超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成�傳感�。超聲波是一種振�(dòng)� 率高于聲波的�(jī)械波,由換能晶片在電壓的激�(lì)下發(fā)生振�(dòng)�(chǎn)生的,它具有頻率�、波�(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)�
激光測(cè)距傳感器:先�激光二極管�(duì)�(zhǔn)目標(biāo)�(fā)射激光脈�。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收�,被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極��。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感�,因此它能檢�(cè)極其微弱的光信號(hào)。記錄并處理從光脈沖�(fā)出到返回被接收所�(jīng)歷的�(shí)�,即可測(cè)定目�(biāo)距離�
傳輸�(shí)間激光傳感器工作�(shí),先由激光二極管�(duì)�(zhǔn)目標(biāo)�(fā)射激光脈�。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收�,被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感�,因此它能檢�(cè)極其微弱的光信號(hào)。記錄并處理從光脈沖�(fā)出到返回被接收所�(jīng)歷的�(shí)�,即可測(cè)定目�(biāo)距離。傳輸時(shí)間激光傳感器必須極其精確地測(cè)定傳輸時(shí)�,因?yàn)楣馑偬�?/FONT>
激光測(cè)距傳感器的優(yōu)�(shì): 激光測(cè)距傳感器INSIGHT-60 核心技�(shù)指標(biāo)
1� 激光測(cè)距傳感器
2� �(cè)量距離范�0.-60��200�,要使用反光�
3� 全程精度誤差1.5毫米
4� 激光連續(xù)使用壽命超過(guò)5�(wàn)�(gè)小時(shí)�5年)
5� 具備�(biāo)�(zhǔn)的RS232、RS422的通訊串口
6� 同時(shí)具備�(shù)字信�(hào)�4-20MA模擬型號(hào)輸出。模擬信�(hào)�(duì)�(yīng)距離值可自行�(shè)�
7� 激光測(cè)距傳感器可以和以太網(wǎng)�(biāo)�(zhǔn)ASC2�
8� �(jiǎn)潔實(shí)用的通訊軟件保證了現(xiàn)�(chǎng)工作的準(zhǔn)確方�
一、傳輸時(shí)間激光距離傳感器的發(fā)�
激光在檢測(cè)�(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣�,技�(shù)含量十分豐富,對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和生活的影響也十分明�。激光測(cè)距是激光最早的�(yīng)用之一。這是由于激光具有方向性強(qiáng)、亮度高、單色性好等許多優(yōu)�(diǎn)�1965年前蘇聯(lián)利用激光測(cè)地球和月球之間距離(380´103km)誤差只�250m�1969年美�(guó)人登月后置反射鏡于月�,也用激光測(cè)量地月之距,誤差只有15cm�
利用激光傳輸時(shí)間來(lái)�(cè)量距離的基本原理是通過(guò)�(cè)量激光往返目�(biāo)所需�(shí)間來(lái)確定目標(biāo)距離。即� �
傳輸�(shí)間激光測(cè)距雖然原理簡(jiǎn)�、結(jié)�(gòu)�(jiǎn)�,但以前主要用于軍事和科�(xué)研究方面,在工業(yè)自動(dòng)化方面卻很少�。因?yàn)榧す鉁y(cè)距傳感器售價(jià)太高,一般在幾千美元。實(shí)際上,所有工�(yè)用戶都在尋找一種能在較�(yuǎn)距離�(shí)�(xiàn)精密距離檢測(cè)的傳感器。因?yàn)樵S多情況下近距離安裝傳感器�(huì)受物理位置及生產(chǎn)�(huán)境的限制,如今的傳輸�(shí)間激光測(cè)距傳感器將為這類�(chǎng)合的工程師排憂解��
