الکترونیک 98 آموزش الکترونیک-رباتیک-برق-برنامه نویسی میکروکنترلرها، رسپبری پای و آردوینو
سنسور فاصله سنج آلتراسونیک UT
در این بخش دانلود پروژه راه اندازی سنسور فاصله سنج آلتراسونیک UT با میکروکنترلر AVR, توسط تیم الکترونیک و برنامه نویسی الکترونیک ۹۸ برای شما علاقه مندان به پروژه های میکروکنترلر AVR آماده شده است. در سنسور آلتراسونیک, امواج فراصوت (آلتراسونیک) منتشر می شوند و بر اساس امواج منعکس شده می توان محیط را تشخیص داد. هر چه فاصله بیشتر باشد, طول زمان برگشت امواج بیشتر خواهد بود.
همان طور که در شکل زیر مشاهده می کنید این حسگر از دو سونار تشکیل شده است که روی یک بورد الکترونیکی, شامل مدارات فرستنده و گیرنده امواج فراصوت, نصب شده اند. یکی از سونارها برای فرستادن امواج فراصوت و دیگری برای دریافت آن ها استفاده می شود. سونار وسیله ای است که می تواند پالس های الکتریکی را به صوت و امواج صوتی را به پالس های الکتریکی تبدیل کند. امواج فراصوت, با توجه به ماهیت امواج صوتی, از کاربرد های زیادی در صنعت, پزشکی و.. برخوردارند که برخی ازآن ها به شرح زیر می باشند.
کاربرد امواج التراسونیک
- عملیات اتصال : جوشکاری مواد غیر هم جنس
- عملیات ماشینکاری : سوراخکاری و تراشکاری
- کمک به عملیات شکل دهی : در آهنگری و ریخته گری مداوم
- کمک به فرآیندهای جدید تولید: در ماشینکاری الکتروشیمیایی
- عملیات فیزیکی و شیمیایی : تسریع واکنش ها, همگن سازی, امولوسیون سازی و انحلال
- عملیات شست و شو : شستشو قطعات ظریف یا مستحکم
- پزشکی : جراحی توسط چاقوی آلتراسونیک, تخریب سلول های بدخیم, جرم گیری و عصب کشی دندان ها, شکستن سنگ کلیه, برداشتن چربی اضافی بدن (لیپوساکشن) و سونوگرافی
- محاسبه فاصله : روباتیک, سلاح های نظامی, لوازم خانگی, انواع تجهیزات جانبی خودرو و دیگر دستگاه هایی که اندازه گیری فاصله را بر عهده دارند.
چگونگی عملکرد سنسور آلتراسونیک UT
ابتدا میکروکنترلر به سنسور فرستنده T فرمان ارسال امواجی را می دهد که در محدوده شنوایی انسان نیستند. سپس محاسبه زمان در تایمر میکروکنترلر شروع می شود و هنگامی که امواج ساطع شده باز گشتند, توسط سنسور گیرنده R دریافت می گردند و محاسبه زمان قطع می شود. با زمان محاسبه شده و سرعت صوت می توان فاصله را به دست آورد.
نحوه محاسبه فاصله بر حسب زمان
سرعت صوت در هوا 345 میلی ثانیه است و تا حدی به رطوبت و دمای محیط بستگی دارد.سرعت صوت در آب نمک 1500 میلی ثانیه و در آب خالص 1435 میلی ثانیه است. برای مثال فرض کنید که سنسور فرستنده یک روبات, امواج صوتی را به جسمی ناشناس فرستاده است و صوت این فاصله را دو بار طی کرده است. حال اگر میکروکنترلر زمان 0.035 ثانیه را ثبت کرده باشد, فاصله جسم تا روبات برابر خواهد بود با :
342 * 0.035 / 2 = 6m
امواج به صورت موج مربعی فرستاده می شوند و ارسال آن ها مدت 100 میکرو ثانیه ادامه پیدا می کنند تا وسایل الکتریکی به کار بیفتند و دوباره موج مربعی از خروجی به میکروکنترلر فرستاده می شود.
سنسور آلتراسونیک دارای یک مقدار بیشینه و یک مقدار کمینه می باشند. اگر فاصله زیاد باشد, امواج پخش می شوند و گیرنده آن ها را دریافت نمی کند, اما اگر فاصله خیلی نزدیک باشد, کار انعکاس به سرعت انجام می شود و وسایل الکتریکی نمی توانند با این سرعت کار کنند.
انعکاس و جذب صدا و مشخصات جسم
متاسفانه انعکاس ها همیشه نشان دهنده فاصله نیستند و عوامل دیگری آن ها را تغییر خواهد داد. صدایی که از یک بالش منعکس می شود, با صدای منعکس شده از یک جسم سخت, یکی نخواهد بود. اگر جسمی دارای زاویه های خیلی تیز باشد, امواج کمی باز خواهند گشت. ممکن است انعکاس گم شود یا امواج صوتی کمانه کنند. برای غلبه بر این مشکل می توان از چندین حسگر به طور همزمان استفاده کرد. هر کدام از این حسگرها یک زاویه دید دارند که معمولا 20 درجه است. گفتنی است که باید برای هرکدام از حسگرها از فرکانس های متفاوت استفاده کرد که کار آسانی نیست. امروزه در برخی موارد خاص برای اندازه گیری فواصل نسبتا دور و دارای زوایای خیلی تند از روش پردازش تصویر استفاده می کنند.
نقشه شماتیک راه اندازی سنسور فاصله سنج UT با میکرو AVR
سخت افزار پروژه
برای راه اندازی سنسور فرستنده آلتراسونیک نیاز به فرکانس 40KHz داریم, که در این پروژه توسط آی سی تایمر پرکاربرد 555 اقدام به تحریک سنسور فرستنده آلتراسونیک با فرکانس 40KHz کرده ایم. همچنین در گیرنده سنسور آلتراسونیک با استفاده از آی سی LM324 که یک تراشه OP-AMP می باشد, فرکانس دریافتی را در نهایت به منطق یک و صفر تبدیل می کنیم.
یعنی زمانی که سنسور گیرنده آلتراسونیک صوت را دریافت نماید خروجی آی سی LM324 که به پایه ورودی PIND.3 متصل می شود, سطح منطقی یک می گیرد و بلعکس در صورتی که صوت به سنسور گیرنده نرسد خروجی آی سی LM324 سطح منطقی صفر می گیرد. به این ترتیب این عمل باعث فعال و غیر فعال شدن اتوماتیک تایمر یک و در نتیجه شمارش و توقف شمارش تایمر یک میکروکنترلر AVR می شود. همچنین در پایان بعد از انجام عملیات اندازه گیری, میزان فاصله اندازه گیری شده توسط میکروکنترلر ATmega8 بر روی یک ال سی دی کارکتری 2 در 16 نمایش داده می شود.
برنامه میکروکنترلر در محیط نرم افزار Bascom AVR
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 |
$regfile="m8def.dat" $crystal=8000000 Config Lcdpin = Pin , Db4 = Pinc.2 , Db5 = Pinc.3 , Db6 = Pinc.4 , Db7 = Pinc.5 , E = Pinc.1 , Rs = Pinc.0 Config Lcd = 16 * 2 Config Timer1 = Timer , Prescale = 8 Config Int1 = Rising Enable Interrupts Enable Int1 On Int0 Receive Dim A As Single , B As Single Config Pind.6 = Output Cls Cursor Off Do Start Timer1 Set Portd.6 Waitms 500 Reset Portd.6 Waitms 100 Loop End Receive: Stop Timer1 Reset Portd.6 A = Timer1 B = A If a > 8000 Then Cls Home Lcd "OUT OF RANGE" Goto Down End If A = A / 100 Cls Home Lcd A Locate 2 , 1 Lcd B Down: Timer1 = 0 A = 0 B = 0 Return |
س چه جوری برنامه شو دانلود کنم
سلام با این سنسور واردوینو نمیشه دستگاه اسکن زمین درست کرد? واین که ایا شما پروژه ی در این مورد تو سایت ندارید?
سلام دوست عزیز
اگر منظور شما ساخت اسکنر برای یافتن اجسام درون زمین است، خیر با این سنسور نمی توان اینکار را انجام داد.