GIỚI THIỆU CẢM BIẾN SIÊU ÂMJSN SR04T

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

BÁO CÁO MÔN
CẢM BIẾN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐO
ĐỀ TÀI: GIỚI THIỆU CẢM BIẾN SIÊU ÂM JSN SR04T

Người thực hiện: Nguyễn Duy Quốc Thái
Nguyễn Thanh Lưu
Tên lớp: TD2201
Giảng viên hướng dẫn:PGS.TS. Đồng Văn Hướng

TP. Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2023


MỤC LỤC
DẠNH SÁCH HÌNH ẢNH................................................................................................1
1. GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN SIÊU ÂM JSN -SR04T:.................................................2
1.1. Sóng siêu âm là gì:.......................................................................................................2
1.2. Cảm biến siêu âm JSN -SR04T:...................................................................................2
2. NGUYÊN LÝ VÀ CẤU TẠO CẢM BIẾN SIÊU ÂM JSN -SR04T:............................3
2.1. Cấu tạo:........................................................................................................................ 3
2.2. Nguyên lý hoạt động:...................................................................................................4
3. THÔNG SỐ KỸ THUẬT:..............................................................................................5
4. MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM:........................................................................7
5. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM:....................................................8
5.1. Ứng dụng trên xe ô tô..............................................................................................8
5.2. Ứng dụng cảm biến siêu âm trong công nghiệp.......................................................9
5.3. Ứng dụng cảm biến siêu âm để giám sát liên tục:..................................................10
THAM KHẢO.................................................................................................................. 11

1

Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo.

GVHD:PGS.TS. Đồng Văn Hướng

DẠNH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Giản đồ tần số sóng siêu âm.

Hình 1.2: Cảm biến siêu âm JSN -SR04T.
Hình 2.1: Bộ phận phát sóng siêu âm.
Hình 2.2: Ngun lý cảm biến siêu âm.
Hình 3.1: Bố trí cảm.

Hình 3.2: Thơng số kĩ thuật cảm biến siêu âm SR04T.
Hình 4.1: Thơng số một số loại cảm biến siêu âm.
Hình 5.1: Ứng dụng cảm biến siêu âm.
Hình 5.2: Ứng dụng cảm biến siêu âm dùng trong cơng nghiệp.
Hình 5.3: Ứng dụng cảm biến siêu âm dùng trong các nhà máy, xí nghiệp.
Hình 5.4: Ứng dụng cảm biến siêu âm giám sát mức nhiên liệu.

2


Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo

GVHD: PGS.TS. Đồng Văn Hướng

1. GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN SIÊU ÂM JSN -SR04T:

Hình 1.1: Giản đồ tần số sóng siêu âm.

Hình 1.2: Cảm biến siêu âm JSN -SR04T

Hình 2.1: Bộ phận phát sóng siêu âm.

3


Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo.

GVHD:PGS.TS. Đồng Văn Hướng

Về nguyên lý, các loa này cần có nguồn điện áp cao mới phát tốt được ( nhà sản xuất công bố =
30V). Trên mạch công suất sử dụng IC MAX232 làm nhiệm vụ đệm. IC này sẽ lấy tín hiệu từ bộ
điều khiển, khuếch đại biên độ lên mức +/-30V cấp nguồn cho bộ loa trên. IC này sẽ được đóng
ngắt qua một transistor để hạn chế việc tiêu thụ dịng.
 Bộ phận thu sóng siêu âm phản xạ
Thiết bị thu là dạng loa gốm có cấu tạo chỉ nhạy với một tần số chẳng hạn như 40KHz. Qua một
loạt các linh kiện như OPAM TL072, transistor NPN…Tín hiệu này liên tục được khuếch đại biên
độ và cuối cùng là đưa qua một bộ so sánh, kết hợp với tín hiệu từ bộ điều khiển để đưa về bộ điều
khiển.
 Bộ phận xử lý, điều khiển tín hiệu
Vi điều khiển (PIC16F688, STC11,…) được sử dụng làm nhiệm vụ phát xung, xử lý tính tốn thời
gian từ khi phát đến khi thu được sóng siêu âm nếu nhận được tín hiệu TRIG.

2.2. Nguyên lý hoạt động:
- Để đo được khoảng cách, cảm biến siêu âm phát ra một xung rất ngắn khoảng 5 micro giây
từ chân trig. Sao đó cảm biến sẽ tạo ra một xung HIGH ở chân Echo khi nhận được tín hiệu
trở về.

Hình 2.2: Ngun lý cảm biến siêu âm.

