遥控遥测技术实验

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遥测遥控技术

遥测遥控技术

遥测:
将对象参量的近距离测量值传输至远距离的测量站来实现远距离测量的技术。

遥测是利用传感技术、通信技术和数据处理技术的一门综合性技术。

遥测主要用于集中检测分散的或难以接近的被测对象,如被测对象距离遥远,所处环境恶劣,或处于高速运动状态。

遥测在国民经济、科学研究和军事技术等方面得到广泛应用。

利用遥测可以实现集中监测,提高自动化水平,提高劳动生产率,改善劳动条件,提高调度质量。

遥测为科学研究提供了一种重要的测试手段,使原来难以进行实测的研究项目,取得重要的动态性能数据。

实际遥测系统包括有传感器、通信设备和数据处理设备。

传感技术和信号传输技术是遥测的两项关键技术。

传感器的精度、响应速度和可靠性以及通信系统的传输速度和抗干扰能力等决定了遥测系统的性能。

现代遥测系统广泛应用高精度的传感器、数字通信和电子计算机等先进设备。

最先进的遥测系统则是航空航天遥测系统。

遥测系统也可以看作是一类特殊的通信系统。

因此遥测常按信号传输方式来进行分类。

如有线遥测和无线遥测,时分遥测和频分遥测,模拟遥测和数字遥测,实时遥测和循环遥测等。

遥控:
通过通信媒体对远距离被控对象进行控制的技术。

由操作装置、编码装置、发送装置、信道、接收装置、译码装置和执行机构等组成。

按信道介质,分有线遥控、无线遥控和光遥控;按操纵信号的传输方式,分单通道遥控和多通道遥控等。

被控对象按分布位置,分集中型的(如工厂、电站等)和分散型的(如传输线等)。

遥测遥控数据测试系统的研究与应用

遥测遥控数据测试系统的研究与应用
查 找 并 排 除故 障 , 时 分 析 和解 决 问题 , 保 遥 测 遥 控 装 备 数 据 传 输 的 正 常 。 及 确 关键 词 遥 测 遥 控 ; 据 传 输 ; 据采 集 数 数
中 图分 类 号 V 5. 56 1 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 10 —3 0 (0 7 0 0 3 —0 0 3 16 2 0 )4— 0 1 3
F N u ,H N a—ag L h —u ,I i E G Jn Z A G H ii ,I ug o L n jn S J
( 4 n I , u d oL o i 2 0 1 C i )  ̄9 1u io M H l a i n g 15 0 , hn t fP u a n a
没 有 专 门 测试 设 备 的 情 况 下 , 寻找 、 查 故 障 比较 困 难 , 位 不 准 确 、 析 原 因 不 准 现 象 时 有 发 生 , 耗 费 大 量 人 力 和 物 力 , 排 定 分 且 排
故 周 期 长 , 响 试 验 任 务 的顺 利 进 行 。 同 时 , 影 目前 靶 场 没 有 专 门 测 试 遥 测 和 遥 控 数 据 传 输 的 系 统 , 了适 应 未 来 导 弹 试 验 任 为 务 的需 要 , 必 要 研 制 能 够 测 试 遥 测 遥控 装 备 外 测 、 测 和 遥 控 为 一 体 的综 合 测 试 系 统 , 够 及 时 对 各 种 数 据 传 输 进 行 检 测 , 有 遥 能
Re e r h a d Ap l a i n o lm e r n l c n r l s a c n p i to f Te e t y a d Tee o t o c Da a Co m u i a o s n y t m t m n c t n Te t g S se i i

某小型无人机无线电遥控遥测系统实现

某小型无人机无线电遥控遥测系统实现

4 3 遥测 显示 软件 程序 设计 .
遥测显示系统的任务是 由遥测显示软件把接
收 到的遥 测数 据 实 时 显示 出来 , 把 这 些 数 据 存 并 盘 , 可进 行 打 印 和 回 放 。因 此 遥 测 显 示 软件 的 还 设计按 照其 功 能分 为 数 据 接 收 部 分 、 时 显 示 部 实 分和数 据保存 、 印及 回放 部分 。 打 43 1数据 接 收部分 的实 现 .. 接 收遥测 数据 是 通过 开 发 的 Widw 应 用 程 nos
b 1 个信道中部分或全部信道频率的设置 .6 C使用信道号 . d 空中数据传输 速率 . e地址参 数的设 置 . F C各 型 号 的 数 传 电 台 的 初 始 化 参 数 设 置 方 法 之 一 是 采 用 D MO 软 件 设 置 。 将 D MO E E 软 件安装 到 Wi o s 作 系统的计算机上 , n w操 d 用 电缆将计算机 串 口与电 台相连 , 动 D M 启 E O程 序进行设置操作 即可完 成参数设 置工作 ; 方法 二是用户将 电台的设置命令 嵌人用户开发 的应 用 程 序 中 , 系 统 启 动 时 自动 完 成 对 电 台 的设 在 置 , 可 在应 用 程序 工作 过 程 中 , 据需 要 改 变 也 根 电 台的设 置 。


图3 F 2 1B无线数传电台电路原理图 C- 0/
是初始化模块、 编码发送模块和遥测数据接收模 块。其中初始化模块实现对串I的设置, : 1 包括串口 选择、 串口波特率、 起始位、 停止位、 校验位及对定时 器的设置。编码发送模块实现对查询出的串 口接 收数据进行 编 码 以及把 编码 发送 出去。遥 测数 据 接收模块实现遥测信号的接收和解码, 并发送至工

地面测控接收站的智能化遥测与遥控技术

地面测控接收站的智能化遥测与遥控技术

地面测控接收站的智能化遥测与遥控技术智能化遥测与遥控技术是地面测控接收站的重要组成部分,它为航天器的监测与控制提供了可靠的手段。

本文将介绍地面测控接收站的智能化遥测与遥控技术的基本概念,工作原理以及在航天领域的应用。

智能化遥测与遥控技术是指利用信息技术手段,将传感器获取的信息通过网络传输到地面控制中心,并实现远程控制航天器的技术。

在地面测控接收站的应用中,智能化遥测与遥控技术可以实现对航天器的姿态、状态、能耗等参数的实时监测,并能够及时响应并处理异常情况。

智能化遥测与遥控技术的工作原理主要包括遥测数据获取、数据传输和数据处理三个步骤。

首先,地面测控接收站通过传感器采集航天器的各种参数信息,如温度、压力、速度等。

然后,通过卫星链路或者无线网络将这些数据传输到地面控制中心。

最后,地面控制中心对接收到的数据进行分析处理,并根据需要发送控制指令给航天器。

地面测控接收站的智能化遥测与遥控技术在航天领域有着广泛的应用。

首先,它可以实时监测航天器的运行状态,包括姿态控制、轨道偏差、动力系统工作状态等。

这些数据对航天器的运行安全至关重要,通过智能化遥测与遥控技术可以及时探测并处理潜在的故障问题,确保航天任务的成功实施。

其次,智能化遥测与遥控技术还可以实现对航天器的遥控。

在地面测控接收站通过接收卫星链路传输过来的数据,地面控制中心可以对航天器进行控制操作,如调整航天器的姿态、改变轨道等。

这种远程控制的方式极大地提高了人们对航天器的操纵灵活性和效率,使航天任务更加安全高效。

此外,地面测控接收站的智能化遥测与遥控技术还可以为航天器的维修和更新提供支持。

通过对航天器的实时监测,可以及时发现并解决潜在的故障,保证航天器的正常运行。

同时,还可以通过远程控制技术更新航天器的软件、固件等,提升其性能和功能,满足不断发展的航天需求。

然而,地面测控接收站的智能化遥测与遥控技术也面临着一些挑战。

首先,由于航天器的遥测数据量庞大,对数据的实时性和准确性要求也很高。

四遥实验报告

四遥实验报告

遥测(遥测信息):远程测量。

采集并传送运行参数,包括各种电气量(线路上的电压、电流、功率等量值)和负荷潮流等。

遥信(遥信信息):远程信号。

采集并传送各种保护和开关量信息。

遥控(遥控信息):远程控制。

接受并执行遥控命令,主要是分合闸,对远程的一些开关控制设备进行远程控制。

遥调(遥调信息):远程调节。

接受并执行遥调命令,对远程的控制量设备进行远程调试,如调节发电机输出功率。

放射功能:遥测(遥测信息):远程测量。

采集并传送运行参数,包括各种电气量(线路上的电压、电流、功率等量值)和负荷潮流等。

遥信(遥信信息):远程信号。

采集并传送各种保护和开关量信息。

遥控(遥控信息):远程控制。

接受并执行遥控命令,主要是分合闸,对远程的一些开关控制设备进行远程控制。

遥调(遥调信息):远程调节。

接受并执行遥调命令,对远程的控制量设备进行远程调试,如调节发电机输出功率。

// 远动终端(RTU)与主站配合可以实现四遥功能:1)遥测:采集并传送电力系统运行的实时参数2)遥信:采集并传送电力系统中继电保护的动作信息、断路器的状态信息等3)遥控:从调度中心发出改变运行设备状况的命令4)遥调:从调度中心发出命令实现远方调整发电厂或变电站的运行参数// 含义作用遥信遥测遥控遥调四大概念介绍关于四遥功能即遥信( YX) , 遥测( YC) , 遥控( YK) 和遥调( YT) 的概念四遥功能:四遥功能即遥信( YX) , 遥测( YC) , 遥控( YK) 和遥调( YT) .遥信:要求采用无源接点方式,即某一路遥信量的输入应是一对继电器的触点,或者是闭合,或者是断开。

通过遥信端子板将继电器触点的闭合或断开转换成为低电平或高电平信号送入RTU 的YX 模块。

遥信功能通常用于测量下列信号,开关的位置信号、变压器内部故障综合信号、保护装置的动作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信号。

