超聲波測距儀方案開發(fā)

針對工業(yè)測距傳感器不能在煤礦井下特殊環(huán)境使用，提出一種礦用本安型超聲波測距儀設(shè)計方案，詳細介紹了其工作原理及硬件設(shè)計。采用 430 單片機處理數(shù)據(jù)，通過 lcd1602 顯示，支持 modbus-rtu協(xié)議。

一、原理

傳統(tǒng)的礦用測距傳感是采用紅外和激光測距，但是紅外和激光只能用于空曠的場地，并且環(huán)境不能有粉塵，否則影響測試數(shù)據(jù)，當有大顆粒粉塵反射光線時，就得出測試距離。而超聲測距是一種非接觸檢測技術(shù)，不受光線、被測對象顏色等的影響，較其他儀器更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護、不污染、高可靠、長壽命等特點，而我開發(fā)超聲波測距儀是以一個平面為反射面的，反射面必須大于 0.5m2，這就避免了風(fēng)塵環(huán)境中大顆粒物的干擾，在實際應(yīng)用中效果明顯。而且加入了上下限報警設(shè)定，超過設(shè)定值會通過固態(tài)繼電器輸出一個閉合節(jié)點，同時對外有一路485 接口，支持數(shù)據(jù)遠傳，更適合數(shù)字化現(xiàn)代礦山建設(shè)，可以很方便的采集數(shù)據(jù)，上傳調(diào)度云中心。

二、硬件設(shè)計

主控使用 MSP430F5418 單片機，超聲波測距模塊采用，主控芯片采用16位低功耗MSP430單片機，處理能力強，運算速度快，片內(nèi)資源豐富，方便高效的開發(fā)環(huán)境，超低功耗，性能穩(wěn)定?？梢员ＷC測距儀測量的距離精確，穩(wěn)定。

2.1、主控設(shè)計

主控芯片采用16位低功耗MSP430單片機，處理能力強，運算速度快，片內(nèi)資源豐富，方便高效的開發(fā)環(huán)境，超低功耗，性能穩(wěn)定。可以保證測距儀測量的距離精確，穩(wěn)定。

2.2、RS485 隔離電路

為適應(yīng)煤礦井下本安電路的要求，采用 ISO1176 隔離芯片，處理 RS485 信號，該芯片可靠性和生命周期是磁性或光學(xué)隔離技術(shù)的兩倍還多，可在線路收發(fā)器和邏輯電平接口之間實現(xiàn) 2500Vrms 的隔離，從而既可降低數(shù)據(jù)損壞風(fēng)險，而且還能避免超長傳輸線路上昂貴的控制電路出現(xiàn)損壞，工作速率高達 40Mbps，即比實力最接近的競爭解決方案快兩倍多，實現(xiàn)了更高的數(shù)據(jù)傳輸速度。

2.3 按鍵設(shè)置 

按鍵設(shè)置 

本超聲波傳感器設(shè)置三個按鍵，三個按鍵暫時定義為 A、B、C。通過這三個按鍵可以設(shè)置距離報警上下限、測距輸出選擇（模擬量輸出和繼電器開關(guān)量輸出）和RS485從機地址。 A 鍵負責(zé)設(shè)置的進入和退出，B 鍵負責(zé)設(shè)置過程中位數(shù)的選擇，C 鍵負責(zé)本級菜單的翻轉(zhuǎn)和設(shè)置過程中數(shù)據(jù)的遞增。其中，A、B 同時按下后，恢復(fù)默認設(shè)置，即：報警上、下限為450 和 002cm；選擇 485 輸出；modbus 從機地址為001。

三、結(jié)束

給出了相應(yīng)的硬件的設(shè)計方案。該測距儀反映速度快、控制簡單、精度高，抗干擾能力強等，測距范圍為 2cm 到 500cm，在電路設(shè)計上考慮了本安參數(shù)，可以用于煤礦井下。實驗證明，在 0～5 米的量程范圍內(nèi)，該傳感器的誤差低于 0.02m，并且該傳感器具有上下限報警設(shè)定和數(shù)據(jù)遠傳功能，支持modbus-rtu 協(xié)議，性能穩(wěn)定可靠，能適應(yīng)煤礦井下惡劣的環(huán)境。

深圳市組創(chuàng)微電子有限公司20年電子電器方案開發(fā)設(shè)計及芯片代理公司，是國內(nèi)最早研發(fā)點讀筆方案開發(fā)公司，可以提供藍牙Wifi點讀筆OID方案開發(fā)，智能點讀筆方案開發(fā)，wifi點讀筆項目開發(fā)等服務(wù)。開發(fā)能力涵蓋了PCB設(shè)計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)等軟硬件設(shè)計。