Mạch Điện Lý Thú

Nguyên lý cảm biến siêu âm chống nước JSN-SR04T và sơ đồ mạch

-2.0

JSN-SR04T-2.0 là cảm biến đo khoảng cách bằng siêu âm, khoảng cách đo từ 20cm-600cm, sai số trong khoảng 2mm. Sản phẩm bao gồm một và một mạch điều khiển. Đầu dò cảm biến được sản xuất theo quy trình công nghiệp, chống thấm nước, hiệu suất ổn định và tương thích với tất cả các MCU hiện có trên thị trường. Điểm mù của cảm biến trong phạm vị 20cm đổ lại, vì thế chỉ có thể đo khoảng cách cách cảm biến từ 20cm trở lên.

Ưu điểm:

  • Kích thước nhỏ, dễ dàng sử dụng.
  • Công suất thấp.
  • Độ chính xác cao.
  • Chống nhiễu tốt.
  • Chống thấm.

Nhược điểm:

  • JSN-SR04T có góc mở rất lớn ( >= 75 độ) nên KHÔNG phù hợp đo khoảng cách trong không gian chật hẹp. Chỉ nên dùng trong không gian mở như ngoài trời hoặc bể chứa kích thước lớn- không vật cản.
  • Nếu đo trong không gian chật hẹp thì sai số rất lớn do sóng phản xạ lại bị va đập và vật cảm hoặc thành bể – bình chứa.

Đặc điểm kỹ thuật

  • Điện áp hoạt động: 3-5.5VDC.
  • Công suất: <40mW
  • Tần số cảm biến: 40KHz
  • Khoảng cách: 20cm-600cm.
  • Độ chính xác: <2mm.
  • Góc đo: 75 độ.
  • Kích thước: 422912mm (LWH).
  • Nhiệt độ làm việc -20°C – 70°C.

Kết nối với MCU

JSN-SRO4T-2.0MCU
5V3.3-5V
Trig (RX)RX
Echo (TX)TX
GNDGND

JSN-SR04T-2.0 có 3 chế độ làm việc, làm việc với chế độ nào phụ thuộc vào giá trị điện trở R27 trên board.

Mode 1: R27 để trống.

Chế độ hoạt động cơ bản:

  1. Sử dụng chân IO của MCU để điều khiển, tối thiểu là một xung 10us.
  2. Module tự động gửi 8 sóng 40khz vuông, tự động phát hiện xem có một tín hiệu để trở về;
  3. Một tín hiệu để trở lại, thông qua mức cao ở chân ECHO, high time là thời gian sóng siêu âm từ lúc phát đi đế lúc trở lại. Kiểm tra khoảng cách = (high time * tốc độ âm thanh (340M / s)) / 2;
  4. Module được kích hoạt sau khi đo khoảng cách, nếu bạn không thể nhận được echo (lý do vượt quá phạm vi đo hoặc đầu dò không nằm trên vật đo được), cổng ECHO sẽ tự động xuống mức thấp sau 60ms, và dừng việc đo lại cho dù thành công hay không.

Mode 2: R27=47K

Ở chế độ làm việc này, thì mỗi 100ms sẽ tự động xuất ra giá trị khoảng cách cảm biến đo được, đơn vị là milimet. Sau khi module được cấp nguồn, sẽ hoạt động ở mode 2 ngay lập tức, và dữ liệu sẽ được gửi đi mỗi 100ms qua chân echo (TX). Dữ liệu được gữi đi bao gồm: 0xFF +H_DATA + L_DATA + SUM

  1. 0xFF: Byte báo hiệu bắt đầu gữi dữ hiệu.
  2. H_Data: 8 bit trên của khoảng cách.
  3. L_Data: 8 bit dưới của khoảng cách.
  4. SUM: Byte kiểm tra dữ liệu gữi qua có đúng hay không.
  5. SUM = 0xFF + H_DATA +L_DATA (luôn thấp hơn 8 bit)

