Transcript SONAR Typ: SRF04 SONAR Sonar to ultradźwiękowy czujnik odległości, który posiada nadajnik i odbiornik fal ultradźwiękowych. Służy do obliczania przybliżonej odległości od najbliższego obiektu.

SONAR
Typ: SRF04
SONAR
Sonar to ultradźwiękowy czujnik odległości, który
posiada nadajnik i odbiornik fal ultradźwiękowych.
Służy do obliczania przybliżonej odległości od
najbliższego obiektu.
HISTORIA
1822- Daniel Colladen, fizyk szwajcarski, "podwodnym
dzwonem" zbadał prędkość dźwięku w wodach jeziora
Genewa. W czasach tych rozpoczęto również pierwsze
próby określania map dna oceanu w oparciu o proste
metody echa dźwiękowego
1877 - Lord Rayleigh opublikował w Anglii rozprawę
naukową "Teoria dźwięku" w której opisał podstawy
fizyczne rozchodzenia się fal dźwiękowych
1880 - Pierre i Jacques Curie odkryli efekt piezoelektryczny
w kryształach kwarcu i tytanianu baru. Były to podwaliny do
generowania i odbierania fal ultradźwiękowych
o częstotliwościach z zakresu milionów cykli na sekundę
(megahertzów)
HISTORIA
1914-1918 - początek rozwoju ultradźwiękowych urządzeń
do nawigacji, pomiaru głębokości i odległości w wodzie używanych przede wszystkim na łodziach podwodnych
1928 - S. Sokołow w Instytucie Elektrotechnicznym
w Leningradzie opracował koncepcję ultradźwiękowego
wykrywania wad w metalach i stopach odlewniczych
1941 - F. Firestone z Uniwersytetu Michigan opracował
urządzenie pod nazwą supersonic reflektoscope do
wykrywania wad w metalach. W następnych latach nastąpił
znaczny rozwój ultradźwiękowych metod badań materiałów
głównie za sprawą firm SIEMENS w Niemczech i KRETZ
TECHNIK z Austrii
ULTRADŹWIĘKI, ECHO
Ultradźwięki to fale dźwiękowe, których częstotliwość jest
zbyt wysoka, aby usłyszał je człowiek. Dla większości ludzi
są one wyższe niż 20 kHz. Niektóre zwierzęta mogą
emitować i słyszeć ultradźwięki, np.: pies, szczur, delfin,
wieloryb czy nietoperz.
W wyniku odbicia fal dźwiękowych występuje zjawisko
zwane echem. Obserwujemy je wtedy, gdy fala dźwiękowa
napotyka na swojej drodze przeszkodę, odbija się od niej
i wraca do ucha obserwatora powodując powtórzenie
wrażenia dźwiękowego. Nie każde jednak odbicie fali
powoduje echo. Zjawisko to występuje tylko na dużych
przestrzeniach. W małych pomieszczeniach ściany są zbyt
blisko by można było usłyszeć echo.
WYTWARZANIE
ULTRADŹWIĘKÓW
Metody mechaniczne
Metody termiczne
Magnetostrykcja
Odwrócenie efektu piezoelektrycznego
Metody optyczne
MAGNETOSTRYKCJA
Jest to zmiana długości rdzenia magnesu pod wpływem
zmiennego prądu przepuszczanego przez solenoid
(walcowa cewka powietrzna [bez rdzenia] w postaci
przewodu elektrycznego) nawinięty na ten rdzeń.
Zjawisko to znalazło zastosowanie w licznych
urządzeniach przemysłowych, w których drgania
ultradźwiękowe są wytwarzane zazwyczaj w zakresie
niskich częstotliwości.
ZASTOSOWANIE
Elektronika (np.: radary, sonary, echolokatory)
Obróbka materiałowa (np.: kamień, szkło, metale)
Medycyna (np.: ultrasonografia)
Przemysł (np.: muzyczny, technologiczny)
Wojsko
ZASTOSOWANIE
Robot często musi poruszać się w terenie pełnym
przeszkód. Mogą to być chociażby ściany w pokoju.
Rzeczą oczywistą jest to, że robot nie może bezmyślnie
wjeżdżać na napotykane przeszkody. W związku z tym
sonar umożliwia mu bezkonfliktowe poruszanie się
w terenie. Ultradźwięk zostaje wysłany i jeżeli powróci do
odbiornika, to znaczy że robot natrafił na przeszkodę.
Wtedy program obsługujący robota określa czy przeszkoda
jest wystarczająco daleko by mógł on iść do przodu. Lub
zmienić kierunek. Innym sposobem jest wykorzystanie
podczerwieni.
SONAR SRF 04
Napięcie: 5v
Prąd: 30mA Typ. 50mA
Max częstotliwość: 40KHz
Max zasięg: 3 m
Min zasięg: 3 cm
Waga: 11.3 g
Wielkość: 1.75” w x 0.625" h x 0.5" d
Wrażliwość: wykrywalność od 3 cm średnicy na początku
do 2 m na trzecim metrze
Wejściowe dane: poziom pulsu układu TTL 10uS Min.
Echo sygnału: szerokość sygnał układu TTL jest
proporcjonalna do zasięgu.
WYKRES Z OSCYLOSKOPU
odległość = prędkość dźwięku w powietrzu * czas sygnału echa
WIĄZKA ULTRADŹWIĘKU
POMIAR ODLEGŁOŚCI
Gdy robot napotka przeszkodę urządzenie emituje fale
dźwiękowe. Następnie program realizuje pomiar czasu
powrotu echa odbitej fali od przeszkody. W pomiarze
odległości nie ma znaczenia moc odbitej fali a jedynie czas
zarejestrowania echa przez odbiornik.
SONAR I PROCESOR
PROGRAM
'******************************************************
'
Zmierzenie odleglosci sonarem
'******************************************************
Sprawdz_sonar:
//wykrywanie przeszkody
Set Portc.4
//wypuść wiązkę dźwięku
Waitus 15
//odczekaj 15 ms
Reset Portc.4
//zakończ wypuszczanie wiązki
Pulsein Czas_imp , Pine , 7 , 1
//zapisz czas powrotu wiązki
If Err <> 0 Then
//jeśli nie znaleziono przeszkody to…
Czas_imp = 65535
//wykonaj kolejny krok
End If
//koniec wykrywania przeszkody
Return
//powrót do programu głównego
OBJAŚNIENIA
Set zmienna.x - ustawia określony bit x w stan 1 zmiennej
Waitus x - przerywa działanie programu na określony czas x
Reset zmienna.x - ustawia określony bit x w stan 0 zmiennej
Pulsein zmienna, PINx, numer końcówki, zbocze - zwraca
ilość jednostek czasowych, pomiędzy dwoma zboczami
impulsów gdzie, zmienna do której wpisany będzie czas,
wyrażony w jednostkach czasowych, PINx jest nazwą rejestru
wejściowego portu, nr_końcówki to numer testowanej
końcówki w podanym porcie PINx, zbocze określa przejście
stanu na końcówce jakie ma być brane pod uwagę
Err - zwraca 1 gdy wystąpił błąd
KONIEC
DZIĘKUJE ZA UWAGĘ …