biến siêu âm sử dụng để đo khoảng cách từ cảm biến đến vật cản, qua vi xử lý trung tâm có thêm thơng tin để đưa định phù hợp Nguyên lý hoạt động dựa nguyên lý thu phát sóng siêu âm: khoảng cách từ cảm biến đến vật chắn xác định vào khoảng thời gian hai thời điểm phát thu sóng siêu âm phản xạ Đây tảng cho ứng dụng đo tốc độ chuyển động, đo chiều dài vật hay cảnh báo va chạm cự ly không xa II GIỚI THIỆU Tổng quan sóng siêu âm Trong vật lý, sóng âm dao động lan truyền môi trường vật chất theo thời gian Cụ thể, trình dao động, phân tử thuộc môi trường bao quanh nhận phần lượng từ nguồn gây dao động bắt đầu lệch khỏi vị trí cân bằng; tác dụng lực liên kết đàn hồi phần tử, chúng quay trở lại vị trí cân ban đầu sau tiếp tục chuyển động theo qn tính Nói cách khác, dịch chuyển phần tử làm cho phân tử bên cạnh lệch khỏi vị trí cân thực dao động Kết tượng dao động truyền lan từ nguồn phát dao động phần tử xa Q trình lan truyền sóng sóng âm sóng điện từ hồn tồn khác nhau: truyền sóng âm thực mơi trường có xuất lực liên kết đàn hồi hay nói cách khác môi trường lan truyền môi trường vật chât đàn hồi sóng điện từ truyền chân không Căn vào tần số sóng âm phát ra, sóng âm chia làm ba loại hạ âm, sóng âm gây cảm giác âm siêu âm Sóng siêu âm sóng âm với tần số từ 16KHz trở lên nằm khả nghe tai người Giới hạn tần số sóng siêu âm thường MHz chất khí 500 MHz chất lỏng hay chất rắn Trong thực tế, sóng siêu âm chia thành sóng siêu âm tần số thấp, lượng cao (20kHz-100kHz) sóng siêu âm tần số cao, lượng thấp (2MHz-10MHz) Giới thiệu cảm biến SRF05 bước phát triển từ SRF04, thiết kế để làm tăng tính linh hoạt, tăng phạm vi, ngồi cịn giảm bớt chi phí Do đó, SRF05 hồn tồn tương thích với SRF04.Khoảng cách tăng từ mét đến mét Một chế độ hoạt động (buộc chân chế độ xuống đất) cho phép SRF05 sử dụng chân cho kích hoạt phản hồi, tiết kiệm giá trị chân điều khiển Khi chân chế độ không kết nối, SRF05 hoạt động riêng biệt chân kích hoạt và chân hồi tiếp, SRF04 SRF05 bao gồm thời gian trễ trước xung phản hồi để mang lại điều khiển chậm chẳng hạn điều khiển thời gian Stamps Picaxe để thực xung lệnh Ưu ,nhược điểm -Ưu điểm: kích thước nhỏ gọn; khả kết nối dễ dàng với MCU (Arduino, DSP, AVR, PIC, ARM…) -Nhược điểm: có độ nhiễu lớn khoảng cách đo từ cm > 450cmm III THÔNG TIN CỦA CẢM BIẾN 1.Ứng dụng Dùng đo khoảng cách, đo mực chất lỏng, robot dò đường,phát vết đứt gãy dây cáp 2.Thông số kĩ thuật - Điện áp vào: 5V - Dòng tiêu thụ : < 2mA - Tín hiệu đầu ra: xung HIGH(5V) LOW(0V) - Khoảng cách phát : 2cm – 450cm - Sai số : ± 0.3cm - Kích thước: 20*45*15mm - Góc cảm biến :