Как я могу управлять и измерять выходной сигнал голого ультразвукового датчика парковки?

Я хочу использовать датчик расстояния при парковке, особенно те, которые обычно устанавливаются на бамперах автомобилей.

датчик парковки

Там всего два провода. Как я могу управлять датчиком и читать расстояние от него?
Мне особенно нужно знать, как должны выглядеть входные и выходные импульсы (напряжение/длительность).

Концептуально мне нужно отправить импульс некоторой величины и длительности, а затем измерить время до того, как сигнал будет получен обратно. Это кажется достаточно простым, чтобы сделать его с микроконтроллером 5 В и несколькими другими компонентами, но я не знаю наверняка, потому что я не могу найти много данных об этих датчиках.

На обычном сайте торгов есть следующие «данные» для этих датчиков:

  • Допустимое максимальное входное напряжение (Vp-p): 140 (40 кГц)
  • Ширина импульса: 0,5 мс
  • интервал: 20 мс
  • Время затухания: ≤1,2 мс

Входной импульс 140В? Это правильно или просто неправильный перевод? Если это правильно, я думаю, что было бы более выгодно купить драйвер для него.

Эта ссылка предполагает, что датчики в транспортных средствах выполняют «и излучение, и прием», хотя это не является подтверждением.

Обратите внимание, что у меня нет этих датчиков, и у меня нет для них вспомогательного оборудования (например, стандартной печатной платы).

Обычно они используют шину ~ 12 В, транзистор и трансформатор (или катушку индуктивности, не помню) для повышения напряжения - схему драйвера несложно отследить и продублировать, и вы можете извлечь трансформатор, прежде чем беспокоиться о его источнике. Главное, что вы упускаете из виду, это то, что приемник спроектирован так, чтобы он отличался друг от друга (и, хотя визуально они похожи, два преобразователя не являются взаимозаменяемыми без потери производительности). Если вы хотите избежать непреднамеренного подключения передатчика к детектору, создавая высокий минимальный диапазон, вам необходимо тщательно изолировать две цепи.
Вы также можете рассмотреть возможность сохранения стандартной печатной платы и синхронизации передачи и приема сигналов с вашим собственным MCU.
Я должен был упомянуть, что у меня нет собственного датчика, и у меня нет стандартной печатной платы или любого подобного оборудования.
Кроме того, похоже , что передатчик и приемник — это одно и то же устройство, так как я не могу найти в продаже устройство, помеченное как одно или другое.
Вероятно, первое, что вы должны сделать, это купить полный набор для экспериментов. Они не совсем дорогие. По моему опыту, передатчик и приемник не взаимозаменяемы - при их замене местами работает очень плохо. Обычно они просто помечены ABCD или 1234, и ожидается, что пользователь подберет соединения и установит их в соответствии с инструкциями; вам решать, как определить отдельные роли в этой схеме.
И добавить, потому что это, кажется, было приукрашено там ^^. Это всего лишь преобразователь. Как сказано в спецификациях: он хочет 40 кГц. Другой будет принимать 40 кГц в отраженном сигнале. Эти сигналы сравниваются электроникой на печатной плате, и это создает информацию о расстоянии. Без этого шага вы просто передаете 40 кГц с одной стороны автомобиля на другую.
Я добавил ссылку, в которой говорится, что в транспортных средствах используются датчики, которые обрабатывают как излучение, так и прием. Я конечно понимаю, что не "наверняка". Но, похоже, здесь есть люди, которые совершенно уверены, что это должны быть отдельные устройства.
Несмотря на то, что возможны единые датчики , изображенный на фото преобразователь относится к дешевой системе, в которой роли разделены для минимизации затрат. Большой проблемой в такой системе является остановка передатчика достаточно быстро, чтобы увидеть отражения от близлежащих объектов, а использование отдельного приемника означает, что передатчик должен только перестать мешать цепи приемника, а не полностью перестать вибрировать. Эти системы надежно стоят менее 20 долларов в комплекте, и я вижу списки по 10 долларов, пытаться разобраться без полного комплекта просто глупо.
Извините, после извлечения блока электроники из хранилища, они могут при первоначальном использовании фактически быть едиными приемо-передающими. Однако это налагает чрезвычайно большое минимальное расстояние, поскольку они ужасно звонят; мы пытались использовать их парами, чтобы уменьшить это. И была необъяснимая разница в поведении между элементами — они не были взаимозаменяемыми, а, казалось, хорошо работали только при подключении к назначенным разъемам.

Ответы (2)

Вы предложили очень интригующий вопрос. Поскольку вы не предоставили техническое описание, я позволил себе использовать свободно доступное техническое описание сопоставимого голого датчика, который можно использовать в 2-контактном режиме; То есть тот же контакт, который используется для питания, отправляет обратно расстояние до объекта.

Это модель SRF005 , и на фотографии ниже вы можете видеть, что сам датчик, помимо вспомогательного оборудования, имеет только два контакта:

Читая документацию SRF005, Picaxe дает инструкции о том, как это сделать: он просто посылает импульс 40 кГц от датчика, превращает вывод во входной вывод и измеряет время, необходимое для возврата пакета. С некоторой базовой калибровкой, которая может быть сохранена в микроконтроллере, время может быть преобразовано в расстояние и отправлено через SPI или RS232 или подобное. Смотрите обновление ниже

Это должно ответить на ваш вопрос о том, как выглядит выходной импульс: ШИМ-сигнал с частотой 40 кГц (шириной 10 мкс), и вход должен быть очень похожим , с учетом шумовых искажений.

Если вы собираетесь собрать схему самостоятельно, вам нужно будет отфильтровать шум на входе, а также уменьшить входное напряжение до уровня, приемлемого для вашего микроконтроллера.

Хотя датчик, на который я ссылался, не имеет максимума 140Vpp , на который вы ссылаетесь в своем датчике, я подозреваю, что это больше связано с обнаруживаемым расстоянием, поскольку это допустимый пик , а не номинальный уровень напряжения, я бы поэкспериментировал с разными уровнями. , начиная с 12 В и 24 В, и посмотрите, влияет ли это на расстояние. Murata, компания, упомянутая в вашей ссылке, также производит датчик с максимальной версией прямоугольной волны 20Vpp , если у вас нет прямоугольных волн 140Vpp.

Обновлять

ChrisStratton указал, что мой комментарий выше о SRF005, использующем 2-контактный режим, был ошибочным, они на самом деле «имитируют» 2-контактный режим, используя драйвер и микро.

Однако, почему это работает, по сути, этот преобразователь состоит из провода возбуждения и провода заземления. При отправке вы подаете напряжение на провод возбуждения, чтобы отправить физический сигнал, а при приеме эхо отправленного ультразвукового сигнала вызывает вибрацию преобразователя, и он генерирует напряжение на том же проводе возбуждения. Это можно сделать с помощью простой дополнительной схемы, однако TDC1000 делает всю тяжелую работу за вас:

TDC1000 с одним датчиком

Однако важно отметить, что вы не знаете наверняка, действительно ли те датчики, которые вас интересуют, являются «комбинированным использованием» или отправителем и получателем в одном корпусе. Поскольку они поставляются в упаковке по 4 штуки, вполне возможно, что 2 из них являются отправителями, а 2 — получателями, или что они действительно используются вместе. Мурата делает оба типа.

На самом деле они несопоставимы, кроме как в общем понятии. Герметичные преобразователи гораздо менее эффективны, чем негерметизированные, поэтому нужны драйверы, способные выдавать более мощный импульс. Вместо этого следует исследовать схему блока электроники, который поставляется в комплектных системах стоимостью 10–20 долларов США, из которых исходит изображенный преобразователь.
@ChrisStratton Я не говорил, что их характеристики сопоставимы, я имею в виду, что они сопоставимы в том смысле, что они могут работать одинаково только с двумя проводами.
В таком случае ваше сообщение ошибочно. Повторное использование контакта в вашей ссылке предназначено для интерфейса данных с электроникой водителя, что не имеет ничего общего с вопросом, поскольку в вопросе нет никакой электроники драйвера. Хотя каждый преобразователь имеет только два контакта, они не используются как для передачи, так и для приема, поскольку в каждой роли используются разные приемопередатчики. Даже если бы передатчик и приемник были взаимозаменяемыми (что не является тем, о чем спрашивали), они все равно в этом типе конструкции были бы отдельными экземплярами. Так что не 2 провода, а 4.
@ChrisStratton Я упустил это из виду, хороший улов; Я обновил свой ответ.

Датчик, на который вы ссылаетесь, относится к аналоговой системе, обратите внимание, что статья от 2010 года.

Наиболее распространенные гидроакустические датчики транспортных средств сегодня являются цифровыми и включают в себя электронику в корпусе датчика. Посмотрите на усилия этих ребят с более современным сенсором.

Если вы хотите использовать более старые аналоговые датчики, я предлагаю вам просто снять датчики с легко доступного HC-SR04 и попытаться управлять двумя вашими датчиками (в качестве теста, чтобы увидеть, чего можно достичь при более низком уровне сигнала Tx). ... один как Tx и один как Rx. Вам придется повысить 18 В пик-пик от HC-SR04 до 140 В пик-пик для TX, но, по крайней мере, у вас есть встроенная логика датчика и определение расстояния до первого эха.

Если вы хотите использовать только один датчик, электроника становится более сложной. Теперь вы должны быть в состоянии отправить (используя сигнал возбуждения высокого напряжения), зажимая вход вашего приемного усилителя, а затем включить канал RX с высоким коэффициентом усиления.

Электроника HC-SR04 не будет управлять ими ... это было первое, что попробовали, поскольку, очевидно, это было бы легко, если бы это было так. Кроме того, в Интернете было задокументировано, что обычная их реализация ужасна - частота фильтра полностью отключена и т. Д.
@Крис Стрэттон. Я не предполагал, что они будут управлять ими напрямую, но я использовал несколько из них, и они имеют достаточную частоту (IMO), чтобы обеспечить отправную точку. Проблема с автомобильными датчиками заключается в том, что они имеют пластиковую крышку, которая ослабляет уровни как Tx, так и Rx.
Да, они работают, как и предполагалось, но оказывается, что их приемный фильтр сильно расстроен из-за частоты их работы. Конечно, у него тоже не очень высокая добротность, поэтому он работает, несмотря на этот недостаток. Большинство людей, вероятно, интерпретируют фразу «Я предлагаю вам просто снять датчики с доступного HC-SR04 и попытаться управлять двумя вашими датчиками» как рекомендацию управлять ими напрямую, поэтому, если вы имели в виду что-то другое, вам, вероятно, следует объяснить.
@Крис Стрэттон. Я предположил, что OP нужно будет усилить сигнал Tx, не так ли? Я не предполагал, что это обязательно удовлетворит его потребности, но стоило проверить, чтобы лучше понять его сенсоры. Я бы предположил, что канал Rx будет работать без изменений, хотя расстояние, на котором он будет работать, будет существенно зависеть от мощности Tx.