4


Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo

GVHD: PGS.TS. Đồng Văn Hướng

với v : vận tốc sóng siêu âm ( 343 m/s trong khơng khí )
t : thời gian từ lúc phát đến lúc thu.
Tín hiệu vào ra của cảm biến :
-Tín hiệu vào : điện áp
-Tín hiệu ra : tần số
3. THƠNG SỐ KỸ THUẬT:
- Tính năng:
 Kích thước nhỏ, dễ sử dụng.
 Cơng suất thấp.
 Độ chính xác cao
 Chống nhiễu tốt.
 Chống thấm
- Thống sơ kỹ thuật:
 Điện áp hoạt động: 3-5.5VDC.
 Công suất: <40mW

5


Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo.

GVHD:PGS.TS. Đồng Văn Hướng

 Tần số cảm biến: 40KHz
 Khoảng cách: 20cm-600cm.
 Độ chính xác: <2mm.
 Góc đo: 75 độ.
 Kích thước: 422912mm (LWH).
 Nhiệt độ làm việc -20°C - 70°C.
- Ưu điểm:

 Đo được khoảng cách rời rạc của vật di chuyển.
 Ít ảnh hưởng bởi vật liệu và bề mặt.
 Khơng ảnh hưởng bởi màu sắc.
 Tín hiệu đáp ứng tuyến tính với khoảng cách.
 Có thể phát hiện với khoảng cách xa.
- Nhược điểm:

 Sóng phản hồi bị ảnh hưởng của sóng âm thanh tạp âm.
 Cần một khoảng thời gian sau mỗi lần sóng phát đi để sẵn sang nhận sóng phản hồi =>
chậm hơn cảm biến khác.
 Khó phát hiện vật có mật độ chất thấp ở khoảng cách xa.

Hình 3.1: Bố trí cảm biến

6


Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo

GVHD: PGS.TS. Đồng Văn Hướng

Hình 3.2: Thơng số kĩ thuật cảm biến siêu âm SR04T
4. MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM:
Hình 4.1: Thơng số một số loại cảm biến siêu âm.

7


Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo.

GVHD:PGS.TS. Đồng Văn Hướng

5. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM:
5.1. Ứng dụng trên xe ô tô.
- Trên ô tô, thiết bị cảm biến siêu âm được gắn vào đầu và đuôi xe để đo khoảng cách và
báo hiệu khi xe di chuyển gần đến các vật cản. Cụ thể, khi sử dụng, thiết bị này sẽ tạo ra các
tia sóng hình nón để đo khoảng cách giữa các phương tiện hoặc chướng ngại vật đang đứng
yên hay di chuyển. Quá trình này chỉ mất khoảng 1/1000 giây theo thời gian thực, nhờ đó
người sử dụng có thể nhanh chóng phát hiện các vật cản xung quanh xe ơ tơ và kịp thời xử
lý tình huống, tránh xảy ra va chạm.
- Khi phát hiện ra chướng ngại vật, hệ thống sẽ gửi cho người lái cảnh báo âm thanh, hình
ảnh kèm vạch màu xác định khoảng cách cũng như vị trí giữa xe đến vật cản.

Hình 5.1: Ứng dụng cảm biến siêu âm

8


Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo

GVHD: PGS.TS. Đồng Văn Hướng

5.2. Ứng dụng cảm biến siêu âm trong công nghiệp.
- Đối với các loại cảm biến siêu âm dùng trong cơng nghiệp, nó thường được dùng để kiểm
tra khoảng cách chất lỏng, dùng trong các máy hàn siêu âm, kiểm tra phát hiện dị tật của sản
phẩm,…

9


Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo.

GVHD:PGS.TS. Đồng Văn Hướng

Hình 5.2: Ứng dụng cảm biến siêu âm dùng trong cơng nghiệp.

Hình 5.3: Ứng dụng cảm biến siêu âm dùng trong các nhà máy, xí nghiệp.
5.3. Ứng dụng cảm biến siêu âm để giám sát liên tục:
- Cảm biến siêu âm đo liên tục cho ra tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V được đưa về PLC để
đóng ngắt bơm hoặc điều khiển biến tần để ổn định mức nước trong các tank chứa. Độ
chính xác của cảm biến siêu âm phụ thuộc rất nhiều vào người lắp đặt và cài đặt bởi khoảng
cách càng lớn thì sai số càng lớn.
- Chính vì điều này mà chúng ta phải biết rõ được khoảng cách cần đo để điều chỉnh trên
cảm biến chính xác nhất. Độ chính xác của cảm biến siêu âm tới từng milimet nó phụ thuộc
rất nhiều vào kinh nghiệm và cách cài đặt của người lắp đặt.
Hình 5.4: Ứng dụng cảm biến siêu âm giám sát mức nhiên liệu.
10


Mơn học: Cảm biến và xử lý tín hiệu đo

GVHD: PGS.TS. Đồng Văn Hướng

THAM KHẢO
[1] .
[2]
[3] />[4] Measurement and Instrumentation Principles
[5] http://datasheet JSN-SR04T.

11