DIY一個(gè)新模塊讓你擴大測量范圍

　　范圍的擴大是建立在傳感器模塊視線(xiàn)范圍縮小的基礎上的，通過(guò)對拋物面使用反饋元件來(lái)實(shí)現。HC-SR04 模塊未做任何改動(dòng)，但是，外部添加了一個(gè)消隱電路，用來(lái)忽略反饋元件到拋物面的反射。

　　此制作中，HC-SR04連接至Arduino Uno便于在標準PC1602 LCD（16X2）顯示器顯示所測量的距離，距離還可以通過(guò)USB接口發(fā)送至串行鏈路。對于室外實(shí)驗系統，可以通過(guò)使用移動(dòng)電源的USB連接器供電。實(shí)驗過(guò)程中，最大距離可達到9.24米。

　　Step 1： 拋物面反射鏡

　　所述HC SR04超聲波傳感器的規格默認15度的測定角度。當饋電元件用于拋物面時(shí)，盤(pán)能被完全照亮它需要被放置在從盤(pán)足夠的距離。淺盤(pán)是必需的，以便與焦距相匹配。

　　這里把直徑寬250mm、深度16mm的炒鍋用來(lái)做拋物面，標準計算為聲音在空氣中在40 kHz表明24.4cm的焦距和2.31度的FOV/波束寬度。FOV/波束寬度從15度至2.3度的下降趨勢用來(lái)提供增加的測量范圍。

　　油鍋手柄裝置被改裝：鋁管纏繞在手柄托架，以形成支撐梁。所述HC SR04傳感器被固定在沿著(zhù)拋物面的直徑24厘米的距離的中心線(xiàn)。

　　Step 2： 消隱電路的必要性

　　當一個(gè)狹窄的正向脈沖觸發(fā)時(shí)，HC-SR04傳感器會(huì )輸出正向回波脈沖。在正常運行中，回聲脈沖的寬度是正比于所需的40kHz的脈沖列的到往復距離到反射對象的時(shí)間。

　　空氣中330m/s的的標稱(chēng)聲速中一個(gè)1毫秒脈沖寬度對應于一定范圍的16.5cm和33cm的雙向行進(jìn)。因此具有24cm的輸送距離的距離將對應于1.45ms或1450us。需不需要提供消隱電路忽略此較短的距離從拋物面到反射對象距離越長(cháng)，不能確定。

　　顯示的消隱電路內置了三個(gè)單穩多諧振蕩器電路，施密特反相門(mén)。消隱電路的輸出拉對應于高信號的要求的檢測閾值低至2.5ms，使得40cm的距離被忽略。

　　此值介于24 mm與48cm之間，使從饋電點(diǎn)的前部的最小距離可以被測量。

　　沒(méi)有消隱電路的情況下，電路上距離會(huì )顯示是23cm。

　　Step 3： 關(guān)于修改HC-SR04的消隱

　　研究HC-SR04的電路后，觀(guān)察到從OTP控制器的引腳9的閾值信號通過(guò)75kΩ的電阻連接到針腳2 LM324 U2A。

　　然而，當與實(shí)際HC-SR04硬件相比較之后，我們發(fā)現，LM324被標記為U1。

　　附加消隱電路的第消隱輸出被連接到針腳2 U2A的具體根據電路圖和引腳2 U1的按照硬件。

　　通常有4個(gè)連接到HC-SR04：： Vcc，觸發(fā)，Echo和GND，標志著(zhù)空白的附加導線(xiàn)現在加入第五根連接導線(xiàn)。

　　Step 4： 基于A(yíng)rduino的面包板和原理圖

　　該Fritzing圖顯示了面包板和原理圖整個(gè)系統：超聲波傳感器和LCD是依據標準要求連接的，并且做好了記錄；原型電路板接線(xiàn)上穿孔的電路板，預估屏蔽Arduino Uno；LCD顯示屏連接到電路板的頂部；對于室外實(shí)驗系統是通過(guò)USB接口使用的是移動(dòng)電源供電。