**Chú ý: Khoảng cách được gửi đi tổng cộng là 16 bit, và khoảng cách được tính bằng milimet.

Ví dụ: Cảm biến gửi về FF 07 A1 A7 Sum = A7 = (0x07 + 0xA1 +0xFF) & 0x00FF. 0x07 là 8 bit trên của khoảng cách. 0xA1 là 8 bit dưới của khoảng cách. Giá trị khoảng cách là 0x07A1, chuyển về thập phân là 1953mm

Mode 3: R27=120K

Sau khi cấp nguồn cho module, module sẽ chuyển sang chế độ chờ (stand by). TTL sẽ được cấu hình là serial port là: 9600, n, 8, 1. Khi chân RX nhận được giá trị 0x55, module sẽ bắt đầu làm việc tương tự như ở Mode 2

Tài liệu tham khảo (Datasheet)

JSN-SR04T2.0.pdf

Test Code : Sử dụng Arduino với cảm biến HC-SR04 nhưng cũng có thể sử dụng với JSN-SR04T. Tham khảo 2 bài sau:

Đo mức nước, mức nhiên liệu đang có trong bồn, bể chứa sử dụng cảm biến siêu âm SR04 và Arduino

Đo khoảng cách (cm-inch) với cảm biến siêu âm SR04T và Arduino

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ – CẤU TẠO

JSN-SR04T schematic

Mạch nguyên lý: DOWNLOAD

Phân tích mạch:

  • Mạch sử dụng vi điều khiển STM8 để phát xung tần số 40KHz đọc tín hiệu Echo trả về từ đầu dò cảm biến. Chân PC4 cấp xung 40KHz.
Xung 40Khz đo được từ module
Xung 40Khz admin mô phỏng lại bằng STM32
  • Sử dụng IC LM324 có 4 tầng OA để xử lý tín hiệu Echo trả về. Xung Echo sẽ thay đổi khi khoảng cách từ đầu dò siêu âm đến vật cản thay đổi. Chân PC6 đưa tín hiệu Echo trả về vào vi điều khiển STM8 để xử lý.
Xung Echo đo được từ module.
  • Chân PC7 dùng để On/Off các tầng OA. Chân PB5 và PC7 kết hợp với nhau để lấy điện áp tham chiếu trên OA.
Giải thích thêm
  • Chân PD1 để On/Off đèn LED trạng thái.

Các bạn dựa vào những giải thích bên trên có thể tháo bỏ con STM8 có sẵn và sử dụng vi điều khiển loại khác (Ví dụ: STM32, Arduino) để viết lại code đọc tín hiệu module, làm chủ 100% công nghệ, tích hợp vào phần cứng các bạn tự làm thay vì đi mua module siêu âm này.

Ngồi code lại

ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG

Hiện nay, ứng dụng phổ biến nhất của module siêu âm loại này là dùng cho trên ô tô.

Loại này mua 200k ngoài chợ – 4 đầu dò siêu âm

Nguyên lý cũng giống module JSN-SR04T. Có điều bổ sung thêm 1 con IC Hợp kênh- Phân kênh (Mux-Demux): HEF4052

Mạch nguyên lý

Một số mạch nguyên lý của cảm biến lùi ô tô hãng khác do admin tự mua về và vẽ lại, các bạn tải ở dưới đây:

Mạch 1

Mạch 2

Sơ đồ khối giải thích hoạt động

Sơ đồ khối cách hoạt động

Chế lại mạch dùng vi điều khiển của mình tự viết code:

Tháo bỏ con vi điều khiển cũ, lắp con mới vào

Tín hiệu trả về dạng cm (centimet). Truyền qua Serial. Xem Video dưới đây:

Tải code ở đây: DOWNLOAD

2 thoughts on “Nguyên lý cảm biến siêu âm chống nước JSN-SR04T và sơ đồ mạch

  1. In the circuit the capacitor values are not mentioned. can you please mention? also your circuits are quite different than the circuit in the code. how?

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *