开源！CXA20106制作超声波，盲区2cm，测量范围2cm-400cm，1米内精确度2mm，一米外精确度4mm

avr-arm · 发表于 2011-5-29 23:36:43

小弟最近玩超声波，最初参考网上最常用的CXA20106电路制作信号接收回路，发现以下典型问题：
1.CXA20106接收增益很大，导致发射探头衍射的波会第一个到达接收电路，示意图如下：

(原文件名:图片1.png)
由于发射和接收探头距离大约是5mm到10mm左右，导致发射探头输出8个超声波后，会由于衍射作用（很微弱）直接进入接收探头，导致接收到如图r1一样的回波，但这个波不是我们所需要的，我们需要测量的是t1到r2之间经过的时间。R1的存在也导致了cxa20106制作接收有很大盲区的问题（笔者按这种方法制作的盲区大约在10cm--25cm左右）。如果测量物体很近，导致r2与r1重叠，无法分辨的原因，根本解决方法是将r1消除掉。
网上大多数卖的都是需要单片机配合定时器来采集数据，有一个TRIG,还有一个out，通过trig一个高电平，测量直到out输出低电平的时间，得到距离，但这样有个问题，比如主单片机在所有定时器占用情况下，会导致无法测量数据或者测量变得很棘手。

发现上述问题，小弟设计一款超声波电路，能很好的解决以上两个问题。不说废话了，上图

(原文件名:图片2.png)

先说第一个问题如何解决的，此次设计的超声波接收电路依然是cxa20106，与普遍超声波电路不同的是这个芯片的2脚多接了个两个电阻，U1芯片2脚是控制整体接收增益的，笔者试验如果只用C1和R1可以降低很多增益，使接收只能从2cm-30cm，再远的话由于返回的超声波太弱而无法接收，适当减小R1的值可以提高增益，这样我们如果通过R2和Ra串联接负极的话（相当于减小了R1的值，提高了增益），测量距离会编程15cm-400cm左右，有时好的话会变成500cm，这里小弟设计打算用stm8的PC7接口来控制整体增益。
第二个问题对于很多人来说肯定想到如何解决了，既然超声波上用到了单片机，那串口输出数据就很简单了！对，小弟这里用的就是串口来输出数据。9600bps，8数据位1停止位。在终端里面打印如下，单位是毫米mm：

(原文件名:图片3.jpg)

(原文件名:图片4.jpg)

说说整体工作过程。上述电路加电后，单片机将PD3、PD2口初始化为推挽模式，PD2和PD3是直接驱动发射探头。经过发射8个40Khz超声波后，将PC7口设置为高阻态，此时整机处于低增益模式下，打开Tim2的1通道捕获中断，等待回波，此时单片机有件很重要的事儿就是当波传出后，等待2ms，让接收探头躲过第一次衍射的波！打开高增益（PC7=0），来接收距离远物体返回的波。一旦接收到波，捕获模式会自动保存定时器的数据到捕获寄存器，此时就可以将数据转变为距离了。
用单片机的捕获中断做的稳定性不错在1m内，固定距离测量，串口输出数据精确度在1mm左右，在3m距离下，测量结果大约有2mm跳变

(原文件名:C360_2011-05-29 15-31-13.jpg)

(原文件名:C360_2011-05-29 15-31-33.jpg)

SCH+PCBourdev_644091OV18WB.zip(文件大小:877K) (原文件名:PCB_V1_1.zip)

stm8s103f2p6 程序ourdev_644094UQJOL5.zip(文件大小:29K) (原文件名:超声波.zip)

jmpxwh · 发表于 2011-5-30 01:07:55

很不错！测量这么精准~

avr-arm · 发表于 2011-5-30 01:34:47

回复【1楼】jmpxwh 淡定淡定
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定时器捕获，确实挺准的，做了几块，都是这么准，就开源了

newID · 发表于 2011-5-30 01:40:45

不错

rafd · 发表于 2011-5-30 07:12:33

支持

laoma · 发表于 2011-5-30 07:38:06

amity · 发表于 2011-5-30 07:56:53

谢谢楼主无私奉献资料

skyjackyer · 发表于 2011-5-30 08:00:00

MARK

HYLG · 发表于 2011-5-30 08:05:57

不错.支持一下.