自动调节装置的运行状态信号和其它可提供继电器方式输出的信号;事故总信号及装置主电源停电信号等。

无人机无线遥测遥控信息收发技术研究

无人机无线遥测遥控信息收发技术研究

无人机无线遥测遥控信息收发技术研究无人机作为一种可远程操作的飞行器,已经广泛应用于军事、民用等领域。

然而,无人机的遥测遥控信息传输技术一直是研究的热点之一。

本文将对无人机无线遥测遥控信息收发技术进行研究。

首先,无人机的无线遥测技术是指通过无线信号将无人机的各种传感器数据传输到地面站,以便对无人机的状态进行监测和控制。

无线遥测技术的关键在于数据的高效传输和可靠接收。

传输方面,可以采用调制解调技术、频率调制技术等,通过合适的信道选择和编码方式,提高数据传输的速率和可靠性。

接收方面,可以使用多天线接收技术和信号处理技术,提高接收机对弱信号的灵敏度和抗干扰能力。

其次,无人机的无线遥控技术是指通过无线信号将地面站的指令传输到无人机上,以实现无人机的远程操控。

无线遥控技术的关键在于指令的精确传输和实时响应。

传输方面,可以采用数字调制技术和差分编码技术,通过合适的帧结构和纠错码,提高指令传输的准确性和稳定性。

响应方面,可以使用快速信号处理技术和控制算法,提高无人机对指令的实时响应能力和飞行控制精度。

此外,无人机的无线遥测遥控信息收发技术还需要考虑无线信号的传输距离和抗干扰能力。

传输距离方面,可以采用增加发射功率、优化天线设计和改进信号传播模型等技术手段,扩大无人机与地面站之间的通信范围。

抗干扰能力方面,可以采用频率跳变技术、自适应调制技术和信号处理算法等,提高无人机系统对外界干扰的抵抗能力。

综上所述,无人机无线遥测遥控信息收发技术的研究是为了提高无人机的飞行安全性和操作效率。

通过对传输技术、接收技术和抗干扰技术的研究,可以进一步完善无人机系统的通信能力和控制能力,推动无人机技术的发展和应用。

未来,我们可以进一步探索新的无线遥测遥控技术,如基于人工智能和机器学习的无线通信技术,为无人机的智能化和自主化提供支持,促进无人机技术的不断创新和突破。

遥测遥控03

遥测遥控03

对于机载雷达共同的要求是体积小、重量轻、工作可靠性 高。
雷达的工作频率和整个电磁波频谱示于图1.6, 实际上绝大 部分雷达工作于200 MHz至10 000MHz频段。由于70年代中制 成能产生毫米波的大功率管, 毫米波雷达已获得试制和应用。
目前在雷达技术领域里常用频段的名称,用L、S、C、X等 英文字母来命名。这是在第二次世界大战中一些国家为了保密 而采用的, 以后就一直延用下来, 我国也经常采用。
Pr

Ae S2

PtGAe (4 )2 R4
当接收到的回波功率Pr等于最小可检测信号Smin时, 雷达达到其 最大作用距离Rmax, 超过这个距离后, 就不能有效地检测到目标。
1Ae
(4π )2 Sm
in

1.2 雷达的基本组成
天线
发射机 高放
1. 目标斜距的测量
雷达工作时, 发射机经天线向空间发射一串重复周期一定 的高频脉冲。如果在电磁波传播的途径上有目标存在, 那么雷 达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返 于雷达与目标之间, 它将滞后于发射脉冲一个时间tr, 如图1.3所 示。 我们知道电磁波的能量是以光速传播的, 设目标的距离为 R, 则传播的距离等于光速乘上时间间隔, 即
设雷达发射机功率为Pt,当用各向均匀辐射的天线发射时,
距雷达R远处任一点的功率密度 S1' 等于功率被假想的球面积
4πR2所除, 即
S1'

Pt
4R2
实际雷达总是使用定向天线将发射机功率集中辐射于某些方向
上。天线增益G用来表示相对于各向同性天线, 实际天线在辐射 方向上功率增加的倍数。 因此当发射天线增益为G时, 距雷达R

