基于STM32的超聲波液位測量系統

2019-06-20 06:13:00 來源:互聯網
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工作頻率:壓電晶片的共振頻率,波長越長,頻率越小,檢測距離越大但是精度會降低。
 
靈敏度:輸出功率越高,靈敏度高。
 
波束角:以傳感器中軸線延長線為軸,能量強度減少一半(-3dB)處,這個角度被稱為波束角。可以理解為超聲波的指向性。該數值越大,容易測到周圍物體
 
盲區:超聲波無法檢測到的距離值
傳感器分類:
超聲波傳感器的種類有很多,根據不同分類方法有以下幾類:以使用方法可分為收發一體型、收發分體型(收發各一只);以據結構可分為開放型、防水型、高頻型等;以使用環境可分為空氣中和水聲、固體換能器;
 
測量原理:
聲音在空氣中的速度已知,并隨溫度變化而變化,溫度與聲速的關系:V=331.3+0.607°C, 超聲波傳播時間由模塊獲得,距離就可知。高度h可由h=H-S求得
 
 
因為之前做過超聲波測量的課程設計,用的是分立元件搭起來的電路,可分為3各部分:第一個為超聲波發射電路,用555電路產生的40KHz的方波并上RC非門產生4Hz的方波,產生的波形如下(即模塊的多少秒脈沖信號)第二部分為接收電路,將收到的信號進行放大、比較在經觸發(器)電路得到返回時間波形。第三部分是功率驅動電路。詳細的波形如下圖2
 
 
 
當時對模電內容真的不是很了解,對原件的選型都不清楚的,所以大家都會用同一種電路,減少工作量嘛,當時放大器選的op37,op07應該能用,這個要兩級放大。這個調試的過程就不詳細說了,有點曲折,也是因為不太理解模擬的東西。測出來的有1m多吧,但是要求只看你的波形,不要求精度,所以就完成了。當然自己設計的模擬類的東西是效果肯定是沒有人家研究出來模塊的好,這是肯定的可能當時也就為了完成這個任務而已。也因為之前做過,比較熟悉,所以才選這個課題,,當然上面的不是畢設的作品,只是簡單的課程設計,介紹只是為了讓大家先了解了解電路,直接用模塊就不是涉及這些了。
 
回歸到正題
超聲波模塊用的是KS103這款,測量范圍大,可選擇多種量程測量和多種測量指令可返回時間和距離,模塊內含有溫度傳感器,可進行溫度補償,補償后精度最高可達到毫米級,系統穩定。使用也比較方便,該模塊由兩種接口IIC、TTL串口,可通過硬件連接選擇。
 
最簡單的是串口模式,串口發送16進制的指令,串口中斷要判斷高電位且接受完數據后要清除接收寄存器,不然容易造成接收錯誤,這個就是核心,簡單但是容易出錯。當然建議先用USB—TTL連接器電腦,用串口助手先調試,弄清楚數據類型,指令發送,最后應用在單片機上。STM32串口發送還是有個小問題,這是我后來才發現的,但不影響該作品的功能,在下個帖子我會涉及到。
 
顯示屏用的是0.91寸OLED屏,屏幕小,IIC接口,就4pin線。
 
wifi傳輸數據用的是ESP8266這個模塊,把它配置成路由器模式與單片機連接,將數據通過WIFI發送至移動終端。也是先連接到電腦。用串口助手進行AT指令調試。
 
單片機我用的是stm32F103ZET6,其實用小的芯片就夠了比如說48pin的RCT6之類的,雙串口就行了。但串口也可以,超聲波模塊就要改用IIC。
 
硬件部分就是這樣,在作品中軟件加入了按鍵選擇測量模式的功能,可選擇發送不同的測試指令。
 
成品:
畢設做的不是做的太好,也很丑,總體的測距功能是能實現的精度也夠,這個不一定用來測液面的,正常測距就可以,液面低的時候會測不準。備注下:不同物體對超聲波的反射吸收不一樣,會有一定的誤差。
 
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