任务介绍
本次任务是第三期的任务三,实现一个超声波测距模块的设计,需要设计一款可以检测距离的传感器,可使用任意原理,例如红外、超声波、微波、光流等,这里主要选择的还是常用的超声波原理进行,外围电路少一点最好,板卡尺寸要求小于60mmx40mm,接口类型要求不高,模拟或者数字的都可以。
模块介绍
本次根据任务选择设计一个超声波测距模块。CS100A超声波模块是一款基于40KHz超声波传感器探头的测距模块,广泛应用于距离测量、障碍物检测等领域。其工作原理依赖于超声波的反射特性,通过发送一定频率的超声波信号,测量信号从传感器发射到遇到物体后反射回传感器所需的时间,从而计算出物体的距离。CS100A模块的超声波探头工作频率为40KHz,超声波的频率越高,波长越短,这使得40KHz频率能够精确测量较小的物体,并且对环境的适应性较强。该模块由发射器、接收器和控制电路组成,发射器生成超声波信号并向外传播,接收器则捕捉从物体反射回来的声波信号,通过控制电路将接收到的信号转换为距离数据。模块的测量范围通常在2cm到4m之间,精度较高,且受外界环境的影响较小,尤其是在较为稳定的条件下,能够实现精确的测距,通过ECHO管脚输出的高电平持续时间的测量,我们可以计算出距离值。这个距离值是这样计算的:高电平时间乘以声速340米每秒,再除以2。
MA40S4S芯片DigiKey链接: https://www.digikey.cn/zh/products/detail/murata-electronics/MA40S4S/4358147
原理图和PCB模块介绍
原理图
PCB
3D效果图
模块主要性能指标和管脚定义
主要性能指标
类型 | 超声波测距模块 |
核心芯片 | CS100A |
板卡尺寸 | 36mm x 18mm |
供电电压 | 3.3V-5V |
管脚定义
管脚属性 | 管脚名 | 管脚编号 |
P | GND | 1 |
P | VCC | 2 |
I/O | EC | 3 |
I/O | TR | 4 |
板上设置及标识
标记 | 名称 | 默认状态 | 描述 |
LED1 | PWR | 亮 | 指示是否供电 |
eZ-PLM上新建物料和项目的截图
使用了eZ-PLM系统上传了自己的工程文件,方便保存记录各个版本,也可随时查阅,系统里查阅不到的物料也支持手动添加。
我们添加了本次使用的新物料:
物料添加展示图
项目详情图
心得体会
通过本次任务的扩展多做几个传感器模块,本次做的是一个超声波测距模块,绘制的开发板主要是40kHz的探头起到的作用,穿透性强,如果换高频也是可以的,精度会更高,不过测量距离和驱动电路就要重新进行设计,毕竟频率越高在空气中的衰减就越严重,回波接收的就更小了!