Analisis Aplikasi dan Desain Range Finder Ultrasonik
Makalah ini menggunakan hubungan antara jarak dan waktu dalam transmisi ultrasonik, dan menggunakan komputer mikro chip tunggal AT89C51 untuk kontrol dan pemrosesan data, dan merancang pengintai ultrasonik yang dapat mengukur jarak antara dua titik. Pengintai terutama terdiri dari sirkuit pemancar ultrasonik, sirkuit penerima ultrasonik, sirkuit kontrol komputer mikro chip tunggal, sirkuit pendeteksi suhu sekitar, dan sirkuit tampilan. Menggunakan pengintai ultrasonik yang dirancang, jarak yang berbeda diuji, dan analisis kesalahan terperinci dilakukan.
Sensor suhu mikrokontroler pengukur jarak ultrasonik
Dengan perkembangan masyarakat, orang memiliki kebutuhan yang semakin tinggi untuk pengukuran jarak atau panjang. Jangkauan ultrasonik semakin diperhatikan karena pengukuran non-kontak dan presisi yang relatif tinggi. Pencari jangkauan ultrasonik yang dirancang dalam makalah ini dapat menguji jarak yang berbeda dan melakukan analisis kesalahan terperinci.
1. Prinsip desain
Pengintai ultrasonik didasarkan pada karakteristik gelombang ultrasonik yang dipantulkan kembali saat menghadapi rintangan. Pemancar ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik ke arah tertentu, dan memulai waktu bersamaan dengan emisi. Gelombang ultrasonik merambat di udara, dan segera kembali ketika menghadapi rintangan di jalan, dan penerima ultrasonik segera menginterupsi dan menghentikan waktu ketika menerima gelombang pantulan. Dengan terus mendeteksi gema yang dipantulkan oleh penghalang setelah gelombang yang dihasilkan dipancarkan, perbedaan waktu T antara gelombang ultrasonik yang dipancarkan dan gema yang diterima diukur, dan kemudian jarak L dihitung. Rumus rentang dasarnya adalah: L=(△t/2)*C
Dimana L - jarak yang akan diukur
T - interval waktu antara gelombang yang ditransmisikan dan gelombang yang dipantulkan
C —— Kecepatan suara gelombang ultrasonik di udara, yang diambil sebagai 340 m / s pada suhu kamar
Setelah kecepatan suara ditentukan, L dapat diperoleh dengan mengukur waktu pulang pergi gelombang ultrasonik.
2. Tujuan desain pencari jangkauan ultrasonik
Mengukur jarak: dalam 5 meter; jarak antara dua titik dapat ditampilkan dengan benar melalui LED; kesalahannya kurang dari 5 persen.
3. Pengukuran dan analisis data
1. Pengukuran dan analisis data
Karena keterbatasan pekerjaan pengukuran aktual, enam jarak 30cm, 50cm, 70cm, 80cm, 90cm, dan 100cm di bawah satu meter dipilih untuk pengukuran, dan setiap jarak diukur tujuh kali secara terus menerus untuk mendapatkan data pengukuran (suhu: 29 derajat ), seperti yang ditunjukkan pada tabel. Terlihat dari data pada tabel bahwa nilai yang terukur umumnya beberapa sentimeter lebih besar dari nilai sebenarnya, namun akurasi pengukuran kontinu relatif tinggi.
Untuk setiap kumpulan data terukur, nilai maksimum dan nilai minimum dihilangkan, kemudian nilai rata-rata dihitung, yang digunakan sebagai data pengukuran akhir, dan terakhir dilakukan analisis komparatif. Pemrosesan data ini juga memiliki tingkat sains dan rasionalitas tertentu. Dari data pada tabel, meskipun telah dilakukan kompensasi suhu pada gelombang ultrasonik, kesalahan relatif relatif besar pada pengukuran jarak yang relatif pendek. Khusus untuk pengukuran jarak 30cm dan 50cm, kesalahan relatif masing-masing mencapai 5 persen dan 4,8 persen. Namun dari semua hasil pengukuran, kesalahan desain ini relatif kecil dan relatif stabil. Area buta desain ini sekitar 22,6 cm, yang pada dasarnya memenuhi persyaratan desain.
2. Analisis kesalahan
Kesalahan mulai terutama berasal dari aspek-aspek berikut:
(1) Ada sudut tertentu antara probe pemancar dan penerima ultrasonik dan titik yang diukur, yang secara langsung mempengaruhi nilai maksimum jarak pengukuran; (2) Intensitas suara gema ultrasonik berhubungan langsung dengan jarak yang akan diukur, sehingga pengukuran sebenarnya belum tentu merupakan pemicu gema zero-crossing; (3) Karena alat kasar, jarak pengukuran sebenarnya juga memiliki kesalahan. Ada banyak faktor yang mempengaruhi kesalahan pengukuran, termasuk gangguan lingkungan lapangan, frekuensi pulsa berbasis waktu dan sebagainya.
4. Analisis Aplikasi
Penggunaan ultrasound untuk mengukur jarak tanah di atmosfer merupakan teknologi yang baru diterapkan secara formal setelah perkembangan teknologi elektronik modern. Karena rentang ultrasonik adalah teknologi deteksi non-kontak, ini tidak terpengaruh oleh cahaya, warna objek yang diukur, dll., Dan dapat digunakan di lingkungan yang keras. (seperti mengandung debu) memiliki kemampuan beradaptasi tertentu. Oleh karena itu, ini sangat serbaguna. Misalnya: survei dan pemetaan peta topografi, membangun rumah, jembatan, jalan, menggali tambang, sumur minyak, dll., menggunakan gelombang ultrasonik untuk mengukur jarak tanah dicapai dengan menggunakan teknologi fotolistrik. Keuntungan dari pengukur jarak ultrasonik adalah: biaya instrumen lebih rendah daripada pengukur jarak gelombang cahaya Rendah, hemat tenaga kerja, mudah dioperasikan.
Pengukur jarak ultrasonik juga digunakan dalam teknologi robot canggih. Sumber ultrasonik dipasang pada robot, yang secara terus menerus memancarkan gelombang ultrasonik ke sekitarnya dan sekaligus menerima gema yang dipantulkan oleh penghalang untuk menentukan posisi robot itu sendiri, dan menggunakannya sebagai sensor untuk mengendalikan robot. komputer dan sebagainya. Karena gelombang ultrasonik mudah terarah emisi, arah yang baik, dan kontrol intensitas yang mudah, nilai aplikasinya telah dihargai secara luas.
Singkatnya, dapat dilihat dari analisis di atas bahwa menggunakan rentang ultrasonik memiliki banyak keuntungan dalam banyak aspek. Oleh karena itu, penelitian tentang topik ini sangat praktis dan bernilai komersial.
