طراحی محدوده یاب اولتراسونیک و تحلیل کاربرد
این مقاله از رابطه بین فاصله و زمان در انتقال اولتراسونیک استفاده می کند و از میکروکامپیوتر تک تراشه AT89C51 برای کنترل و پردازش داده ها استفاده می کند و فاصله یاب اولتراسونیک را طراحی می کند که می تواند فاصله بین دو نقطه را اندازه گیری کند. فاصله یاب عمدتا از یک مدار فرستنده اولتراسونیک، یک مدار گیرنده اولتراسونیک، یک مدار کنترل میکرو کامپیوتر تک تراشه، یک مدار تشخیص دمای محیط و یک مدار نمایشگر تشکیل شده است. با استفاده از مسافت یاب اولتراسونیک طراحی شده، فواصل مختلف آزمایش شده و تجزیه و تحلیل دقیق خطا انجام می شود.
سنسور دمای میکروکنترلر اندازه گیری فاصله اولتراسونیک
با پیشرفت جامعه، افراد نیازهای بیشتری برای اندازه گیری فاصله یا طول دارند. محدوده التراسونیک به دلیل اندازه گیری غیر تماسی و دقت نسبتاً بالایی که دارد بیشتر و بیشتر مورد توجه قرار می گیرد. فاصله یاب اولتراسونیک طراحی شده در این مقاله می تواند فواصل مختلف را آزمایش کرده و تجزیه و تحلیل دقیق خطا را انجام دهد.
1. اصل طراحی
فاصله یاب اولتراسونیک بر اساس ویژگیهای امواج اولتراسونیک است که هنگام برخورد با موانع به عقب بازتاب میشوند. فرستنده اولتراسونیک امواج مافوق صوت را در جهت خاصی ساطع می کند و همزمان با انتشار شروع به زمان بندی می کند. امواج مافوق صوت در هوا منتشر می شوند و با برخورد با موانع سر راه بلافاصله برمی گردند و گیرنده اولتراسونیک با دریافت موج منعکس شده بلافاصله زمان بندی را قطع کرده و متوقف می کند. با تشخیص مداوم پژواک های منعکس شده توسط موانع پس از انتشار امواج تولید شده، اختلاف زمانی T بین امواج فراصوت ساطع شده و پژواک های دریافتی اندازه گیری می شود و سپس فاصله L محاسبه می شود. فرمول پایه محدوده بندی این است: L=(△t/2)*C
جایی که L - فاصله ای که باید اندازه گیری شود
T - فاصله زمانی بین موج ارسالی و موج منعکس شده
ج--سرعت صوت امواج اولتراسونیک در هوا که در دمای اتاق 340 متر بر ثانیه است.
پس از تعیین سرعت صوت، L را می توان با اندازه گیری زمان رفت و برگشت امواج اولتراسونیک به دست آورد.
2. هدف طراحی مسافت یاب اولتراسونیک
فاصله اندازه گیری: در عرض 5 متر; فاصله بین دو نقطه را می توان به درستی از طریق LED نمایش داد. خطا کمتر از 5 درصد است.
3. اندازه گیری و تجزیه و تحلیل داده ها
1. اندازه گیری و تجزیه و تحلیل داده ها
با توجه به محدودیت های کار اندازه گیری واقعی، شش فاصله 30 سانتی متری، 50 سانتی متری، 70 سانتی متری، 80 سانتی متری، 90 سانتی متری و 100 سانتی متری زیر یک متر برای اندازه گیری انتخاب شد و هر فاصله هفت بار به طور مداوم اندازه گیری شد تا داده های اندازه گیری به دست آید (دما: 29). درجه) همانطور که در جدول نشان داده شده است. از داده های جدول می توان دریافت که مقدار اندازه گیری شده عموماً چند سانتی متر بزرگتر از مقدار واقعی است، اما دقت اندازه گیری پیوسته نسبتاً زیاد است.
