JSN-SR04T-V3.3 vízálló ultrahang távolságmérő [20-500cm]

Leírás

Egy víztartály fölött vagy kültéri mérőpontnál hamar kiderül, miért kényelmetlen egy nyitott HC-SR04 fej. Pára, fröccsenő víz és por mellett jobb, ha maga az ultrahangos mérőfej zárt kivitelű. A JSN-SR04T V3.3 vízálló ultrahangos távolságmérő [21-500 cm] ilyen helyzetekre készült: a mérőfej kábelen kapcsolódik a vezérlőpanelhez, így az érzékelő kerülhet a mérési ponthoz, az elektronika pedig védettebb helyen maradhat.

A SN-SR04T V3.3 név itt valódi hardverrevíziót jelent. A mérési tartomány 21-500 cm, az ultrahang frekvenciája 40 kHz, a felbontás 1 mm. Nagyobb távolságon ±1 cm pontosság van megadva, bizonyos körülmények között pedig akár 3 mm-es pontosságot említenek. Ez utóbbit ne keverd össze az 1 mm-es felbontással: attól, hogy a mérési érték milliméteres lépésekben jelenik meg, a teljes mérés pontossága még nem lesz automatikusan ±1 mm.

A SN-SR04T V3.3 hőmérséklet-kompenzációt és továbbfejlesztett zavarszűrést is kapott. Ez főleg olyan helyen érdekes, ahol más ultrahangos eszköz, kapcsolóüzemű elektronika vagy változó környezeti hőmérséklet kerül a mérés közelébe.

A panel 3,0-5,5 V-ról működik, áramfelvétele 8 mA alatt marad. Alapállapotban TRIG/ECHO módban dolgozik, de automatikus UART, parancsra mérő UART és kapcsoló üzemmód is választható.

Mit jelent a 20-21 cm-es holttér?

Az egyfejes ultrahangos érzékelő ugyanazzal a transzducerrel küldi ki és fogadja vissza a hangot. Adás után kell egy kis idő, amíg a fej és az elektronika átáll vételre. Emiatt közvetlenül az érzékelő előtt kialakul egy tartomány, ahol már nem lehet biztosan távolságot mérni.

A JSN-SR04T V3.3 vízálló ultrahangos távolságmérő [21-500 cm] esetén ezzel körülbelül 20-21 cm-ig kell számolni. Tartályszint-mérésnél ez rögtön szerelési adattá válik. Ha a legmagasabb folyadékszint 8-10 cm-re megközelítené a fejet, ez a típus már nem tudja végigmérni a teljes tartományt.

Ugyanez robotnál vagy akadályérzékelésnél is számít. Fél méterre lévő tárgynál nincs gond, közvetlenül a burkolat elé érkező akadálynál viszont már a holttér dönt.

Bekötés és első mérés

Gyári állapotban a JSN-SR04T V3.3 vízálló ultrahangos távolságmérő [21-500 cm] Mode 0-ban indul. A MODE és az M1-M3 pontok ilyenkor szabadon maradnak. A bekötés négy vezetékből áll: VCC, GND, TRIG/RX és ECHO/TX. Mode 0-ban a TRIG bemenet indítja a mérést, az ECHO kimenet impulzushossza pedig a távolsággal arányos. A TRIG jel legyen 10 µs-nál hosszabb. Gyakorlati programban 20 µs körüli impulzus kényelmes tartalékot ad. Ezután az ECHO HIGH idejét kell mérni:

távolság cm-ben = ECHO idő µs-ban / 58

Két mérés között hagyj legalább 60 ms-ot. Ha túl gyorsan indítod újra, a korábbi ultrahang visszaverődése még jelen lehet a környezetben, és belekeveredhet a következő mérésbe.

Arduino UNO mellett az 5 V-os táp egyszerű kiindulópont. ESP32, STM32 vagy más 3,3 V-os vezérlőnél az ECHO/TX jelszintjére külön figyelj. A SN-SR04T V3.3 ECHO kimenetének pontos HIGH szintje 5 V-os táp mellett: 5V 3,3 V-os, nem 5 V-tűrő GPIO felé ezért biztonságosabb megfelelő jelszintillesztést használni.

UART és kapcsoló mód

Ha nem szeretnél mikrosekundumos impulzushosszt mérni, a V3.3 UART módjai is használhatók.

Mode 1 automatikusan végez méréseket, és periodikusan küldi az eredményt a TX kimeneten.
Mode 2 vezérelt soros mód. A mikrokontroller a 0x55 parancsot küldi az RX bemenetre, és ezzel indít egy mérést. A soros kapcsolat 9600 bit/s sebességgel működik.
Mode 3 kapcsoló kimenetet ad. Ez egyszerű jelenlét- vagy közelségjelzéshez használható.

Az üzemmódot a panel MODE, M1, M2 és M3 pontjain lehet kiválasztani. M1-hez 47 kΩ, M2-höz 120 kΩ, M3-hoz 470 kΩ tartozik a SN-SR04T V3.3 kialakításban.

A 75 fokos mérési kúp a szerelésnél számít igazán

Az ultrahang nem keskeny lézersugárként halad. A JSN-SR04T V3.3 vízálló ultrahangos távolságmérő [21-500 cm] mérési szöge körülbelül 75 fok.

