bob88综合体育:面向工业40的超声测距传感器参考设计（电路图+BOM表＋PCB布线）

发布时间：2022-08-24 19:38:49 来源：BOB手机客户端登录入口 作者：bob手机APP下载

　　原标题：面向工业4.0的超声测距传感器参考设计（电路图+BOM表＋PCB布线）

　　本方案是一个工业4.0就绪的参考设计，采用IO-Link控制接口，含有一个M12安装的超声测距传感器，适合工厂和工业自动化应用中的苛刻环境物体检测和距离测量，结果不受被测物体颜色、透明度和表面特性以及外部环境的影响。主要特征包括：

　　-测距范围：10-30cm (300kHz)；30cm-5m (58kHz)

　　超声技术在工业及汽车领域应用非常广泛，其中超声传感器用于发射和接收超声波段的声波信号，测量原理是大家常说的飞行时间（ToF）。其中，压电换能器是超声波传感器的关键元件，负责将电信号转换成超声波信号。该信号透过媒体，在撞到目标物体后返回压电换能器，换能器再将这个返回的超声波信号转化为电信号。

　　系统中，PGA460为可编程增益放大器（PGA），在一个DSP核心内集成了换能器驱动器、信号调理器，用以驱动和读取压电换能器；TIOL111收发器负责IO-Link接口以工业、双向、点对点的通信，让方案达到工业4.0就绪要求。图2. 基于PGA460的超声测距传感器电路图

　　方案使用中心抽头变压器为换能器提供电压，PGA460内部的两个低侧开关以推挽模式工作，控制变压器的两个初级线圈的ON and OFF。由于初级线圈的电流变化率，变压器的次级线圈将产生一个电压，把这个电压施加在换能器。初级线圈电流方向变化，将在次级线圈产生相反极性的电压，这也有效倍增了次级线圈上的电压峰峰值（peak-to-peak voltage）。PGA460必须与外接的换能器配对使用。外接变压器或p-channel MOSFET应满足换能器的输入电压要求，其额定饱和电流应等于或大于PGA460已配置的驱动电流极限。

　　中心抽头变压器也要与换能器配对使用，用来将DC电压转换成高频正弦AC电压。中心抽头施加有DC电压，按照匝数比大小，放大到变压器的次级。本方案采用的变压器－换能器组合为：变压器为B78416A2232A003、750317161用于MA58MF14-7N换能器，变压器B78416A2386A003和750316928用以MA300D1-1换能器。

　　PGA460是高度集成的片上系统超声波换能器驱动器和配有先进DSP内核的信号调理器。PGA460设有补充性低侧驱动器对，可以在基于变压器的拓扑中使用升压变压器，或者在直接驱动拓扑中使用外部高侧FET，来驱动换能器。PGA460可接收和调理反射回波信号，以进行可靠的物体检测。PGA460采用PW0016A封装，可用于超声波雷达、距离和位置感测、存在和接近检测，以及无人机和机器人着陆协助以及障碍物检测等应用。LM5166采用10引脚3mm×3mm VSON封装，是一款易用紧凑型3–65V超低IQ同步降压转换器，可在宽输入电压和负载电流范围内提供高效率。该转换器可简化方案，同时优化目标应用性能，可以调节电流限制设定值来优化电感器选择，从而满足特定的负载电流要求。TIOL111是具有集成浪涌保护功能的IO-Link收发器，接口类型3-Wire，电源电压7-36V，输出电流350mA。

　　方案发射头采用标准引脚，具体由连接器J1决定，如M12，PCB宽度为8.9mm，适合管状外形。右侧的直角连接器J3适合频率高达500kHz的各种换能器，变压器T1需按换能器参数配对选择。如果尺寸太大，可将其放置在PCB背面，可选直角引脚的EP5封装变压器，750317181和750317196，它们的电气性能是一样的。PCB背面的J2直角4脚连接器用于MSP430FR5959的编程和除错。返回搜狐，查看更多

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