針對工業測距傳感器不能在煤礦井下特殊環境使用，提出一種礦用本安型超聲波測距儀設計方案，詳細介紹了其工作原理及硬件設計。采用 430 單片機處理數據，通過 lcd1602 顯示，支持 modbus-rtu協議。

1、原理

傳統的礦用測距傳感是采用紅外和激光測距，但是紅外和激光只能用于空曠的場地，并且環境不能有粉塵，否則影響測試數據，當有大顆粒粉塵反射光線時，就得出測試距離。而超聲測距是一種非接觸檢測技術，不受光線、被測對象顏色等的影響，較其他儀器更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環境，具有少維護、不污染、高可靠、長壽命等特點，而我開發超聲波測距儀是以一個平面為反射面的，反射面必須大于 0.5m2，這就避免了風塵環境中大顆粒物的干擾，在實際應用中效果明顯。而且加入了上下限報警設定，超過設定值會通過固態繼電器輸出一個閉合節點，同時對外有一路485 接口，支持數據遠傳，更適合數字化現代礦山建設，可以很方便的采集數據，上傳調度云中心。

2、硬件設計

主控使用 MSP430F5418 單片機，超聲波測距模塊采用，主控芯片采用16位低功耗MSP430單片機，處理能力強，運算速度快，片內資源豐富，方便高效的開發環境，超低功耗，性能穩定?？梢员ＷC測距儀測量的距離精確，穩定。

2.1、主控設計

主控芯片采用16位低功耗MSP430單片機，處理能力強，運算速度快，片內資源豐富，方便高效的開發環境，超低功耗，性能穩定。可以保證測距儀測量的距離精確，穩定。

2.2、RS485 隔離電路

為適應煤礦井下本安電路的要求，采用 ISO1176 隔離芯片，處理 RS485 信號，該芯片可靠性和生命周期是磁性或光學隔離技術的兩倍還多，可在線路收發器和邏輯電平接口之間實現 2500Vrms 的隔離，從而既可降低數據損壞風險，而且還能避免超長傳輸線路上昂貴的控制電路出現損壞，工作速率高達 40Mbps，即比實力的競爭解決方案快兩倍多，實現了更高的數據傳輸速度。

2.3 按鍵設置

按鍵設置

本超聲波傳感器設置三個按鍵，三個按鍵暫時定義為 A、B、C。通過這三個按鍵可以設置距離報警上下限、測距輸出選擇（模擬量輸出和繼電器開關量輸出）和RS485從機地址。 A 鍵負責設置的進入和退出，B 鍵負責設置過程中位數的選擇，C 鍵負責本級菜

單的翻轉和設置過程中數據的遞增。其中，A、B 同時按下后，恢復默認設置，即：報警上、下限為450 和 002cm；選擇 485 輸出；modbus 從機地址為001。

3、結束

給出了相應的硬件的設計方案。該測距儀反映速度快、控制簡單、精度高，抗力強等，測距范圍為 2cm 到 500cm，在電路設計上考慮了本安參數，可以用于煤礦井下。實驗證明，在 0～5 米的量程范圍內，該傳感器的誤差低于 0.02m，并且該傳感器具有上下限報警設定和數據遠傳功能，支持modbus-rtu 協議，性能穩定可靠，能適應煤礦井下惡劣的環境。

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