1.1 測(cè)量原理

距?離測(cè)量過程中，超聲波信號(hào)由超聲波探頭發(fā)出，經(jīng)液體或其他固態(tài)介質(zhì)反射后折回，由同一個(gè)探頭接收，測(cè)量超聲波發(fā)射到接收的時(shí)間差，從而實(shí)現(xiàn)物位的測(cè)量。聲波傳輸距離 L與聲速v和聲波傳輸時(shí)間t的關(guān)系可用公式表示：

超聲波測(cè)距的算式

L：超聲波探頭距所測(cè)料面距離。單位：m；

v：經(jīng)溫度補(bǔ)償后的聲速值。單位：m/s；

t：測(cè)量范圍內(nèi)聲波的運(yùn)行時(shí)間。單位：s

1.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

UAT系列超聲波測(cè)距傳感器使用德州儀器（Texas Instruments）設(shè)計(jì)的一款超聲波信號(hào)處理及傳感器驅(qū)動(dòng)芯片，換能器采用互補(bǔ)推挽輸出方式，一定程度上地提升了響應(yīng)速度。同時(shí)具有寬輸入電壓、多種頻率量程可選、多種輸出方式可選。

?快速響應(yīng)：每個(gè)脈沖群的時(shí)間間隔約為31ms，每4個(gè)脈沖群計(jì)算一次平均值

?寬輸入電壓：10.8VDC～26.4VDC

?開關(guān)狀態(tài)指示燈，黃色LED

?電源指示燈，綠色LED

?防護(hù)等級(jí)：IP67

?配RS485通訊，數(shù)據(jù)可讀

?可通過ModBus-RTU協(xié)議修改4～20mA模擬量對(duì)應(yīng)量程范圍

?可通過ModBus-RTU協(xié)議修改開關(guān)量NPN、PNP及繼電器的開關(guān)閾值

?響應(yīng)時(shí)間短

?溫度補(bǔ)償

1.3 產(chǎn)品應(yīng)用

?位置、距離檢測(cè)

?機(jī)器人避障防撞偵測(cè)

?門窗開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)

?水位監(jiān)測(cè)

第2章 技術(shù)規(guī)格

2.1 型號(hào)分類

型號(hào) 功能說明

UAT-D 標(biāo)準(zhǔn)型RS485數(shù)字量輸出

UAT-DC RS485+4～20mA模擬量輸出

UAT-DN RS485+NPN開關(guān)量輸出

UAT-DP RS485+PNP開關(guān)量輸出

UAT-DR RS485+繼電器開關(guān)量輸出

備注：

數(shù)字量RS485做為標(biāo)準(zhǔn)型，其他4種輸出在RS485的基礎(chǔ)上增加對(duì)應(yīng)輸出功能。

2.2 技術(shù)參數(shù)

一般參數(shù)

     盲區(qū)                             0…250mm

     檢測(cè)范圍                         250…3000mm

     設(shè)定范圍                         250…3000mm

     換能器頻率                       約80kHz

指示燈

     綠色LED                          電源指示燈

     黃色LED                          開關(guān)量、模擬量范圍指示燈

電氣特性

     工作電壓                          10.8V～26.4VDC，反極性保護(hù)

     空載電流                          ≤35mA

     電壓降                            ≤2.5V

     啟動(dòng)延時(shí)                          ＜300ms（測(cè)試值為282ms，正式稿待定）

輸出特性

     輸出類型                          4～20mA模擬量輸出

NPN開關(guān)量輸出，常開

PNP開關(guān)量輸出，常開

繼電器開關(guān)量輸出（以上4種可選其一）

標(biāo)配RS485輸出（Modbus-RTU協(xié)議）

     額定工作電流                    ≤100mA，短路/過載保護(hù)

