Измерение расстояния ультразвуком и ультразвуковые датчики

Если вам нужно бесным способом измерить расстояние до объекта, находящегося на некотором расстоянии перед вами, или до какой-нибудь крупной преграды, то для этого можно использовать овой датчик. Приборы данного типа очень пы в использовании, они надежны и экономичны, при этом не требуют никаких расходников.

Ультразвуковой датчик генерирует отдельные звуковые импульсы ового диапазона, то есть такие, которые у его ухом не слышно. И поскольку данные импульсы распраняются через , то движутся они со скоью звука.

Как только этот звук достигает ближайшей границы объекта напротив, он отражается от нее по принципу возникновения эхо, и тогда датчик, принимая отраженный сигнал, вычисляет расстояние до объекта, от которого произошло отражение. Сначала фиксируется время, которое прошло между отправкой сигнала и моментом его прихода назад, затем оно умножается на скоь звука, а после — делится на два.

Так как расстояние до объекта определяется здесь временем распранения и возврата звуковой волны, точность измерений выполняемых овым датчиком не зависит от помех.

В принципе любой предмет, отражающий звук, может быть обнаружен независимо от его цвета и освещенности. Это может быть деревянный забор или стеклянное окно, кусок отделки из нержавеющей стали или поликарбонат. Не важно, есть ли на пути а туман, или мембрана сенсора датчика имеет легкие загрязнения. На функционировании датчика это не скажется.

Первые наметки на тему ового измерения расстояния можно отнести к 1790 году, когда итальянский физик Ладзаро Спалланцани выяснил, что летучие мыши ориентируются и маневрируют во время полета даже в полной темное, используя слух, а вовсе не зрение.

Исследователь проделал множество наблюдений за летучими мышами, павил несколько ов, благодаря которым пришел к однозначному выводу о том, что летучие мыши ориентируются и осуществляют навигацию в полной темноте используя уши и звук. Так, Спалланцани первым стал изучать эхолокацию начав с наблюдений за летучими мышами.

Лишь в 1930 году американский зоолог Дональд Гриффин, исследуя сенсорные механизмы животных, подтвердил наконец, что летучие мыши перемещаются даже в полной темноте, используя для целей навигации . Оказалось, что летучие мыши сами подают чтобы затем услышать его отражение, дабы понять где и на каком расстоянии на их пути находятся объекты, преграды, насекомые и т. д.

Ученый назвал этот сенсорно-акустический прием летучих мышей навигационной эхолокацией. Как вы наверно помните со школьного курса физики, эхолокацией вообще называют техническое использование овых волн и исследование их отражений (эхо) с целью определения местоположений и размеров объектов.

Кстати, не только летучие мыши, но и многие ночные и морские животные и насекомые используют овые частоты для обеспечения личной безсти, охоты и выживания. Настолько важны в природе звуковые частоты, не слышимые человеческим ухом.

Вернемся, однако, к овым датчикам. Модуль состоит из ового передатчика и приемника (как ухо у летучей мыши). Передатчик служит для генерации ового излучения частотой 40 кГц, а приемник — для улавливания а именно на этой частоте.

Передатчик расположен на плате ря с приемником, так что он способен воспринимать овые волны, испущенные приемником и отраженные от объекта, находящегося перед датчиком, если между датчиком и объектом от которого происходит отражение находится .

Когда в зону действия ового луча попадает какое-нибудь препятствие, схема рассчитывает время, которое проходит с момента отправки ового сигнала до момента его прихода обратно — в приемник.

Это осуществить легко, тем более электронике, ведь скоь звука в е известна, она равна 343,2 метра в секунду, следовательно умножив время на данную скоь — получим длину прямолинейной траектории на пути а от приемника до места отражения и обратно.

Разделив на два — получим расстояние до поверхности отражения, независимо от того, твердая она или мягкая, цветная или прозрачная, плоская или какой-нибудь причудливой формы. А несколько таких датчиков, расположенных под правильными углами, позволят определить и размеры объектов.

 

Конструктивно датчик имеет две мембраны, первая — для излучения а, вторая — для приема эхо. По сути это — динамик и микрофон. На схеме установлен генератор импульсов овой частоты, который в момент начала измерений запускает электронный таймер, и как только микрофон принял отраженный звук — таймер останавливается.

Далее рассчитывает расстояние, которое прошел звук за отсчитанное время. Это расстояние будет вдвое больше расстояния до объекта, поскольку звуковая волна сходила сначала туда и потом шла обратно. Результат отображается на дисплее или подается на следующий электронный блок.

Ультразвуковые датчики расстояния находят широкое применение в промышленной технике и в быту: обнаружение препятствий в зоне действия машины, обеспечение безсти автомобиля во время парковки, расстояний во время работы станков и машин, во время перемещений транспортеров.

Они помогают определить положение предмета, материала, уровень воды, измерить зернистость, ведь может отражаться почти от любых поверхностей если только данные поверхности не поглощают звук (как это делают например специальная звукоизоляция или шерсть).

Сегодня особенно популярны овые датчики в робототехнике и т. д, по в силу того, что эти датчики (даже по несколько в одном устройстве) легко сопрягаются со многими гаджетами и при желании могут быть встроены в любые системы автоматизации.

Пример создания пого ового дальномера в ашних условиях:

Андрей Повный

Читайте наш Телеграм-канал https://t.me/ieport_new

Pin It

Добавить комментарий