Pregunta de telémetro ultrasónico múltiple

Question

Yo he estado haciendo algunas investigaciones sobre el haz ultrasónico buscadores como sensores para la robótica. He visto que se atribuye a los servos y dinamiza efectivamente "buscar" en la parte frontal del robot y asegúrese de que la ruta es clara.

Mientras que este método es muy eficaz para la mayor parte, yo estoy esperando que se puede mejorar. Lo que necesito saber es si es posible utilizar varios transductores de ultrasonidos (digamos 4) al mismo tiempo, al tener cada uno de emitir y escuchar una frecuencia diferente?

Aquí una foto de lo que quiero decir:

En esta imagen, el cuadro verde que representa a mi robot. La pequeña caja azul representa un panel con 4 inclinarse por separado, transductores de ultrasonidos. Los rayos emitidos desde el cuadro azul representa el ángulo en el que cada transductor está dirigido. Los diferentes colores de los rayos que representan a diferentes frecuencias. Decir, por ejemplo: 34KHz, 36KHz, 38 khz y 40 khz.

Si esto es posible, ¿cómo puedo obtener transductores de ultrasonidos que producen diferentes frecuencias, la mayoría de ellos parecen venir con los 40KHz. ¿Sólo se puede regular la frecuencia de ellos a través de mi placa Arduino de alguna manera?

editar Además, es posible el uso de un transductor ultrasónico para producir toda la gama de frecuencias? Es decir: puedo girar el servo 4 veces más rápido, ping 4 veces fest, pero el paso de un intervalo de frecuencia después de cada ping? ¿Puede un único transductor de escuchar frecuencias variables?

Answer 1

Un típico transductor ultrasónico piezoeléctrico no será tan eficiente cuando se maneja en las frecuencias aparte de que es calificado como uno. Actúan un poco como un resonante tanque LC, por lo que la sensibilidad disminuye abruptamente.
Una figura típica que parece ser ~2kHz -6dB de ancho de banda (por ejemplo, con ultrasónica 40kHz si va a ser como la mitad de sensible o dar la mitad de la salida en 39kHz y 41kHz)

40kHz parece ser el más común (y barato), pero usted puede obtener diferentes frecuencias como 25kHz, 60kHz, 180Khz, etc.

En lugar de hacer esto, sin embargo, ¿por qué no usar simplemente 4 de la misma y el pulso de cada uno por separado, o utilizar uno y girar a través de ángulo deseado con el servo.
A menos que su robot viaja muy rápidamente, no importa si escalonar los pulsos ligeramente. Usted puede incluso hacer un SONAR básico de esta manera, he aquí un interesante PIC de ejemplo.

Answer 2

Es posible el uso de múltiples sensores ultrasónicos en un robot? Sí: "El Uso De Múltiples Sensores De Sonar".

Como ya se ha resuelto, un sensor de frecuencia recibe ecos de pings enviados por el sensor. Hay varias maneras de tratar con sensibilidad cruzada, aproximadamente en el orden de primero lo más simple:

• ping de un único transductor en un momento, ignorando todos los otros transductores, mientras espera que el "fantasma ecos" desde el transductor de corriente a morir antes de hacer ping a la siguiente transductor. Esto es mucho más rápido que mecánicamente la rotación de un solo transductor. Tal vez esto será lo suficientemente rápido, a menos que su robot se pegaban en las cosas casi a la velocidad del sonido :-).
• Uso relativamente estrecho ángulo de haz de transmisores o receptores (o ambos) por sensor, y aumentar el ángulo de un sensor a la otra, de forma que un sensor no puede oír el eco de otro (a menos que las cosas en la parte delantera del transductor causa alguna extraña lateral reflexiones) -- los sensores de ángulo de distancia aproximadamente el mismo que el ángulo de haz. Por desgracia, esto deja a los "puntos ciegos" entre los transductores de que los objetos no pueden ser vistos por cualquier transductor.
• Algunos de combinación, por ejemplo, aumentar el ángulo de un sensor a otro así que un sensor de sólo escucha los ecos de sus 2 vecinos (alrededor de la mitad del ángulo de haz); luego alternar entre ping incluso transductores (ignorando el extraño transductores) y hacer ping a la extraña transductores (ignorando incluso la transductores).
• cada transductor de funcionamiento a una frecuencia diferente. Por desgracia, todo a bajo costo de los transductores de ultrasonidos, con pocas excepciones, están atentos a resonar a 40 kHz. Cuando se escucha a una variedad de señales, estos transductores sólo puede "escuchar" las señales que están dentro de unos pocos kHz 40 kHz. Usted tendrá para el equilibrio (a) El más alejado de 40 kHz se utiliza en un transductor diseñado para 40 kHz, menos sensible es, por lo tanto una frecuencia "relativamente cerca" a 40 kHz; y (a) La más cercana de todas las frecuencias están juntos, más difícil es para discriminar entre ellos, por lo que desea un conjunto de frecuencias que se propagan "relativamente alejadas". No sé si hay un buen compromiso o no, si no, te estás atascado con (c) el uso de sensores más caros atentos a otras frecuencias, o más caro "ancho de banda", los sensores no atentos a cualquier frecuencia en particular.
• El uso de diversos transmitir los tiempos para descartar fantasma ecos. Decir que usted transmita desde la izquierda, retraso de 2 ms (no lo suficiente para dejar que los ecos de morir abajo), luego transmitir desde la derecha, ... después de que los ecos de morir abajo, luego transmitir desde la izquierda, retraso de 3 ms, a continuación, transmitir desde la derecha. En caso de que el receptor obtiene un eco de la espalda 5 ms después dos veces, entonces usted puede estar bastante seguro de que es un eco real; si el receptor recibe un eco de la espalda 5 ms después de la primera vez, 6 ms después de la segunda vez, es probablemente un fantasma de la izquierda del receptor. (Hay mucho más sofisticada de "espectro ensanchado" técnicas para la separación de los muchos transmisores todas con la misma frecuencia al mismo tiempo).
• Combinar las señales de todos los receptores. Si usted tiene una central transmisor que los pings en todas las direcciones (o, equivalentemente, que han transmisores de punta en cada dirección, y hacer ping a todos ellos en el mismo instante), y el primer eco de volver golpea a la izquierda receptor primero (luego a la derecha receptor escucha un eco), sabe que el obstáculo más cercano está más cerca del lado izquierdo que del lado derecho. (Hay más sofisticado "phased array" las técnicas que se combinan las señales de todos los receptores, y aún más sofisticado de "formación de haces de" técnicas para ajustar ligeramente la transmisión de los tiempos de todos los transmisores).

p.s.: Has visto "Infrared vs Ultrasonidos - Lo que Usted Debe Saber" ?