DIY一個(gè)新模塊讓你擴(kuò)大測(cè)量范圍

國(guó)外很出名的DIY手工制作網(wǎng)站Instructable近日新發(fā)布了一個(gè)DIY：利用常見(jiàn)的HC-SR04超聲波模塊來(lái)擴(kuò)大測(cè)量范圍。

范圍的擴(kuò)大是建立在傳感器模塊視線范圍縮小的基礎(chǔ)上的，通過(guò)對(duì)拋物面使用反饋元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。HC-SR04 模塊未做任何改動(dòng)，但是，外部添加了一個(gè)消隱電路，用來(lái)忽略反饋元件到拋物面的反射。

此制作中，HC-SR04連接至Arduino Uno便于在標(biāo)準(zhǔn)PC1602 LCD（16X2）顯示器顯示所測(cè)量的距離，距離還可以通過(guò)USB接口發(fā)送至串行鏈路。對(duì)于室外實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以通過(guò)使用移動(dòng)電源的USB連接器供電。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，最大距離可達(dá)到9.24米。

Step 1： 拋物面反射鏡

所述HC SR04超聲波傳感器的規(guī)格默認(rèn)15度的測(cè)定角度。當(dāng)饋電元件用于拋物面時(shí)，盤(pán)能被完全照亮它需要被放置在從盤(pán)足夠的距離。淺盤(pán)是必需的，以便與焦距相匹配。

這里把直徑寬250mm、深度16mm的炒鍋用來(lái)做拋物面，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算為聲音在空氣中在40 kHz表明24.4cm的焦距和2.31度的FOV/波束寬度。FOV/波束寬度從15度至2.3度的下降趨勢(shì)用來(lái)提供增加的測(cè)量范圍。

油鍋手柄裝置被改裝：鋁管纏繞在手柄托架，以形成支撐梁。所述HC SR04傳感器被固定在沿著拋物面的直徑24厘米的距離的中心線。

Step 2： 消隱電路的必要性

當(dāng)一個(gè)狹窄的正向脈沖觸發(fā)時(shí)，HC-SR04傳感器會(huì)輸出正向回波脈沖。在正常運(yùn)行中，回聲脈沖的寬度是正比于所需的40kHz的脈沖列的到往復(fù)距離到反射對(duì)象的時(shí)間。

空氣中330m/s的的標(biāo)稱聲速中一個(gè)1毫秒脈沖寬度對(duì)應(yīng)于一定范圍的16.5cm和33cm的雙向行進(jìn)。因此具有24cm的輸送距離的距離將對(duì)應(yīng)于1.45ms或1450us。需不需要提供消隱電路忽略此較短的距離從拋物面到反射對(duì)象距離越長(zhǎng)，不能確定。

顯示的消隱電路內(nèi)置了三個(gè)單穩(wěn)多諧振蕩器電路，施密特反相門(mén)。消隱電路的輸出拉對(duì)應(yīng)于高信號(hào)的要求的檢測(cè)閾值低至2.5ms，使得40cm的距離被忽略。

此值介于24 mm與48cm之間，使從饋電點(diǎn)的前部的最小距離可以被測(cè)量。

沒(méi)有消隱電路的情況下，電路上距離會(huì)顯示是23cm。

Step 3： 關(guān)于修改HC-SR04的消隱

研究HC-SR04的電路后，觀察到從OTP控制器的引腳9的閾值信號(hào)通過(guò)75kΩ的電阻連接到針腳2 LM324 U2A。

然而，當(dāng)與實(shí)際HC-SR04硬件相比較之后，我們發(fā)現(xiàn)，LM324被標(biāo)記為U1。

附加消隱電路的第消隱輸出被連接到針腳2 U2A的具體根據(jù)電路圖和引腳2 U1的按照硬件。

通常有4個(gè)連接到HC-SR04：： Vcc，觸發(fā)，Echo和GND，標(biāo)志著空白的附加導(dǎo)線現(xiàn)在加入第五根連接導(dǎo)線。

Step 4： 基于Arduino的面包板和原理圖

該Fritzing圖顯示了面包板和原理圖整個(gè)系統(tǒng)：超聲波傳感器和LCD是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求連接的，并且做好了記錄；原型電路板接線上穿孔的電路板，預(yù)估屏蔽Arduino Uno；LCD顯示屏連接到電路板的頂部；對(duì)于室外實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是通過(guò)USB接口使用的是移動(dòng)電源供電。

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