¿Por qué la onda de sonido es la mejor opción para muchos ubicación de los detectores?

Question

Así, actualmente estoy trabajando en mi proyecto final de la escuela, que es básicamente un Radar :) ...

Estoy usando el SRF05 detector para detectar los objetos que están cerca de la superficie del dispositivo. Mi puesto actual es aprender y resumir todos los diferentes componentes que serán ensamblados en la final. (UART, MAX232 74HC244 etc, si usted quiere saber :)

Mi profesor me dijo que cuanto más se sabe acerca de estos componentes, mejor voy a hacer en mi trabajo, y en los exámenes. Así que aquí está mi pregunta: ¿por Qué las ondas de sonido son la mejor opción para el SRF05? Además, ¿por Ultrasonidos? ¿Cuáles son los beneficios del uso de ondas de sonido, pero no invisibles ondas de luz, calor o cualquier otro medio que pueda hacer el trabajo? La luz, por ejemplo, viajar mucho más rápido, lo que crea un mejor resultado y probablemente será más eficaz que el sonido.

Answer 1

Básicamente, el sonido es lento.

El uso del sonido usted puede fácilmente cuánto tiempo una ola se lleva a viajar a su objeto y se reflejan en ella, lo que te da una bastante precisa de la distancia. La luz va demasiado rápido para que, a menos que usted está buscando para medir la distancia de la luna, dicen.

Y por qué ultrasonidos? Así que usted no puede año. Imaginar lo molesto que sería si estuviera obligado a escuchar todo el tiempo? BeeeEEEeeeEEEEeeeEEEEEEEeeeeeeEEe....eeEEEeeEEEP

Answer 2

Hay algunos análisis en http://electronics.stackexchange.com/a/130095/9006 en respuesta a una pregunta sobre la búsqueda de la posición de un objeto.

La luz, la radio y la radiación de calor son todos radiación electromagnética, y el viaje muy, muy rápidamente. No es automático que proporcionan un mejor resultado sólo porque son más rápidos.

La radiación electromagnética viaja a 1.000.000 de veces más rápido que el sonido. Así es mucho más fácil hacer algo que puede medir el tiempo que tarda el sonido en viajar a pocos metros de lo que es para la luz. El sonido viaja en aproximadamente 0,34 metros por milisegundo. Los oídos y el cerebro son lo suficientemente buenos como para detectar a tiempo-de-vuelo en una sala de unos 30 metros o más.

Una pieza de electrónica para medir la distancia usando el tiempo de vuelo de sonido es de bajo costo. Para obtener 0.34 m, o 34cm se necesita trabajar en una milésima de segundo (0,001 segundos). Que es sloooooow para cualquier tipo de computadora, aunque también es mucho más rápido que la de una persona. Es relativamente sencillo obtener 10 veces mejor, 3.4 cm, que es de 0,1 milisegundos. Para el ultrasonido, a 38kHz, que 0,1 milisegundos es casi 4 ciclos completos, que está dentro de las capacidades de bajo costo electrónica para medir. Para la medición de 34 cm con 10% de exactitud es comprensible y factible.

Para medir el tiempo de vuelo de 30 cm con luz sería mucho más difícil. Luz requeriría de 1.000.000 de menos tiempo, o 0.000,000,001 segundos, o 1 nanosegundo. Para medir 3 cm de precisión sería 0.1 nanosegundos, que es aproximadamente 3 veces más rápido que un ciclo de la forma más rápida de Intel del microprocesador. Por lo que sería mucho más difícil hacer que la medición de 30cm, y aún más difícil lograr que el 10% de precisión en el uso de tiempo de vuelo. Se puede hacer, pero no como forma barata y sencilla a como de sonido. Normalmente no uso de tiempo de vuelo, pero en lugar de una propiedad diferente de una onda de luz.

Nota Al Margen (Edit):
Si usted quería más exactitud que la de 3.4 cm con sonido (no luz), ¿cómo podría hacer eso? ¿Qué es lo que hace que sea más difícil conseguir un montón más precisión con el SRF05? Pensar en esto, y usted puede entender lo que limita el elegido SRF05 imponer, y por lo tanto a obtener una mejor comprensión del sistema.

El más conocido de los animales que utiliza el ultrasonido son los murciélagos. Ellos lo usan para el rango y la posición de medición de uso de tiempo de vuelo, y dos oídos para encontrar información de la dirección. Por lo tanto, parte de los murciélagos' los sistemas biológicos son capaces de utilizar el sonido del tiempo-de-vuelo lo suficientemente bien como para la captura de 'comida' (polillas y otros insectos) durante el vuelo. Que es muy impresionante. Si usted quería entender más acerca de cómo se puede utilizar ultrasonido, se puede echar un vistazo a los artículos sobre murciélagos eco de la ubicación del sistema. Es altamente desarrollados.

Muchos otros animales emiten ultrasonidos, por ejemplo, los roedores y algunos insectos. Pero para la mayoría es un mecanismo de comunicación.

Answer 3

Por qué no utilizan láseres? Este es un excelente enlace que creo que se merece una respuesta: http://www.repairfaq.org/sam/laserlia.htm#liarfi

Toda la página está llena de información sobre el tema. Es difícil extracto de un párrafo en particular ya que todo son relevantes, pero este es un buen resumen de la técnica.

Para una resolución mucho mejor de lo que sería posible con un simple muestreo mientras que todavía mantiene bajo costo, digital TOF telémetros puede combinar la precisión analógica temporal interpolador con decir un CMOS sistema a 100 MHz. Los circuitos analógicos para lograr esto es en muchas unidades de producción (para diferentes aplicaciones) -, pero a las 5 ps de la resolución ha sido logrado con el bajo costo de los componentes y en la producción de 15 años a partir de al menos un fabricante. La idea es interpolar entre la digital recuento de los períodos con una precisión de tiempo-para-convertidor de voltaje que se muestra a continuación, por el microcontrolador y combinado con el contador digital de los resultados.

Láser (visible o INFRARROJOS), RADAR, etc. trabajo y puede dar muy alta precisión a un alto costo y complejidad. Para los láseres se necesita un buen camino óptico de láser hacia el receptor, y el cuidadoso diseño del circuito para permitir el tiempo necesario para que las señales viajan a través del circuito.

Crudo, pero es barato medición de la distancia se puede hacer con IR Led y fotodiodos simplemente midiendo la cantidad de luz que es reflejada por el objetivo. Esto es difícil de calibrar con precisión y vulnerables a la iluminación ambiental, pero si sólo quieres "cerca" o "lejos" puede ser suficiente. Esta es la técnica utilizada por el Kinect de Microsoft distancia de la cámara.

Answer 4

Las ondas de sonido son la "mejor" opción para el SRF05 porque no tienen otra opción, es un sensor de distancia ultrasónico.

Las frecuencias ultrasónicas son a menudo utilizados para la medición y aplicaciones de diagnóstico por la razón de que el ruido de fondo es inferior a frecuencias más altas.

El calor iba a ser muy difícil para medir la distancia debido a la física de la difusión térmica.

La luz del láser puede dar más resultados fiables y precisos en rangos más amplios, y un mayor costo, pero debe ser dirigida precisamente.

Ultrasónico sensor acústico integra la respuesta general del medio ambiente, permitiendo el post-procesamiento de la información para hacer inferencias acerca de la distancia a más de un solo punto.