     重復(fù)性精度                        ±0.25%

     精度                              ±0.5%

     回差                              所設(shè)開關(guān)距離的3%

環(huán)境溫度

     工作溫度                           -20～60℃

     貯存溫度                           -40～85℃

機(jī)械特性

     輸出連接方式                       GX12-6芯連接器

     輸出線長(zhǎng)                           默認(rèn)1米（其他線長(zhǎng)需定制）

     換能器螺紋                         

     防護(hù)等級(jí)                           IP66

     質(zhì)量                               <200g（不含線）

     材質(zhì)                               殼體：ABS

符合標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)                               GB/T 14048.10-2016

                                   GB/T 14048.19-2013

4種型號(hào)電氣接線圖

GX12-6芯連接器順序圖

輸出設(shè)置

4.1 開關(guān)量輸出

4.1.1 模式選擇

NPN開關(guān)量模式分為低位模式和高位模式。低位模式表示傳感器靠近障礙物且距離值小于等于預(yù)先設(shè)定的閾值，則NPN輸出為1，內(nèi)部三極管導(dǎo)通，負(fù)載形成回路；高位模式表示傳感器遠(yuǎn)離障礙物且距離值大于等于預(yù)先設(shè)定的閾值，則NPN輸出為1，內(nèi)部三極管導(dǎo)通。出廠默認(rèn)低位模式。

兩路NPN開關(guān)量模式所對(duì)應(yīng)寄存器為REG_ADDR：0010H和REG_ADDR：0013H。

設(shè)置舉例：

發(fā)送01 06 00 10 00 00 88 0F可設(shè)置第1路傳感器的輸出模式為低位模式，即靠近時(shí)開關(guān)量動(dòng)作；

發(fā)送01 06 00 10 00 01 49 CF與之相反，遠(yuǎn)離時(shí)開關(guān)量動(dòng)作。

4.1.2 閾值

設(shè)定NPN開關(guān)量動(dòng)作的位置，所對(duì)應(yīng)寄存器為REG_ADDR：0011H和REG_ADDR：0014H。

設(shè)置舉例：

發(fā)送01 06 00 11 01 F4 D9 D8可設(shè)置第1路傳感器的動(dòng)作位置為500mm，即傳感器靠近障礙物，當(dāng)距離值小于等于500mm時(shí)，內(nèi)部三極管導(dǎo)通，負(fù)載工作。

4.1.3 回差

為避免傳感器測(cè)量值剛好處于預(yù)先設(shè)定的閾值周圍，導(dǎo)致NPN開關(guān)量頻繁動(dòng)作，因此通過設(shè)置回差值讓傳感器測(cè)量值大于閾值+回差時(shí)才能使NPN斷開。

所對(duì)應(yīng)寄存器為：REG_ADDR：0012H和REG_ADDR：0015H。

設(shè)置舉例：

沿用4.1.2的閾值500mm，發(fā)送01 06 00 12 00 64 28 24設(shè)置回差值為100mm，即傳感器靠近障礙物距離值≤500mm時(shí)，NPN開關(guān)量閉合；當(dāng)傳感器遠(yuǎn)離障礙物，距離值≥600mm時(shí)，NPN開關(guān)量才斷開。

4.2 數(shù)字量輸出

傳感器內(nèi)置了485芯片，可設(shè)置NPN開關(guān)量輸出的同時(shí)，也可讀取相應(yīng)的測(cè)量值。采用的是Modbus-RTU標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

通訊舉例：

01 03 00 00 00 01 84 0A 讀取第1路距離值；

01 03 00 01 00 01 D5 CA 讀取第2路距離值；

01 03 00 02 00 01 25 CA 讀取傳感器溫度值。

綜合指令：01 03 00 00 00 03 05 CB

回復(fù)：01 03 06 03 20 04 B0 08 34 A6 41A

03 20    第1路距離值：800mm

04 B0    第2路距離值：1200mm

34 A6    溫度值：21℃

通訊協(xié)議

5.1串口參數(shù)

1.1硬件采用RS—485，主從式半雙工通訊，主機(jī)呼叫從機(jī)地址，從機(jī)應(yīng)答方式通訊；

1.2數(shù)據(jù)幀 10位，1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)；

1.3波特率：2400  4800  9600  19200 （默認(rèn)為19200）。