�、工作原�
傳輸�(shí)間激光傳感器工作�(shí),先由激光二極管�(duì)�(zhǔn)目標(biāo)�(fā)射激光脈�。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散�。部分散射光返回到傳感器接收�,被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感�,因此它能檢�(cè)極其微弱的光信號(hào)。記錄并處理從光脈沖�(fā)出到返回被接收所�(jīng)歷的�(shí)間,即可�(cè)定目�(biāo)距離。傳輸時(shí)間激光傳感器必須極其精確地測(cè)定傳輸時(shí)�,因?yàn)楣馑偬�?/FONT>
例如,光速約�3´108m/s,要想使分辨率達(dá)�1mm,則傳輸�(shí)間測(cè)距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的�(shí)間: 0.001m¸(3´108m/s)=3ps 要分辨出3ps的時(shí)�,這是�(duì)電子技�(shù)提出的過(guò)高要求,�(shí)�(xiàn)起來(lái)造價(jià)太高。但是如今廉�(jià)的傳輸時(shí)間激光傳感器巧妙地避開了這一障礙,利用一種簡(jiǎn)單的�(tǒng)�(jì)�(xué)原理,即平均法則�(shí)�(xiàn)�1mm的分辨率,并且能保證響應(yīng)速度�
�、解決其它技�(shù)�(wú)法解決的�(wèn)�
傳輸�(shí)間激光距離傳感器可用于其它技�(shù)�(wú)法應(yīng)用的�(chǎng)�。例�,當(dāng)目標(biāo)很近�(shí),計(jì)算來(lái)自目�(biāo)反射光的普通光電傳感器也能完成大量的精密位置檢�(cè)任務(wù)。但是,�(dāng)目標(biāo)距離較遠(yuǎn)�(nèi)或目�(biāo)顏色變化�(shí),普通光電傳感器就難以應(yīng)付了�
雖然先�(jìn)的背景噪聲抑制傳感器和三角測(cè)量傳感器在目�(biāo)顏色變化的情況下能較好地工作,但是,在目�(biāo)角度不固定或目標(biāo)太亮?xí)r,其性能的可�(yù)�(cè)性變�。此�,三角測(cè)量傳感器一般量程只限于0.5m以內(nèi)�
超聲波傳感器雖然也經(jīng)常用于檢�(cè)距離較遠(yuǎn)的物體,而且由于它不是光�(xué)裝置,所以不受顏色變化的影響。但�,超聲波傳感器是依據(jù)聲速測(cè)量距離的,因此存在一些固有的缺點(diǎn),不能用于以下場(chǎng)��
?、俅郎y(cè)目標(biāo)與傳感器的換能器不相垂直的場(chǎng)�。因?yàn)槌暡z�(cè)的目�(biāo)必須處于與傳感器垂直方位偏角不大�10°角以�(nèi)�
?、谛枰馐睆胶苄〉膱?chǎng)�。因?yàn)橐话愠暡ㄊ陔x開傳感器2m�(yuǎn)�(shí)直徑�0.76cm�
③需要可見光斑�(jìn)行位置校�(zhǔn)的場(chǎng)合�
?、芏囡L(fēng)的場(chǎng)��
⑤真�?qǐng)龊稀?/FONT>
?、逌囟忍荻容^大的�(chǎng)合。因?yàn)檫@種情況下�(huì)造成聲速的變化�
?、咝枰焖夙憫?yīng)的場(chǎng)合�
而激光距離傳感器能解決上述所有場(chǎng)合的檢測(cè)�
�、在自動(dòng)化領(lǐng)域的廣泛用�
如今,自�(dòng)檢測(cè)和控制的方法中,除了超聲波傳感器和普通光電傳感器�,又增加了一�(gè)能解決長(zhǎng)距離�(cè)量和檢驗(yàn)的新方法—傳輸時(shí)間激光距離傳感器。它為各種不同場(chǎng)合提供了�(yīng)用的靈活�,這些�(chǎng)合可包括如下�
①設(shè)備定��
?、跍y(cè)量料包的料位�
③測(cè)量傳送帶上的物體距離和物體高��
?、軠y(cè)量原木直��
?、荼Wo(hù)高架起重�(jī)免于碰撞�
?、逕o(wú)誤差檢查�(chǎng)合�
為了研究和利用超聲波,人們已�(jīng)�(shè)�(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器??傮w上講,超聲波�(fā)生器可以分為兩大類:一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波,一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電�(dòng)型等;機(jī)械方式有加爾�(tǒng)�、液哨和氣流旋笛�。它們所�(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同,因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器
超聲波傳感器通常采用度越�(shí)間法,即利用s=vt/2�(jì)算被�(cè)物體的距雀式中s為收�(fā)頭與被測(cè)物體之間的距�, v為超聲波在介�(zhì)中的傳播速度(v = 331. 41+T/273m/s),t為超聲波的往返時(shí)間間�。工作原理為:�(fā)射頭�(fā)出的超聲波以速度v在空氣中傳播,在到�(dá)被測(cè)物體�(shí)被其表面反射返回,由接收頭接收,其往返時(shí)間為t,由s算出被測(cè)物體的距�。T為環(huán)境溫�,在量精度要求高的�(chǎng)合必須考慮此影�,但在一般情況下,可舍去此�,由軟件�(jìn)行調(diào)整補(bǔ)��
由于超聲波也是一種聲波,其聲速c與溫度有�(guān),附�1列出了幾種不同溫度下的聲�。在使用�(shí),如果溫度變化不�,則可認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測(cè)距精度要求很�,則�(yīng)通過(guò)溫度�(bǔ)�?shù)姆椒右孕UB曀俅_定后,只要測(cè)得超聲波往返的�(shí)�,就可以求出距離。這就是超聲波�(cè)距原��
隨著激光技�(shù)的發(fā)�,激光測(cè)距傳感器在檢�(cè)�(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)�。本文所研究的基于HOLLiAS-LECG3小型一體化PLC的激光測(cè)距系�(tǒng),對(duì)多臺(tái)激光測(cè)距傳感器所采集到的�(shù)�(jù)�(jìn)行處�,并將數(shù)�(jù)傳送給上位�(jī),實(shí)�(xiàn)了對(duì)多臺(tái)激光測(cè)距傳感器的監(jiān)��
1.激光測(cè)距傳感器的基本原�
激光測(cè)距傳感器的基本原理是,通過(guò)�(cè)量激光往返于被測(cè)目標(biāo)之間所需的時(shí)�,來(lái)確定被測(cè)目標(biāo)之間的距�。激光測(cè)距傳感器的原理和�(jié)�(gòu)都很�(jiǎn)�,是�(zhǎng)距離檢測(cè)最有效的手段�
激光測(cè)距傳感器工作�(shí),首先由激光二極管�(duì)被測(cè)目標(biāo)�(fā)射激光脈�。經(jīng)被測(cè)目標(biāo)反射�,激光向各方向散�。部分散射的激光返回到傳感器的接收�,被光學(xué)系統(tǒng)接收后,成像到雪崩光電二極管�。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器,能夠檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)。記錄并處理激光脈沖從�(fā)射到返回所�(jīng)歷的�(shí)�,即可得到被�(cè)目標(biāo)的距��
2.PLC控制系統(tǒng)硬件�(shè)�(jì)
基于HOLLiAS-LECG3小型一體化PLC的激光測(cè)距系�(tǒng)的功能結(jié)�(gòu)圖如�1所�。系�(tǒng)通過(guò)PLC的自由口通信,接收多�(tái)激光測(cè)距傳感器�(fā)送過(guò)�(lái)的數(shù)�(jù),根�(jù)傳感器提供的�(shù)�(jù)格式解析�(shù)�(jù)包,�(jì)算出�(cè)量的距離。系�(tǒng)的功能還包括顯示�(cè)量距雀在非正常情況下�(bào)�、與上位�(jī)�(jìn)行數(shù)�(jù)交換等�
