حسگرهای مافوق صوت

در این بخش می توانید در رابطه با مدارها و مکانیک در رباتیک به بحث وگفتگو بپردازید

مدیران انجمن: sinaset, شوراي نظارت

ارسال پست
Captain II
Captain II
نمایه کاربر
پست: 522
تاریخ عضویت: سه شنبه 7 فروردین 1386, 9:36 am
محل اقامت: ایران
سپاس‌های ارسالی: 11 بار
سپاس‌های دریافتی: 763 بار
تماس:

حسگرهای مافوق صوت

پست توسط robotic » دو شنبه 1 مهر 1387, 9:01 pm

حسگرهاي مافوق صوت

يكي از مسائل مطرح در رباتيك ايجاد درك نسبت به محيط خارجي براي جلوگيري از برخورد نامطلوب به اشياء موجود در محيط حركت است. از سوي ديگر ممكن است نياز داشته باشيم كه ربات بتواند دركي از فاصله ها بدون تماس فيزيكي داشته باشد. براي اين منظور از سنسورهاي مافوق صوت يا Ultrasonic استفاده ميكنند.
با وجود اينكه رويكردهاي زيادي در اين زمينه وجود دارد ولي ميتوان آنها را در دو بخش تقسيم بندي كرد. دسته اول شامل ابزارهاي انفعالي ميباشند ،نظير سيستمهاي فاصله سنجي swept-focus و يا stereoscopic . دسته بعد سيستم هاي فعال يا Active ميباشند نظير سيستمهاي ماكروويو ، ليزر و مافوق صوت.
در اين مقال ما به معرفي سنسورهاي مافوق صوت خواهيم پرداخت. اين سنسورها از دو قسمت تشكيل شده است. قسمت اول مدار راه انداز آن را تشكيل ميدهد و قسمت ديگر دو قطعه (مبدل) گيرنده و فرستنده آن ، دقيقا مشابه آن قسمت از دزدگيرهايي كه در خودروها (مقابل شيشه جلو) نصب ميشود. البته دردسر اصلي كار با اينگونه سنسورها مدار راه انداز آن است.البته پكيجهاي آماده كه كار را بسيار ساده ميكنند نيز وجود دارد، مانند مدول مافوق صوت ساخت شركت Texas Instruments .( كه اگر احيانا كسي در ايران سراغ داشت به ماهم خبر بده.;) ) اين سنسورها در برخي دوربينها نيز براي تشخيص فاصله و فوكوس مناسب استفاده ميشود.
مكانيزم كلي كار اين سنسورها ، فرستادن يك بيم و دريافت انعكاس آن و متعاقبا محاسبه زمان رفت و برگشت. بدين ترتيب ميتوان فواص را نيز براحتي با در نظر گرفتن صرعت صوت در دما و فشار محيط ، محاسبه كرد.
قدم بعدي بدست آوردن ماتريسي از موانع موجود در محيط است. اينكار از دو راه ممكن است راه اول جاروب كردن محيط با امواج بصورت مكانيكي ميباشد. راه دوم استفاده ازچند مبدل ، با توجه به پيچيدگي محيط ، است. بعنوان مثال ميتوان يك مبدل متحرك با رنج زاويه اي بالا در سر ربات ، يك مبدل ثابت در جلو و رو به پايين براي تشخيص گودي، و دو مبدل با زاويه هاي 45 درجه در چپ و راست را بعنوان يك تركيب مناسب استفاده كرد.
يكي از مهمترين خطاهايي كه در اين سنسورها مشاهده ميشود ، خطاي بالقوه در فواصل زياد است. همانطور كه ميدانيد امواج مافوق صوت را نمي توان همانند يك بيم ليزر تاباند و انعكاس آن را ثبت كرد. بعنوان مثال در فاصله حدودا 4.5 متري و با زاويه تابش 75 درجه حدود 250 ميليمتر خطا ممكن است پيش آيد.

تصویر

برخي از محققين با استفاده از تيوپها ، شيپوره ها و بازتابنده ها و با فوكوس دادن بيمهاي صوتي سعي در كم كردن زاويه تابش داشته اند ولي تجهيزات مورد نياز ابعاد سنسور را به ده ها برابر افزايش ميدهد. دقت اين نوع سنسورها را با افزايش دقت گيرنده نيز ميتوان افزايش داد. لبه هاي كناري بيم عموما از شدت كمتري برخوردارند لذا با كم كردن شدت حساسيت گيرنده ميتوان خطا را تا نصف كاهش داد. البته در مواردي از يك آرايه از داده ها استفاده ميشود و پروسسوري وظيفه تشخيص زاويه مناسب را برعهده دارد.