电力系统中的遥测遥控技术

电力系统中的遥测遥控技术

电力系统中的遥测遥控技术随着电力系统的发展,遥测遥控技术已经成为现代电力系统的一个重要部分。

遥测遥控技术指的是利用现代通信技术,将电力系统中的重要参数、状态信息和控制信号等远程传输到控制中心,实现远程监控和控制。

这项技术在提高电力系统运行效率、优化电力系统调度、提高电力系统安全性方面具有重要的作用。

遥测技术是指远程测量电力系统中的各个设备参数、电路参数、负荷参数等信息。

这些信息包括电压、电流、功率、频率、温度、湿度、气压等,是电力系统运行过程中必不可少的参考参数。

同时,这些参数也是电力系统调度控制中心制定和实施调度措施的重要依据。

通过遥测技术,控制中心可以实时了解电力系统的运行状态,及时做出调度决策,为电力系统运行提供更为准确的信息支持。

遥控技术则是指控制中心通过远程操作,对电力系统中各个设备进行调节、控制,包括打开、关闭、调整设备的运行状态、调整负荷、切换电源等。

通过遥控技术,控制中心可以对电力系统进行实时、精准的控制,保证电力系统的稳定运行。

除了遥测技术和遥控技术,电力系统中还有一项重要的遥信技术。

遥信技术指的是将电力系统中各个设备的开关状态、故障情况等信息传输到控制中心,供调度员进行判断和决策。

通过遥信技术,控制中心可以及时了解电力系统的故障情况,快速做出应对措施,保证电力系统的安全运行。

需要注意的是,遥测遥控技术在应用中存在着一定的技术难点。

首先,遥测遥控技术需要在电力系统中大量的设备中安装传感器、通信设备及控制器等,使电力系统变得更加复杂,安全性也成为一个重要问题。

其次,电力系统的运行状态往往十分复杂,包括各种复杂的变化,如电压、电流、功率等的波动、故障、并网问题等,这些复杂的变化涉及多个参数,需要传输的数据量非常庞大。

因此,如何快速准确地传输信息、可以实时地反映电力系统的运行状态,是遥测遥控技术的一个难点。

电力系统中的遥测遥控技术在未来的发展中将会得到越来越广泛的应用。

特别是随着智能电网建设的不断推进,电力系统的智能化程度将越来越高,遥测遥控技术将会得到更为广泛的应用。

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实验一闪烁指示器一、功能介绍:闪烁指示器白天自动熄灭,天黑以后自动闪烁,可以为楼梯或走廊内电灯开关位置的指示器,也可以作为灯塔模型中的自动闪烁导航灯。

优点:方便实用,成本低。

二、电路原理闪烁指示器电路如图所示:电路工作原理电路采用四与非门集成电路CD4011的其中两个与非门,组成可控多谐振荡器,用一只发光二极管(VD)作为闪烁指示灯,以光敏电阻RG为光控器件,整个电路结构比较简单。

在白天时,光敏电阻RG受到自然光线的照射(不必阳光直射),其阻值接近亮阻(≤2K),要比预期串联的电阻阻值小的多,因此与非门G1的○1脚输入电压≤0.1V为低电平,与非门G1关闭,即G1输出○3始终为高电平。

G2的○6,○5脚也是高电平,于是G2的输出始终为低电平。

振荡器停止振荡,VD不发光。

天黑时,光敏电阻RG只受到极其微弱的光线照射,此时它的阻值接近暗阻(≥600K~2M),要比与其串联的电阻阻值大很多,所以与非门G1的○1脚输入电压≥5V,为高电平,这时G1的输出状态就取决于○2脚的状态了。

设刚开始时○4脚为低电平,则这时○3,○6,○5脚均为高电平了,○2脚为低电平。

○3脚高电平经R1,C1,○4脚对C1充电,使C1两端电压升高,同时通过R2使○2脚电压也升高。

当C1的○2脚电平超过门限电平时,○2脚改变为高电平,于是○1,○2脚改变均为高电平。

则经过G2门输出端○3脚为低电平。

此时○6,○5脚也为低电平,于是经G2门输出端○4脚为高电平。

○4脚高电平通过R1和C1的输出端○3脚使C1放电,从而C1两端电压下降,即○2脚电压也下降。

当○2脚电压下降至门限电压以下时,○2脚重新恢复成低电平,于是○2脚为低电平,○3脚为高电平,○6脚和○5脚也为高电平,○4脚为低电平,从而又开始了往复循环的过程,形成振荡。

如果振荡频率足够低,则发光二级管将闪闪发光。

电阻R4对通过VD的电流期限制作用,可以针对不同的VD发光亮度作适当调整。

振荡周期主要取决于R1C1,当R1为2M电阻,C1为0.2时,振荡周期约为1.1S。

如果将R1或C1减半,则振荡周期缩短至0.45S。

当然,发光二极管的闪烁周期与多谢振荡器的周期相同。

电路振荡时(VD闪烁),工作电流5~7mA;停振时(VD熄灭),静态电流≤0.1mA。

因此,可以省去电源开关。

实验表明该电路的电压改为4.5V时电路也能正常工作。

三、元器件选择G1和G2用CMOS类通用继承数字电路四与非门CD4011中的2个与非门。

RG选用暗阻≥1M,亮阻≤2K的光敏电阻,如MG41-22。

VD用普通的发光二极管,作为闪烁指示灯,采用红色更为醒目。

R1~R3用1/8W碳膜电阻器。

C1 用耐压≥12v的普通瓷介电容,C2 用耐压≥16v的普通电解电容器。

E用4节或三节干电池。

实验二单路红外遥控开关一、实验目的1.了解红外线遥控的基本原理,知道红外线遥控的特性.2.了解单路红外遥控发射电路的工作原理.3.了解单路红外遥控接收电路的工作原理.4.学会制作简单的红外遥控电路.LM555和LM567都是很常见的集成电路,可以用NE555和NE567,SE567,KA567替代.Q1用9013或其他β值在大于200的高频小功率三极管,Q2和Q3最好选用型号相同和β值差不多的三极管。

