探究超聲波傳感器在攤鋪機自動調平控制系統(tǒng)中的應用

蒲新征

【摘要】 在對瀝青路面進行評價時，需要將平整度作為一項重要指標，瀝青混凝土在修筑路面時，始終處于浮動狀態(tài)，需要通過主機兩側的大臂鉸接點水平牽引熨平板進行調節(jié)，能夠有效解決路基出現(xiàn)的不平現(xiàn)象和滯后效應。如果僅是用浮動熨平板，無法克服存在的不平度現(xiàn)象，也無法滿足實際的施工要求。需要做好調平裝置處理工作，對道路的不平度進行調節(jié)，彌補浮動熨平板存在的不足，提升攤鋪路面的平整度，防止受路基不平影響整體施工效果。

【關鍵詞】 超聲波傳感器 攤鋪機 自動調平控制系統(tǒng) 應用

前言：要想通過移動來找到平基準點，需要充分發(fā)揮超聲波的非接觸式平衡梁作用，有效的克服了傳統(tǒng)接觸式調平基準中存在的不足現(xiàn)象。通過對數(shù)字式控制器的使用，為超聲波傳感器和控制器之間提供了數(shù)字傳送信號，確保了信號傳輸具有較強的抗干擾能力，信號傳輸更具迅速性、方便性和可靠性，提升了系統(tǒng)的整體性能，被廣泛應用于平地機和瀝青攤鋪機中。

一、相關原理概述

1、調平控制系統(tǒng)原理。調平控制系統(tǒng)由超聲波傳感器、數(shù)字式控制器、控制電路和電磁換向閥組成。每臺攤鋪機都配備兩套控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)分別安裝在攤鋪機的兩側位置。主要是利用單片機來控制數(shù)字控制器，需要將每一側的超聲波傳感器固定在平衡梁所制成的直梁上，平衡梁主要是由鋁合金制成，主要是將支架安裝在攤鋪機的一側位置，來達到調平大臂的目的。熨平板通常會直接放在路面上，并且還會隨著路面的變化而移動，通常將該種連接形式成為浮動式熨平板。同時，攤鋪機在行走時，在調平油缸的帶動下，會隨著熨平板一起發(fā)生移動。

2、超聲波傳感器測距原理。非接觸式調平系統(tǒng)被廣泛的應用雨后超聲波測距傳感器中，在實際的使用過程中，加大了對脈沖回波方式的合理利用，還可以通過發(fā)送探頭的形式運營傳播介質對發(fā)出的超聲脈沖波進行傳輸，聲波在發(fā)射后，會通過傳播介質返回到接收探頭上，超聲脈沖的時間測試，主要是計算發(fā)射到接收所要經(jīng)歷的時間，探頭到目標之間的距離計算公式為：L=0.5ct。其中L表示探頭到目標的距離，c表示超聲波在介質中的傳播速度[1]。

二、測距系統(tǒng)軟硬件設計

1、測距系統(tǒng)的硬件設計。首先，合理選擇單片機。在進行電路單片機測距控制時，需要選擇AT89S52型號的單片機，該單片機自身具有高性能和低功耗特點，內部含有8kFlash只讀程序存儲器，隨機存取數(shù)據(jù)存儲器、可編程定時計數(shù)器等。其次，做好超聲波發(fā)射與接收電路設計。需要充分利用單片機的P1.0來控制超聲波，并運用三極管來實現(xiàn)驅動，通過輸出高電平，能夠激發(fā)超聲波傳感器，達到發(fā)射超聲波的目的。超聲波傳感器在平時主要是輸出低電平，需要確保輸出的脈沖電壓信號保持在10V，由于此信號與單片機TTL電平出現(xiàn)嚴重的不相容現(xiàn)象，脈沖信號需要經(jīng)過電平來轉換成脈沖信號。最后，需要做好看門狗接口電路設計。需要充分利用看門狗電路來提升工作的可靠性，防止單片機程序進入到死循環(huán)，確保系統(tǒng)能夠自動復位，程序重新開始啟動和執(zhí)行。

2、測距系統(tǒng)的軟件設計。在對控制系統(tǒng)軟件進行設計時，需要加大對單片機軟件系統(tǒng)的運用，選用C語言進行編寫，測距功能單片機主要是采用模塊化設計方法，軟件系統(tǒng)由超聲波接收子系統(tǒng)、循環(huán)發(fā)射子系統(tǒng)、數(shù)字濾波子程序等模塊共同構成。主程序在使用前，需要做好串行通信初始化和定時計數(shù)器初始化工作，確保中斷功能的合理設計。超聲波的循環(huán)發(fā)射子程序在實際的應用過程中，時間間隔維持在25ms，要求做好超聲波發(fā)送及萬字濾波和數(shù)據(jù)存儲工作，超聲波在循環(huán)發(fā)生時，每次都會產(chǎn)生8個超聲波脈沖。在對超聲波接收子程序模塊中的數(shù)值進行計算時，需要運用T2中斷來讀取計數(shù)器中的技術支持，計算出探頭距路面之間的距離[2]。

結論：本文主要是對超聲波傳感器在攤鋪機自動調平控制系統(tǒng)中的應用情況進行分析，對調平控制系統(tǒng)原理和超聲波傳感器測距原理進行簡要概述，提出了測距系統(tǒng)軟硬件設計方法。通過研究表明，路面高程偏差的非接觸式測量符合攤鋪機自動調平控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，在實際的使用過程中克服了傳統(tǒng)接觸式調平基存在的不足點，對提升攤鋪機的調平系統(tǒng)性能具有重要作用。通過對測距儀系統(tǒng)軟硬件的合理設計，提升了測距系統(tǒng)的測量精度，滿足了系統(tǒng)設計要求。

參 考 文 獻

[1]王翥，崔曉志，侯春雷. 超聲波傳感器接收信號強度非對稱性分析及對策[J]. 傳感技術學報，2015，01：81-85.

[2]李姝穎，尹軍，萇飛霸，魏安海，周德強. 基于超聲波傳感器陣列的導盲系統(tǒng)設計[J]. 中國醫(yī)療設備，2014，10：28-31.