تصویر
هرکه را اسرار حق آموختند
مهر کردند و دهانش دوختند

Captain II
Captain II
نمایه کاربر
پست: 522
تاریخ عضویت: سه شنبه 7 فروردین 1386, 9:36 am
محل اقامت: ایران
سپاس‌های ارسالی: 11 بار
سپاس‌های دریافتی: 763 بار
تماس:

پست توسط robotic » دو شنبه 1 مهر 1387, 9:04 pm

سنسورهاي آلتراسونيك و كاربرد اين سنسورها

شايد با كلمه التراسونيك يا Ultrasonic بر خورد كرده باشيد.التراسونيك به معناي مافوق صوت است.فركانسهاي اين محدوده را ميتوان بين 40 كيلو هرتز تا چندين مگا هرتز در نظر گرفت.امواجي با اين فركانسها كه كاربردهايي چون سنجش ميزان فاصله،سنجش ميزان عمق يك مخزن،تعيين فشار خون يك بيمار،همگن كردن مواد مذاب،استفاده در دريلها جهت ايجاد ضربه و كارائي بيشتر دريل،تست قطعات صنعتي از نظر كيفي جهت تشخيص شكافها و سوراخهاي ريز و غيره اشاره كرد.

جهت استفاده از اين امواج يك سري سنسورهاي مخصوص طراحي شده كه ميتوان اين سنسورها را به دو دسته صنعتي و غير صنعتي تقسيم بندي كرد.سنسورهاي غير صنعتي در فركانسهايي در حدود 40 كيلو هرتز كار ميكنند و در بازار با قيمتهاي پايين در دسترس هستند. در اين سنسورها دقت كار بالا نبود و فقط در حد تشخيص يك فاصله يا عمق يك مايع ميتوان از آنها استفاده كرد.اما در سنسورهاي صنعتي كه در فركانسهاي در حد مگا هرتز كار ميكنند به دليل همين فركانس بالا ما دقت زيادي را خواهيم داشت.به طور نمونه ما در اينجا بلوك دياگرام طرح اندازه گيري ميزان فاصله توسط ميكروكنترلرavr را براي شما آورده ايم.

تصویر

همچنين دو طرح جهت دانلود براي شما قرار ميدهيم كه در يكي از التراسونيك جهت تشخيص فاصله با استفاده از آي سي 555 استفاده شده است

[لینک خارجی برای کاربران مهمان مخفی است، لطفا برای مشاهده لینک ثبت نام نموده و یا وارد سایت شوید]

پسورد : [لینک خارجی برای کاربران مهمان مخفی است، لطفا برای مشاهده لینک ثبت نام نموده و یا وارد سایت شوید]
هرکه را اسرار حق آموختند
مهر کردند و دهانش دوختند

Captain II
Captain II
نمایه کاربر
پست: 522
تاریخ عضویت: سه شنبه 7 فروردین 1386, 9:36 am
محل اقامت: ایران
سپاس‌های ارسالی: 11 بار
سپاس‌های دریافتی: 763 بار
تماس:

پست توسط robotic » دو شنبه 1 مهر 1387, 9:05 pm

Ultrasonic

این سنسور به صورت دو pack مجزای گیرنده و فرستنده موجود می باشد.این دو سنسور به صورت یک پک(pack) واحد نیز وجود دارد. فرکانس تولید شده توسط این سنسور 40 کیلو هرتز می باشد.به شماتیک درونی این سنسور در شکل زیر توجه کنید.

تصویر

نقشه مدار
در این مدار به نوع خازنها توجه کنید.سه نوع خازن مولتی لایر ، الکترولیت و سرامیکی مورد استفاده قرار گرفته است.همانطور که در نقشه ملاحظه می کنید.،این خازنها با حروف اولشان مشخص هستند.c نمایانگر خازن سرامیکی ، m نمایانگر خازن مو لتی لایر و E نمایانگر خازن الکترولیت است

تصویر

در این پروژه با نحوه بدست آوردن فاصله از طریق امواج آلتراسونیک آشنا می شوید.
حداقل فاصله محاسبه شده توسط این مدار 28 سانتی متر و حداکثر آن 3.6 متر است.
دوستان میتونند اطلاعات بیشتر از نحوه ساخت این سنسور رو از لینک زیر دریافت کنند:

[لینک خارجی برای کاربران مهمان مخفی است، لطفا برای مشاهده لینک ثبت نام نموده و یا وارد سایت شوید]
هرکه را اسرار حق آموختند
مهر کردند و دهانش دوختند

New Member
پست: 1
تاریخ عضویت: شنبه 5 شهریور 1390, 4:16 pm

Re: حسگرهای مافوق صوت

پست توسط s0lt00n » شنبه 5 شهریور 1390, 4:42 pm

با سلام

از شما برای پستهای قشنگتون تشکر میکنم

من دانشجو ارشد رشته مهندسی آبم

دارم وسیله درست میکنم که توی اون داشتن مسافت برام خیلی مهمه ولی من مسافت دور میخوام از 10متری تا حداقل400متری فقط مسافت برام مهمه میشه راهنمایم کنین با تشکر حسین

s0lt00n@yahoo.com تصویر تصویر

ارسال پست

بازگشت به “مدارها و مکانیک در رباتیک”