基于Zigbee的貨車(chē)水箱液位測量裝置

　　摘要：本文設計開(kāi)發(fā)了一種采用超聲波測位原理，并基于Zigbee技術(shù)進(jìn)行液位數據無(wú)線(xiàn)傳輸的貨車(chē)水箱液位測量裝置。設計階段超聲波傳感器端采用了超聲波測距聲速補償和時(shí)間修正法以提高數據精確性。最后設計了Zigbee無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊和超聲波傳感器硬件電路模塊，并進(jìn)行了軟件代碼的開(kāi)發(fā)。該裝置具有結構簡(jiǎn)單、精度高、成本低、安裝快捷、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　引言

　　目前貨車(chē)、掛車(chē)等牽引車(chē)駕駛室和車(chē)廂之間相距比較遠，如采用有線(xiàn)方式進(jìn)行傳感器數據采集和傳輸，必須布置足夠長(cháng)的線(xiàn)束，不僅使設備安裝不便，還會(huì )出現安全隱患，因此本文采用Zigbee方式進(jìn)行數據采集和傳輸。

　　將超聲波液位計合理安裝在車(chē)廂水箱上方，通過(guò)超聲波測距模塊對水箱水位進(jìn)行測量，并將數據經(jīng)Zigbee發(fā)送模塊傳輸到安裝在駕駛室內的接收模塊，最后將數據通過(guò)顯示模塊12864或者1602進(jìn)行顯示，這樣駕駛員可以直接觀(guān)察水箱水量的使用情況，從而摒棄了停車(chē)觀(guān)測或通過(guò)駕駛員經(jīng)驗來(lái)對水位進(jìn)行判斷。

　　硬件設計

　　如圖1所示，Zigbee液位測量系統由超聲波測距模塊、Zigbee發(fā)送模塊、Zigbee接收模塊和顯示裝置組成。Zigbee發(fā)送模塊驅動(dòng)超聲波測距模塊對水位進(jìn)行測量，將采集到的數據進(jìn)行處理并發(fā)送給Zigbee接收模塊，Zigbee接收模塊驅動(dòng)12864顯示屏進(jìn)行數據顯示。其中Z-STACK協(xié)議已經(jīng)集成12864顯示屏驅動(dòng)函數，無(wú)需重新設計?！　?/p>

 

　　超聲波測距模塊

　　超聲波測距模塊包括發(fā)送、接收電路以及接口電路。為了便于超聲波的發(fā)送和接收，本方案采用共振頻率為40kHz的超聲波探頭，其發(fā)射探頭選用TCT40-10F1，接收探頭采用TCT40-10S1。

　　超聲波模塊共3個(gè)，圖2是超聲波模塊2發(fā)射電路原理圖。OUTPUT_2輸出的40kHz方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級反向器后進(jìn)到超聲波換能器的另一電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅動(dòng)能力。上拉電阻，除了可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅動(dòng)能力，可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。