lhxr · 发表于 2011-5-30 08:07:09

xsh2005105326 · 发表于 2011-5-30 08:30:47

mark

erxun · 发表于 2011-5-30 08:41:00

方法新颖！

316477037 · 发表于 2011-5-30 08:52:16

很不错

avrwoo · 发表于 2011-5-30 09:40:35

mark

our2008 · 发表于 2011-5-30 13:43:16

mark

af00 · 发表于 2011-5-30 13:50:33

ding

Bicycle · 发表于 2011-5-30 14:38:27

好东西！

avr-arm · 发表于 2011-5-30 15:03:17

本打算量产，可惜由于探头都离散性，导致每个电路出来都需要细心调_教才可以达到2cm-400cm，做了十几块发现这个问题太严重，人力受不了，不过网友们参考资料自制还是很好玩的，性能不比网上卖的差

xiangxiaowei · 发表于 2011-5-30 15:05:40

不错不错

kten · 发表于 2011-5-30 15:17:36

弄个电池，加个屏就完美了，呵呵！

tuy0326 · 发表于 2011-5-30 19:46:31

想请教一下,每个探头是不是都可以既做发射又可以做接收?

Excellence · 发表于 2011-5-30 20:07:29

谢谢。。。。

omlarn · 发表于 2011-5-30 20:23:11

不错！MARK。

_yuming · 发表于 2011-5-30 20:46:32

回复【17楼】avr-arm 光芒电子
本打算量产，可惜由于探头都离散性，导致每个电路出来都需要细心调_教才可以达到2cm-400cm，做了十几块发现这个问题太严重，人力受不了，不过网友们参考资料自制还是很好玩的，性能不比网上卖的差
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LZ你的探头是什么参数，用单片机的I/O就可以驱动，我的用单片机驱动不了。。

wjhdocter · 发表于 2011-5-30 20:49:15

回复【16楼】Bicycle 单车
好东西！
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楼主，这个用电池供电话功耗怎么样！有没有办法测试！

gps422129 · 发表于 2011-5-30 21:03:09

配个液晶屏更好

avr-arm · 发表于 2011-5-30 21:09:55

回复【20楼】tuy0326
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按道理说是可以既做发射又做接收，中间我测试将T和R颠倒，结果效果是一样的。探头就是网上邮购的，1.6cm直径40KHz

avr-arm · 发表于 2011-5-30 21:13:21

回复【23楼】_yuming
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探头普通的，铝壳1.6cm直径 40Khz谐振，单片机输出两个IO口互相推挽，我测试和经过4069推挽输出效果一样，就索性去掉了4069

avr-arm · 发表于 2011-5-30 21:17:32

如果收发一体的话盲区和余震问题是大难题，最方便的方法是收发分体。

功耗我明天测试后贴上数据。

这几天太忙正在学eagle，嘿嘿，加液晶屏确实想法很好，做个小型手持测距仪，只不过供电电压5V，哪位大大有很好用的升压电路？3v转5v或者3.6v转5v？

411412 · 发表于 2011-5-30 21:54:01

mark

_yuming · 发表于 2011-5-31 14:27:36

回复【27楼】avr-arm 光芒电子
回复【23楼】_yuming
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探头普通的，铝壳1.6cm直径 40khz谐振，单片机输出两个io口互相推挽，我测试和经过4069推挽输出效果一样，就索性去掉了4069

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我做了一个电路，怎么达不到你的效果。。。

dofly · 发表于 2011-5-31 14:48:27

这么准确，的确厉害我也做过一次效果不理想放弃了

avr-arm · 发表于 2011-6-1 06:22:29

回复【30楼】_yuming
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最远4m可以达到否？如果达不到最远4m，试着调节R2和ra大小，两者相加不大于200欧，增益应该提高很多，最远5m左右

低增益测试是去掉r2，看是否没有衍射干扰，2cm-30cm左右，2cm内是盲区
高增益测试是ra，r2都装上切单片机PC7拉低（相当于ra电阻下面接地），距离探测范围大约是15cm-400cm，15cm内是盲区

我这里做了些，几只都被一群爱好者拿去用了，效果还不错，刚做出来的确有的最远距离只达到1米的，这是需要减小ra的阻值

c3官方电路是331，大部分电路都是331，它控制接收判断的滤波，大些的话电平变化很准确，过小导致产生很多窄脉冲造成误判，本电路此处均改为了电容102瓷片。

seti · 发表于 2011-6-1 09:16:03

不错。mark

avr-arm · 发表于 2011-6-1 18:51:38

不好意思，晚了，电流测试结果出来了
电流表 UT60D 电流4.9mA

wenwu · 发表于 2011-6-1 19:44:45

MARK。

unclewolf · 发表于 2011-6-2 08:28:25

看看

taozuocun · 发表于 2011-6-2 14:31:11

看到你的设计很佩服,你做的套件能不能卖给我一套.先谢谢了. 邮箱:taozuocun_05@sina.com.