برای هر مجموعه از داده های اندازه گیری شده، یک مقدار حداکثر و یک مقدار حداقل حذف می شود و سپس مقدار میانگین محاسبه می شود که به عنوان داده های اندازه گیری نهایی استفاده می شود و در نهایت تجزیه و تحلیل مقایسه ای انجام می شود. این پردازش داده ها نیز دارای درجه خاصی از علم و عقلانیت است. از داده های جدول، اگرچه جبران دما بر روی موج اولتراسونیک انجام شده است، خطای نسبی در اندازه گیری فاصله نسبتاً کوتاه نسبتاً زیاد است. به ویژه برای اندازه گیری فاصله 30 سانتی متر و 50 سانتی متر، خطاهای نسبی به ترتیب به 5 درصد و 4.8 درصد رسید. اما از مجموع نتایج اندازه گیری، خطای این طراحی نسبتاً کم و نسبتاً پایدار است. مساحت کور این طرح حدود 22.6 سانتی متر است که اساساً الزامات طراحی را برآورده می کند.
2. تجزیه و تحلیل خطا
خطای محدوده عمدتاً از جنبه های زیر ناشی می شود:
(1) یک زاویه مشخص بین پروب فرستنده و دریافت کننده اولتراسونیک و نقطه اندازه گیری شده وجود دارد که مستقیماً بر حداکثر مقدار فاصله اندازه گیری تأثیر می گذارد. (2) شدت صدای اکو اولتراسونیک به طور مستقیم با فاصله ای که باید اندازه گیری شود مرتبط است، بنابراین اندازه گیری واقعی لزوماً یک ماشه عبور صفر از یک اکو نیست. (3) با توجه به ابزارهای خام، فاصله اندازه گیری واقعی نیز دارای خطا است. عوامل زیادی بر خطای اندازه گیری تأثیر می گذارند، از جمله تداخل محیط میدان، فرکانس پالس پایه زمانی و غیره.
4. تجزیه و تحلیل برنامه
استفاده از امواج فراصوت برای اندازه گیری فاصله زمین در اتمسفر فناوری است که به طور رسمی تنها پس از توسعه فناوری الکترونیکی مدرن به کار گرفته شده است. از آنجایی که محدوده اولتراسونیک یک فناوری تشخیص غیر تماسی است، تحت تأثیر نور، رنگ جسم اندازه گیری شده و غیره قرار نمی گیرد و می تواند در محیط های خشن استفاده شود. (مانند حاوی گرد و غبار) سازگاری خاصی دارد. بنابراین، بسیار متنوع است. به عنوان مثال: نقشه برداری و نقشه برداری نقشه های توپوگرافی، ساخت خانه ها، پل ها، جاده ها، حفر معادن، چاه های نفت و غیره، با استفاده از امواج فراصوت برای اندازه گیری فواصل زمین با استفاده از فناوری فوتوالکتریک به دست می آید. مزایای فاصله یاب اولتراسونیک عبارتند از: هزینه ابزار کمتر از فاصله یاب های موج نور کم، صرفه جویی در کار، کارکرد آسان.
مسافت یاب التراسونیک نیز در فناوری پیشرفته ربات استفاده می شود. منبع اولتراسونیک بر روی ربات نصب شده است که به طور مداوم امواج مافوق صوت را به اطراف ساطع می کند و به طور همزمان پژواک های بازتاب شده توسط موانع را دریافت می کند تا موقعیت خود ربات را تعیین کند و از آن به عنوان حسگر برای کنترل ربات استفاده می کند. کامپیوتر و غیره از آنجایی که امواج اولتراسونیک برای انتشار آسان، جهت گیری خوب و کنترل آسان شدت هستند، ارزش کاربرد آن به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است.
در یک کلام، از تحلیل فوق می توان دریافت که استفاده از محدوده اولتراسونیک از بسیاری جهات دارای مزایای بسیاری است. بنابراین تحقیق در این موضوع بسیار کاربردی و از نظر تجاری ارزشمند است.