发射电路的开关采用一般的复位开关即可,红外发射接收管采用一般的配对红外线发射接收二极管均可。

二、实验原理红外遥控开关(即通常我们所说的遥控器)已为我们大众所熟悉,在很多家用电器,如:彩电、空调、电扇等电器上都配有遥控器,它既方便又实用。

本电路通过遥控器发出调制的红外光,由红外线接收二极管将调制信号通过锁相环鉴频后,发出信号触发双稳态电路,从而控制继电器工作.整个电路大致可分为发射电路和接收电路两部分.发射电路如图1所示。

以时钟定时集成芯片NE555为核心,构成一个多谐振荡器,产生一个频率在91kHz-130kHz的脉冲波(这是理论值,由于元件偏差,以实际测量为准),通过3脚输出脉冲波,由红外线发光二极管(D1)发射出去.频率计算方法:T=0.7*[R1+(R2+R4)]*C2F=1/T接收电路是以锁相环集成芯片LM567为核心,构成一个鉴频电路,如图2所示。

红外线接收二极管将感应到的脉冲信号通过电容C1耦合到三极管Q1的基极,由Q1组成的放大电路把感应信号放大约100倍后,送给LM567的3脚,由LM567完成鉴频。

如果接收信号在LM567的捕捉带宽内,8脚输出低电平;否则,8脚维持高电平。

通过调整C5,R4可以确定LM567的捕捉中心频率,改变C3调整它的捕捉带宽,电容的容量越大,捕捉的带宽越窄,还需要注意的是C4的容量要小于等于C3的一半。

当8脚发生负跳变,触发双稳态电路改变状态,从而控制继电器的导通、断开状态。

三、器件清单四、安装调试按照电路图用一般的万能板焊接,可根据自己的实际情况替换元件。

焊接完毕以后,用万用表的正负表笔分别接电路电源两端,测量整个电路的等效电阻,注意交换表笔再测一次,两次的测量电阻都应大于10kΩ,才算是正常;否则,有可能是焊接短路。

在检查无误之后,接5V电源,用万用表测LM567的8脚电压,正常情况下应该是5V。

现在用发射模块的红外发射二极管距离对准红外线接收二极管,观察8脚电压有无变化,若变为低电平,则说明发射频率正确;若仍为高电平,则说明发射频率有偏差,调节电位器R4,改变发射频率,直到8脚变为低电平为止。

注意反复调试,使发射频率为LM567的中心频率,如果条件允许,最好采用示波器辅助调试。

实物图发射电路(正面)接收电路(正面)实验三光控式防盗报警器一、实验目的1、了解光控遥控的基本原理2、设计和制作光控遥控电路二、电路原理电路原理图功能描述这是一个由光线触发控制的防盗报警器,通过光线的有无来控制蜂鸣器,对光线的感应使用了光敏电阻。