PLC的CPU模塊選用HOLLiAS-LECG3系列的LM3108模塊,其性能�(jià)格比很高,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各�(gè)�(lǐng)�。LM3108模塊的標(biāo)�(zhǔn)配置包括兩�(gè)串行通信接口PORT0和PORT1,其中PORT0為RS485接口,PORT1為RS232接口。采用RS232接口建立PLC與上位機(jī)的通信,實(shí)�(xiàn)PLC程序的下裝和�(jiān)�。采用RS485接口建立PLC與現(xiàn)�(chǎng)儀表的通信�
�1激光測(cè)距系�(tǒng)的功能結(jié)�(gòu)�
3.PLC控制系統(tǒng)軟件�(shè)�(jì)
PLC采用自由口通信方式接收激光測(cè)距傳感器的數(shù)�(jù),用[%]MB400~[%]MB411�12�(gè)字節(jié)作為通信接收寄存�,存放自由口通信方式下所接收的數(shù)�(jù)。所謂自由口通信,是指用戶可以通過(guò)�(shè)置通信模式�(lái)改變通信接口的參�(shù),以適應(yīng)不同的通信�(xié)�。在PLC程序中設(shè)定的激光測(cè)距傳感器的通信參數(shù)如表1所�。PLC控制程序采用和利�(shí)公司的編程軟件PowerPro完成,下面詳�(xì)介紹�(shù)�(jù)解析程序。其它應(yīng)用程序從��
�1激光測(cè)距傳感器的通信參數(shù)
3.1�(shù)�(jù)解析程序的變量定�
PROGRAMPLC[_]PRG
VAR
SetRS485:Set[_]COMM2[_]PRMT;(*RS485自由口通信參數(shù)�(shè)�*)
SetRS485Q:BOOL;(*RS485自由口通信參數(shù)�(shè)置標(biāo)�*)
Receive:COMM2[_]RECEIVE;(*RS485自由口通信�(shù)�(jù)接收*)
ReceiveQ:BOOL;(*RS485自由口通信�(shù)�(jù)接收�(biāo)�*)
ReceivedData:STRING;(*存儲(chǔ)ASCII碼數(shù)�(jù)的字符串*)
Position1:INT;(*起始字符的位�*)
Position2:INT;(*�(jié)束字符的位置*)
ReceivedData[_]STRING:STRING;(*ASCII碼形式的�(shù)�(jù)*)
ReceivedData[_]DWORD:DWORD;(*十六�(jìn)制形式的�(shù)�(jù)*)
END[_]VAR
3.2�(shù)�(jù)解析程序的梯形圖
3.3�(shù)�(jù)解析程序分析
PLC從激光測(cè)距傳感器接收到的�(shù)�(jù)是ASCII碼形�,所以需要將ACSII碼轉(zhuǎn)換成PLC能夠操作的十六�(jìn)制數(shù)�
首先在存�(chǔ)ASCII碼數(shù)�(jù)的字符串ReceivedData中找到數(shù)�(jù)的起始字符�+�,并將其位置存儲(chǔ)在變量Position1中。然后再找到�(shù)�(jù)的結(jié)束字符�$R�,并將其位置存儲(chǔ)在變量Position2�。將位置Position2與位置Position1之間的字符取�,存入變量ReceivedData[_]STRING中,此即為數(shù)�(jù)的ASCII碼形�。將該ASCII碼形式的�(shù)�(jù)ReceivedData[_]STRING�(zhuǎn)換位十六�(jìn)制形式的�(shù)�(jù)ReceivedData[_]DWORD,即完成了數(shù)�(jù)的解��
4.�(jié)�
采用和利�(shí)HOLLiAS-LECG3小型一體化PLC作為激光測(cè)距系�(tǒng)的控制核�,可以方便地與激光測(cè)距傳感器�(jìn)行通信。實(shí)踐證�,該方案�(jié)�(gòu)�(jiǎn)單,�(yùn)行過(guò)程穩(wěn)定可�,實(shí)�(xiàn)了激光測(cè)距系�(tǒng)的數(shù)�(jù)采集與處理�
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
已收錄詞�153979�(gè)