avr-arm · 发表于 2011-6-2 14:45:17

回复【37楼】taozuocun
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套件我这就出了10套，都被抢走用去做小车了
还有空pcb板子几块，你要的话出邮费即可，限一块，我这边申通发货15元不知能否接受？很讨厌申通

leifeng · 发表于 2011-6-2 14:50:30

太厉害了，收藏

leifeng · 发表于 2011-6-2 14:52:10

To avr-arm 光芒电子:
我也要一块空白pcb，邮费我出，可以吗？

lixupeng · 发表于 2011-6-2 15:07:08

mark!!!!!

avr-arm · 发表于 2011-6-2 15:21:47

回复【40楼】leifeng
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地址，电话，交易上tb，周六可以寄出

zyw19987 · 发表于 2011-6-2 15:58:59

超声波不错的盲区

dreampet · 发表于 2011-6-2 16:53:13

麻烦楼主发下cxa20106的手册。

avr-arm · 发表于 2011-6-2 19:58:41

http://wenku.baidu.com/search?word=cx20106&lm=0&od=0
文库里边很多

gusigusi · 发表于 2011-6-2 21:30:45

记号一下，谢谢楼主

chaled · 发表于 2011-6-2 21:43:43

mark！！！

Ticl4 · 发表于 2011-6-2 22:35:26

学习了

wzyllgx · 发表于 2011-6-2 23:14:42

mark

dj3365 · 发表于 2011-6-3 13:15:46

你好，我可以提供基于此超声测距的升压电路，供你参考，芯片型号是BL8530，它的PDF网上很多，我就只上一张原理图。

BL8530升压电路 (原文件名:BL8530.jpg)

avr-arm · 发表于 2011-6-6 09:30:39

回复【50楼】dj3365
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很不错的升压电路，收藏了！输出电压是多少啊？

huanggua · 发表于 2011-6-6 09:48:43

CXA20106制作超声波

wuguoyan · 发表于 2011-6-6 12:40:01

mark

wilson737 · 发表于 2011-6-6 12:55:20

mark

outt60777 · 发表于 2011-6-6 13:43:14

mark！

stely · 发表于 2011-6-6 22:19:32

mark 不错的超声波资料

qingnangshiyi · 发表于 2011-6-6 22:41:40

很好，支持一下啊。。呵呵

essar · 发表于 2011-6-7 09:08:35

贝岭的升压芯片。很不错的超声测距。mark

af00 · 发表于 2011-6-7 10:36:32

回复【51楼】avr-arm 光芒电子
回复【50楼】dj3365
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很不错的升压电路，收藏了！输出电压是多少啊？
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200mA

luolj · 发表于 2011-6-7 12:20:03

不得不顶！

flor · 发表于 2011-6-7 13:03:32

能做到0.5mm吗？

bbsview · 发表于 2011-6-7 15:46:18

mark一下，楼主很牛呀

guxingganyue · 发表于 2011-6-8 14:30:23

我也正在做这个，，mark一下

guxingganyue · 发表于 2011-6-8 15:14:55

lz你的探头参数是多少啊，我美换一个探头，测得的距离就不一样

最后把我的探头都测了一遍，发现：发射头：1.817nF,Q（品质因数）为：51.3，Z（阻抗）为：87.71KΩ
接收头：2.464nF，Q（品质因数）为：53.8，Z（阻抗）为：64.49KΩ，，，白色的那种探头
测试仪器：PM6303电桥

这两个组合时测得的距离最远，，，不知楼主测试过你的探头的参数没有啊

xtaens · 发表于 2011-6-8 20:31:58

mark

orange2348 · 发表于 2011-6-8 22:39:14

mark 学习下有空做个玩玩

shennaijun0433 · 发表于 2011-6-10 19:32:27

mark

avr-arm · 发表于 2011-6-12 05:53:58

回复【61楼】flor
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其实真要按照1us精度来说，可以非常高，但是20106我怀疑它没有这么高的精度
也就是本身20106输出的脉冲精度就不够，我测试有效数据是1mm，固定距离后偶尔有1mm左右变动，达不到0.5mm

feixue · 发表于 2011-6-12 06:13:37

MARK

yangyi · 发表于 2011-6-12 07:27:19

顶一下！

xiaowei0588 · 发表于 2011-6-12 09:19:36

不错！

add0 · 发表于 2011-6-12 09:23:19

超声测距马克

milerchen007 · 发表于 2011-6-15 22:17:02

马克！

starsun · 发表于 2011-6-15 22:40:20

这是双面板的版本吧

avr-arm · 发表于 2011-6-15 23:06:06

嗯，双面电路板

cunlingwang · 发表于 2011-6-16 08:53:46

收藏一下！

javine · 发表于 2011-6-16 10:42:54

必须mark!!!有空了做一个...

cn_fisher · 发表于 2011-6-17 17:40:31

我正在弄超声波！！学习中！！

avr-arm · 发表于 2011-6-19 13:38:58

如果哪位大大有量产的好想法，希望一块分享一下。
敝人也是刚工作，收入月光，日子难混啊....

comway · 发表于 2011-6-19 15:41:06

雇个工人调试就行了

bondi1240 · 发表于 2011-6-19 17:04:31

回复【50楼】dj3365
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升压电路不错
超声波我也做过也是用这个芯片接收
当时能测最远5M

esdart · 发表于 2011-6-19 17:11:14

做一些放在小车上不错。

avr-arm · 发表于 2011-6-20 06:50:11

回复【82楼】esdart
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已经有几个同学拿着用小车上去了，做的接近检测功能

shanyan · 发表于 2011-6-20 08:05:22

【79楼】 avr-arm 光芒电子
有点想量产的想法，

avr-arm · 发表于 2011-6-22 06:37:44

回复【84楼】shanyan
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假期我会抽出几天来专门研究一下如何量产，如何方便调试，我感觉这个东东还行，到时候多交流

mcu_001 · 发表于 2011-6-22 07:06:06

mark,淘宝有做到无盲区的,楼主再试试改进下看看

mcu_001 · 发表于 2011-6-22 07:07:07

这东西没多少利润了,模块20多元,淘宝一堆.有一家还是无盲区的.

eastbest · 发表于 2011-6-22 08:11:09

mark

shiguiyuan · 发表于 2011-6-22 08:29:05

Mark

avr-arm · 发表于 2011-6-22 23:55:40

回复【86楼】mcu_001
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发现他们无盲区的最大区别了吗？
无盲区就是当距离小余10cm时候，输出始终是0cm，而不是具体数值！而且无盲区的最远只能测到150cm
个人感觉淘宝上几家无盲区的没太大技术含量

tgfsge · 发表于 2011-6-23 00:21:02

mark ，以前也做过，可没楼主的效果好

daiqihao · 发表于 2011-7-13 09:14:07

PC7是如何监控的呢？发送时设为高阻态，2ms后清0，是这样吗？程序中没看出来

gwfree · 发表于 2011-7-13 09:24:36

感谢

avr-arm · 发表于 2011-7-13 11:08:03

回复【92楼】daiqihao 巴C光年
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Low_zengyi;
High_zengyi; 这两个宏是操作PC7的

daiqihao · 发表于 2011-7-13 22:17:04

回复【94楼】avr-arm 光芒电子
回复【92楼】daiqihao 巴c光年
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low_zengyi;
high_zengyi; 这两个宏是操作pc7的
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关于此设计小弟恳请大哥解答，小弟感激涕零.
硬件构成：我是用52做的，发射采用了74HC04驱动，接收也是用CX20106A，和大哥的图是大同小异。
测试结果：74HC04可发出Vp-p=10V的40KHz方波驱动发射头，每次发射4个方波。但测量距离只到1米左右，再远回波就很弱了。

借鉴大哥的设计，我直接用52其中一引脚拉低代替PC7来测试，但结果不理想，在没接上接收头（保证没回波）情况下，调整R2、RA，使相加少于200欧，此时20106的7脚都已经出现脉冲了。所以无论两电阻如何调整均达不到理想效果。是否增益过大呢？该如何更改？再次感谢。
附图：

(原文件名:1111.jpg)

wjhdocter · 发表于 2011-7-13 23:18:31

学习了

qj0226 · 发表于 2011-7-14 00:29:40

一直想做个超声波的~
谢楼主·~

polar · 发表于 2011-7-14 00:42:10

马克一下

hpyanghua · 发表于 2011-7-14 16:15:14

MARK

开源！CXA20106制作超声波，盲区2cm，测量范围2cm-400cm，1米内精确度2mm，一米外精确度4mm

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