在实际应用当中,可以把它装在抽屉、书柜、文件柜等或夜间有光亮照射到暗锁等装置处,当夜间有小偷打开这些地方,光控报警器感受到光照时就会发出声音,提醒主人有人闯入。

1)光敏电阻工作原理:当光线照射到光敏电阻上时,由于内光电效应使其导电性能增强,阻值下降,光线越强,电流越大,因而可将光信号转化成电信号。

伏安特性光电特性光谱特性频率特性温度特性光敏电阻具有灵敏度高、光谱特性好、使用寿命长、稳定性好、体积小、制造工艺简单等优点,所以被广泛地用于遥控电路中。

RL选用MG45型光敏电阻,要求亮阻与暗阻相差倍数越大越好。

2) 555接成的施密特触发器工作原理:3)电路工作原理分析光控电路由光敏电阻器,电位器等元件组成,构成分压器平时隐藏在黑暗中的光敏电阻器,因无光照射呈现高阻,所以分压点电阻R1左端为低电平,三极管VT1截止,其集电极输出高电平,即555时基电路阈值端(第六脚)为高电平,555复位,第三脚输出低电平,VT2截止,报警器没有声音。

若有光亮,RL由于受到光照而电阻值变低,分压点电位升高,VT1导通,这就使555的触发端(第二脚)跳变为低电平,555迅速置位,三脚输出高电平,VT2导通,报警器得电工作,从而发出响亮的报警,同时555第三脚输出的高电平又通过电阻R2反馈到VT1的基极,使VT1自锁导通,此时即使没有光照,报警仍会继续,只有切断电源才能停止报警。

三、器件清单四、焊接的技巧和注意事项1、焊锡之前应该先插上电烙铁的插头,给电烙铁加热。

2、焊接时,焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度,这样焊锡与电烙铁夹角成90度。

3、焊接时,焊锡与电烙铁接触时间不要太长,以免焊锡过多或是造成漏锡;也不要过短,以免造成虚焊。

4、元件的腿尽量要直,而且不要伸出太长,以1毫米为好,多余的可以剪掉。

5、焊完时,焊锡最好呈圆滑的圆锥状,而且还要有金属光泽。

实验四超声波测距器的设计1 功能要求:超声波测距器可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于如液位、井深、管道长度、物体厚度的测量。

其测量范围为0.10~4.00m,测量精度为1cm。

测量时与被测物体无直接接触,能够清晰、稳定地显示测量结果。

2 方案论证:由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播距离较远,因而超声波经常用于距离的测量。

利用超声波检测距离设计比较方便,计算处理也较简单,并且在测量精度方面也能达到日常使用的要求。

超声波发生器可以分为两大类:一类是用电气方式产生超声波;另一类是用机械方式产生超声波。

它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同,因而用途也各不相同。

现在近距离测量方面较为常用的是压电式超声波换能器。

根据设计要求并综合各方面的因素,本设计采用AT89C52单片机作为主控制器,用动态扫描法实现LED 数字显示,超声波驱动信号用单片机的定时器完成。

超声波测距器系统设计框图如图1所示。

图1 超声波测距器系统设计框图3 系统硬件电路设计:硬件电路主要分为单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。

3.1 单片机系统及显示电路单片机采用89C51或其兼容系列。

系统采用高精度晶振,以获得较稳定的时钟频率,并减少测量误差。

单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40KHz方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。

显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管,段码用74LS244驱动,位码用PNP三极管9012驱动。

单片机系统及显示电路如图2所示。

图2 单片机及显示系统电路图3.2 超声波发射电路超声波发射电路原理图如图3所示。

发射电路主要有反相器74LS04和超声波换能器构成,单片机P1.0端口输出的40KHz方波信号一路经一级反相器后送到超声波换能器的一个电极,另一路经两级反相器后送到超声波换能器的另一个电极,用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端可以提高超声波发射强度。

输出端采用两个反向器并联,可以提高驱动能力。

上拉电阻R10、R11一方面可以提高反相器74LS04输出高电平的驱动能力;另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果,以缩短其自由振荡的时间。

压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。

超声波换能器内部结构如图4所示,它有两个压电晶片和一个共振板。

当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动产生超声波,这是它就是一个超声波发生器;反之,如果两电极未加外电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收换能器了。

超声波发生换能器与接收换能器在结构上稍有不同,使用时应分清器件上的标志。

图3 超声波发射电路原理图图4 超声波换能器结构图3.3 超声波检测接收电路集成电路CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片,常用于电视机红外遥控接收器。

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