基于Zigbee的貨車(chē)水箱液位測(cè)量裝置

　　摘要：本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種采用超聲波測(cè)位原理，并基于Zigbee技術(shù)進(jìn)行液位數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)呢涇?chē)水箱液位測(cè)量裝置。設(shè)計(jì)階段超聲波傳感器端采用了超聲波測(cè)距聲速補(bǔ)償和時(shí)間修正法以提高數(shù)據(jù)精確性。最后設(shè)計(jì)了Zigbee無(wú)線收發(fā)模塊和超聲波傳感器硬件電路模塊，并進(jìn)行了軟件代碼的開(kāi)發(fā)。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、成本低、安裝快捷、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　引言

　　目前貨車(chē)、掛車(chē)等牽引車(chē)駕駛室和車(chē)廂之間相距比較遠(yuǎn)，如采用有線方式進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集和傳輸，必須布置足夠長(zhǎng)的線束，不僅使設(shè)備安裝不便，還會(huì)出現(xiàn)安全隱患，因此本文采用Zigbee方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸。

　　將超聲波液位計(jì)合理安裝在車(chē)廂水箱上方，通過(guò)超聲波測(cè)距模塊對(duì)水箱水位進(jìn)行測(cè)量，并將數(shù)據(jù)經(jīng)Zigbee發(fā)送模塊傳輸?shù)桨惭b在駕駛室內(nèi)的接收模塊，最后將數(shù)據(jù)通過(guò)顯示模塊12864或者1602進(jìn)行顯示，這樣駕駛員可以直接觀察水箱水量的使用情況，從而摒棄了停車(chē)觀測(cè)或通過(guò)駕駛員經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)水位進(jìn)行判斷。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　如圖1所示，Zigbee液位測(cè)量系統(tǒng)由超聲波測(cè)距模塊、Zigbee發(fā)送模塊、Zigbee接收模塊和顯示裝置組成。Zigbee發(fā)送模塊驅(qū)動(dòng)超聲波測(cè)距模塊對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并發(fā)送給Zigbee接收模塊，Zigbee接收模塊驅(qū)動(dòng)12864顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。其中Z-STACK協(xié)議已經(jīng)集成12864顯示屏驅(qū)動(dòng)函數(shù)，無(wú)需重新設(shè)計(jì)。　　

 

　　超聲波測(cè)距模塊

　　超聲波測(cè)距模塊包括發(fā)送、接收電路以及接口電路。為了便于超聲波的發(fā)送和接收，本方案采用共振頻率為40kHz的超聲波探頭，其發(fā)射探頭選用TCT40-10F1，接收探頭采用TCT40-10S1。

　　超聲波模塊共3個(gè)，圖2是超聲波模塊2發(fā)射電路原理圖。OUTPUT_2輸出的40kHz方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后進(jìn)到超聲波換能器的另一電極。用這種推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。上拉電阻，除了可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。