ultra00

معرفی و راه اندازی التراسونیک-Ultrasonic

به نام خدا

در مقاله ای که پیش رو دارید قصد داریم به معرفی و راه اندازی التراسونیک-Ultrasonic بپردازیم و اندکی با التراسونیک (Ultrasonic) آشنا شویم. فرکانس کاری التراسونیک خارج از محدوده شنوایی انسان می باشد و یعنی فرکانس الترا سونیک ها از 20Khz تا چند مگاهرتز می باشد که با توجه به نوع کاربرد از التراسونیک با فرکانس کاری خاصی استفاده می شود.

اصول کار التراسونیک (Ultrasonic) بر چه اساس است؟

  • معمولا در کاربرد های صنعتی و غیر صنعتی از یک فرستنده التراسونیک و یک گیرنده یا حسگر التراسونیک استفاده می شود. نحوه عملکرد به این صورت می باشد که ابتدا فرستنده موج التراسونیک که موجی در رنج فرکانس التراسونیک است را ارسال می کند و این موج پس از برخورد به مانع بازگشت می کند و گیرنده این موج بازگشتی را دریافت می کند. حال با توجه به زمان و طیف فرکانس بازگشتی می توان به اطلاعاتی از قبیل عمق،نوع، سرعت و … مانع دست یافت.

حال بپردازیم به کاربرد های التراسونیک، این محدوده فرکانسی کاربرد های وسیعی دارد در زیر به تعدادی از این کاربردها اشاره خواهیم کرد:

  • صنایع رباتیک
  • پزشکی
  • تشخیص وجود شیء
  • شمارنده (مانند شمارنده های کلا ها ی عبور کننده از نوار نقاله)
  • تشخیص موقعیت
  • اندازه گیری حجم
  • تشخیص اشخاص
  • اندازه گیری فاصله
  • صنایع جوش
  • صنایع نانو
  • صنایع شیمی
  • خودروسازی

در بالا فقط سعی داشتیم تعدادی از مصارف و صنایع کاربردی این سنسور ها را ذکر کنیم و قصد بررسی کاربرد در هر حوزه را نداشتیم، که این خود نیازمند مطالعه جامعی در هر حوزه به صورت جدا می باشد. قصد ما از بیان این کاربردها تبیین وسعت کاربرد التراسونیک بوده است. امروزه به دلیل قیمت مناسب و کاربرد های متعدد این سنسورها جایگاه قابل توجهی در صنعت پیدا کرده اند.

در ادامه مقاله سعی بر آن داریم تا در مورد یکی از کاربرد های التراسونیک یعنی اندازگیری فاصله صحبت کنیم.

برای این کاربرد از رایج ترین ماژول های التراسونیک موجود در بازار ماژول SRF04 و SRF05 می باشد.

ابتدا تفاوت بین این دو ماژول رو بشناسیم:

ماژول SRF05 نسخه تکامل یافته SRF04 می باشد. این نسخه جدید دو مد کاری را پشتیبانی می کند و 5 پایه جهت کار با با ماژول را در اختیار قرار می دهد. اما ماژول SRF04 دارای 4 پایه می باشد و تنها یک مد کاری را پشتیبانی می کند.

حال بپردازیم به نحوه راه اندازی و استفاده از این ماژول ها.

برای استفاده از ماژول SRF04 نحوه عملکرد پایه ها به شرح زیر می باشد:

ultra01

البته در بعضی از ماژول ها پایه “Do not Connect” وجود ندارد. ولتاژ تغذیه این ماژول ها ،همانطور که در شکل مشخص شده است 5 ولت می باشد.

برای راه اندازی ماژول SRF04 باید دیاگرام زیر پیاده شود:

ultra02

همان طور که در دیاگرام مشخص شده است برای تریگ ماژول ابتدا باید یک پالس با عرض حداقل 10 میکرو ثانیه به پایه Trigger اعمال کنیم. سپس فرستنده الترا سونیک 8 پالس ارسال می کند، و سپس ما باید عرض پالسی که روی پایه Echo دریافت می کنیم را بدست آوریم تا از روی این عرض پالس به تشخیص مسافت دست یابیم.

نکته ای در مورد عرض پالس وجود دارد این است که باید عرض پالس بین 100us تا 18ms باشد. اگر بیش از این مقدار باشد تشخیص فاصله با دقت صحیحی نیست و اگر حدود 36ms باشد ،یعنی مانعی را تشخیص نداده است.

اما ماژول SRF05 ،این ماژول معمولا دارای 5 پایه است، که در مد اول پایه ها به شرح زیر می باشند:

ultra03

 

این مد دقیقا مشابه مد SRF04 است و تایمینگ دیاگرام آن ها مشابه است ، تنها تفاوت در عرض پالس روی پایه Echo می باشد.

در ماژول SRF05 عرض پالس روی پایه Echo بین 100us تا 25ms می باشد، یعنی مسافت طولانی تری را می تواند اندازگیری کند و اگر عرض پالس 30ms دریافت کند یعنی مانعی را تشخیص نداده است.

اما راه اندازی ماژول SRF05 در مد دوم، در این مد چیدمان پایه ها به فرم زیر است:

ultra04

در این حالت برخلاف حالت قبل که پایه Mode را بدون اتصال رها می کردیم، باید پایه Mode را صفر کنیم. و تغییر دیگر آنکه پایه Trigger و Echo یکی می باشد.

برای کار کردن در این مد به دیاگرام زیر دقت نمایید:

ultra05

همانطور که در دیاگرام مشخص شده است، بعد از این که پالس تریگر را با عرض بیش از 10us اعمال کردیم، باید منتظر دریافت عرض پالس برگشتی روی همان پایه باشیم.

بعد از این که عرض پالس را بدست آوردیم نوبت به استخراج فاصله از روی عرض پالس می رسد.

حال اگر زمان اندازگیری شده بر حسب میکرو ثانیه باشد، برای تبدیل به مسافت از دو رابطه زیر می توان استفاده نمود:

Time(us)/58 = distance(cm)

Time(us)/148 = distance(inch)

دو رابطه فوق برای ماژول های ذکر شده و در همه حالت ها یکسان می باشد.

 

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *