超声波测距芯片的工作原理基于超声波的发射、传播及反射特性,通过测量时间差计算距离。采用时间差测距法,芯片内置超声波发射器将电信号转换为超声波并向外发射,遇到障碍物后反射回的信号被接收器捕获。芯片记录超声波往返时间,结合声速公式计算距离。
信号转换:发射器将电信号转换为高频超声波(通常>20kHz),接收器将机械振动转化为电信号。
时间测量:芯片内置计时模块,从发射信号开始计时,直到接收器接收到反射波后停止计时,时间差乘以声速(通常取340m/s)即得距离。
环境补偿:实际产品常加入温度补偿模块,因声速受温度、湿度影响,需通过传感器实时校正以提高精度。
工采电子代理的MS1030是一款针对超声波流量高精度测量电路,它具有高精度,高稳定性,高效率的特点;它的测量精度高达15PS,测量范围从500NS~4MS@4MHZ的测量范围,在第一波模式情况下,内部比较器的offset可编程范围为±127mV,而且还另外增加了±64mV的比较偏置电压;单向测量回波较多达8个回波脉冲,内嵌顺逆流自动测量模式,测量完成后顺流和逆流的8个回波脉冲值及8个回波脉冲的和均有独立的结果寄存器,该测量模式既提高精度,也降大大低了测量功耗;该电路的封装管脚完全和MS1022 PIN to PIN兼容,客户在替换上非常便捷。
MS1030为高端数字模拟混合器件。为了达到较佳测量效果,好的电源非常重要。电源应该具有高电容性和低电感性。
所有的Ground引脚都应该连接到印刷电路板的地层上. Vio和Vcc应该通过一个电池或者固定的线性电压调节器给出。不要应用开关式的调节器,避免由于IO电压引起的干扰。
内部框图:
超声波测距芯片 - MS1030的特性:
流量测量单元:
-测量精度高达15ps,1LSB达3.8 ps
-测量范围500ns至4ms @4MHZ
-较多可以测量8个回波信号,而且将8个回波信号测量值进行累加并放入结果寄存器
-通过StartTOFRestart命令并自动测量顺流和逆流,测量完成后INTN产生中断
-具有高精度脉宽检测单元
模拟输入电路:
-内嵌稳定低漂移精密比较器,失调电压1mv(典型)
-内嵌可编程比较器偏置电压,编程电压-64~62MV
-内嵌第一波检测功能,且可编程偏置电压达±127 mV
-模拟部分在非测量时间进行关闭,功耗小于50nA
脉冲发生单元:
-内嵌两个脉冲发生器,单个较多可生成127个脉冲
-脉冲发生器发送脉冲频率从62.5KHZ~2MHZ @4MHZ
-脉冲发生器单个输出电流可达48MA电流
-两个脉冲输出管脚具有单个反向功能
温度测量单元:
2个或4个温度传感器,PT500/PT1000
内嵌施密特触发器
超低功耗(每30秒测量一次时为0.08uA)
其他功能:
上升或/和下降沿触发测量
高精度的STOP屏蔽窗口
低功耗32K振荡器(4UA)
4线SPI通信接口
工作电压2.5V至3.6V
工作温度-40℃至+125℃
QFN32
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