Ez egy nagy tartály tetején kevésbé feltűnő. Keskeny csőben, aknában vagy szűk tartályban viszont az oldalfal hamar belekerülhet a mérési kúpba. Egy keresztmerevítő, cső, kábel vagy ferde felület is visszhangot adhat, és a szenzor ezt a valódi célfelület helyett érzékelheti.

Folyadékszint-mérésnél ezért a fejet lehetőleg merőlegesen irányítsd a folyadék felszínére, és hagyj körülötte szabad hangutat.

Hol jön jól?

• Esővízgyűjtő, tartály vagy ciszterna érintésmentes szintmérésénél.
• Kültéri távolságérzékelésnél, ahol a mérőfejet nedvesség és por érheti.
• Parkolássegítő vagy garázsbejárati távolságjelző készítésénél.
• Automatizált tartálytöltés vagy ürítés felügyeleténél.
• Szilárd ömlesztett anyag szintjének becslésénél, ha a felület megfelelő ultrahang-visszaverést ad.
• Arduino, ESP32 vagy STM32 alapú adatgyűjtőben.
• Egyszerű jelenlét- vagy tárgyérzékelésnél a kapcsoló mód kihasználásával.
• Olyan gép vagy berendezés mellett, ahol a mérőfejet a vezérlőelektronikától fizikailag külön kell elhelyezni.

Mire kell figyelni beüzemeléskor?

Vásárlás előtt ezeket nézd meg

A legfontosabb kérdés a holttér. Ha a mérendő tárgy vagy folyadékszint 20 cm-nél közelebb kerülhet, más érzékelő vagy kétfejes ultrahangos megoldás kell. A JSN-SR20-Y1 például más felépítés, kifejezetten rövidebb közeli tartománnyal.

A következő adat a 75 fokos mérési szög. Keskeny tartályban ez sokkal többet számíthat, mint az 500 cm-es maximális hatótáv. Ha az oldalfal bekerül a hangkúpba, a szoftveres átlagolás önmagában nem biztos, hogy megoldja a geometriai problémát.

A SN-SR04T V3.3 hőmérséklet-kompenzációval és javított zavarszűréssel készül. Ez segít a stabilabb mérésben, de a fizikát nem írja felül: ferde, puha, kicsi vagy rosszul reflektáló célfelület továbbra is bizonytalan visszhangot adhat.

A mérőfej zárt, vízálló kialakítású. A vezérlőpanelt ettől még száraz, védett helyre tedd!

Mikor keress más megoldást?

• Ha 20 cm-en belül is mérni kell, kisebb holtterű érzékelő szükséges.
• Ha nagyon keskeny csőben vagy tartályban dolgozol, keskenyebb mérési kúppal rendelkező érzékelő jobb lehet.
• Ha milliméteres abszolút pontosság kell a teljes mérési tartományban, más mérési technológia szükséges.
• Ha a mérőfej tartósan víz alá kerül, olyan érzékelőt válassz, amelynek meríthetősége és IP-besorolása kifejezetten igazolt.
• Habzó, erősen hullámzó folyadéknál vagy puha, ultrahangot elnyelő felületnél más mérési elv pontosabb lehet.
• Ha a mérési pont nagyon gyorsan változik, az ultrahangos ciklus és a minimum 60 ms-os ismétlési idő korlátot jelenthet.

Üzemmódok

A hidakat közvetlenül a panelen kell megvalósítani, az M1 / M2 / M3 jelzésű területen, a közös pad és a kívánt mód pad közötti kapcsolat létrehozásával. A MODE híd forrasztásával állíthatók be az M1, M2 és M3 módok, melyekhez 47K, 120K és 470K ellenállások vannak beépítve a NYÁK-ra. Például M2 esetén forrasztani kell a MODE hidat és az M2 hidat.

Csatlakoztatás

Műhelytipp

Első beüzemelésnél hagyd a panelt gyári Mode 0 állapotban. Tegyél elé egy nagy, sík lapot körülbelül fél-egy méterre, adj 20 µs-os triggerimpulzust, és nézd meg az ECHO időt.

Ha ez stabilan működik, utána kerüljön a szenzor a tartályba vagy a gépre. Így egy ugráló értéknél már könnyebb eldönteni, hogy programozási probléma van-e, vagy a 75 fokos hangkúp talál meg valamilyen oldalfalat, csövet vagy más szerkezeti elemet.

UART módra is csak ezután érdemes átváltani. Előbb legyen biztos a táp, a mérőfej és a geometria, utána jöhet a kommunikáció.

Műszaki jellemzők

Dokumentáció

• NewPing eljáráskönyvtár (Arduino)
  A modul az 1.6.4 vagy újabb Arduino esetén a beépített SR-04 eljáráskönyvtárakkal is működik.
• JSN-SR-04T V3.0 UH szenzor adatlap
• Távolságérzékelők háttéranyag TavIR Tudástár

Csomag

• 1 db JSN-SR04T V3.3 vízálló ultrahangos távolságmérő [21-500 cm] vezérlőpanel
• 1 db vízálló ultrahangos mérőfej