roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.


Вопросы ультразвуковой локации

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Drunya » 31 дек 2010, 12:18

Уважаемые, если уж разговор зашел об УЗ, то разрешите и свои 5 копеек вставить. Я сам в институте УЗ изучал (неразрушающий контроль), приборы даже пытались делать:
PA210038.JPG
Могу предложить литературу с теоретическими основами УЗ неразрушающего контроля. Это институтские методички, написанные преподом в доступной для понимания форме. Там много теории, формулы. Все полезное. Правда на украинском, возможно, не всем будет понятно :).
Глюк по-немецки означает "счастье"...
Аватара пользователя
Drunya
 
Сообщения: 196
Зарегистрирован: 05 июн 2007, 12:20
Откуда: Киев
прог. языки: C/C++, ASSEMBLER

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Michael_K » 31 дек 2010, 13:28

УЗ в воздухе - это немного другое... Да вы отсканьте и выложите - кому надо, найдет :)
Аватара пользователя
Michael_K
 
Сообщения: 6034
Зарегистрирован: 07 окт 2009, 00:29
Откуда: СПб

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Radist » 31 дек 2010, 14:30

Конечно надо. Мне по работе например. Чем понятнее - тем лучше. А насчет украинского - есть же переводчики.
Аватара пользователя
Radist
 
Сообщения: 2235
Зарегистрирован: 01 июл 2009, 08:59
Откуда: Екатеринбург
прог. языки: асемблер AVR

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Ворон » 31 дек 2010, 17:10

перестань пытаться сделать направленный сигнал!! :o сделай направленный микрофон -это много проще!! :wink:
Ворон
 
Сообщения: 1051
Зарегистрирован: 24 ноя 2008, 19:43
Откуда: Казань

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Michael_K » 31 дек 2010, 17:38

Это одно и то же
Аватара пользователя
Michael_K
 
Сообщения: 6034
Зарегистрирован: 07 окт 2009, 00:29
Откуда: СПб

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Ворон » 31 дек 2010, 18:05

заблуждение))по принципам то возможно, конструктивно очень похоже- а вот, по мощности отсеиваемого не полезного сигнала)) разница огромная!соответственно и проще изготавливаемо, материаллы можно использовать доступные))) или МИКАЕЛЬ считаеещь что просто так на ссылках алюминиевые рупоры для излучателей ставят?))а не из пластика штампуют?)
напр микр.JPG

где-то так , а просто трубочка одетая на микрофон мало что дает ,ну шумов станет больше, фронты сигнала размажутся, по сравнению с простым микрофоном незначительное сужение диаграммы направлености,.. у микрофона то рабочая зона приема колебаний не по внешнем диаметру корпуса))
Ворон
 
Сообщения: 1051
Зарегистрирован: 24 ноя 2008, 19:43
Откуда: Казань

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Radist » 31 дек 2010, 22:12

А мне кажется, что наоборот излучатель должен быть сконцентрированным. Тогда отразит эхо наша цель. А всенаправленное ухо услышит эхо. Главное не цеплять края диаграммой направленности. А если рупор будет на микрофоне - он сильно ослабит и прямое эхо. А значит надо будет увеличивать коэффициент усиления. А шумы-то тоже усиливать будем.

Продолжил эксперименты, перешел к измерению расстояния. Сперва считаю сам, контролер только работает с сигналом. Получится у меня - получится и у него. Датчик лежит на столе, смотрит вверх, видит отражение от потолка. Измерил рулеткой - 174 см. Если я измеряю по центрам импульсов - стабильно получаю расстояние 164 см (считая что скорость звука 340 м/с). Если от начала импульса засветки до начала импульса отражения, то 170,5 см.

Нашел такую таблицу

Зависимость скорости звука в воздухе температурат [° C] [м / с]
-20 319
-10 325
0 331
10 337
20 343
30 349
40 355
50 360

У меня температура около 27 градусов, скорость примерно 347 м/с, что дает дальность по способу от начал импульсов 174 см, а по первому способу 168 см.

По логике способ измерения по центрам точнее, а на практике - нет. Как вот это объяснить?
Аватара пользователя
Radist
 
Сообщения: 2235
Зарегистрирован: 01 июл 2009, 08:59
Откуда: Екатеринбург
прог. языки: асемблер AVR

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Vovan » 31 дек 2010, 22:33

Хех... объяснить пожалуй вряд ли смогу, но интуитивно понимаю, что при отражении часть полуволны "срезается" или как-то так (коряво)... А ваще, лично я сначала (програмно) калибровал дальномер, а уж потом (или после) использовал... и, кстати, успешно, потому что и ножку стула (табурета) и стену с точностью до 2см определял на расстоянии 1-1,5 м. При бОльших расстояниях показания тока человек (т.е. я ) мог понять (ну об этом я уже говорил)... Насчет температуры как-то не задумывался, т.к. у меня в квартире и зимой, и этим жарким летом температура +22 +\-1град...
_________
Sincerely,
Vovan
Аватара пользователя
Vovan
 
Сообщения: 3340
Зарегистрирован: 05 окт 2005, 12:03
Откуда: Литва
прог. языки: asm

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Radist » 31 дек 2010, 23:57

У меня есть одно предположение, почему так. Длина моего цуга - 250 мкс. А длина импульса засветки - 800 мкс. Если считать, что через 250 мкс после начала излучатель просто трепыхался (мощность излучения была маленькой, для эха не достаточной, а для засветки достаточной), то у меня получается центр смещен на 300 мкс примерно. Что при скорости 347 м/с дает 5 см, то есть измеренное значение 173 см. Наверное так. Надо будет проверить на других расстояниях. А насчет температуры - у меня тинька, в ней есть датчик температуры встроенный. Хотелось бы выжать по точности все что можно, так что я и с этим датчиком поэкспериментирую. Составлю табличку, чтоб с формулами не возиться.

Добавлено спустя 17 минут 7 секунд:
Кстати, длина импульса засветки на работе и дома отличаются. На работе 1100 мкс, дома 800 мкс. На работе температура градусов 18, дома 25 - 27. Связываю с этим.
Аватара пользователя
Radist
 
Сообщения: 2235
Зарегистрирован: 01 июл 2009, 08:59
Откуда: Екатеринбург
прог. языки: асемблер AVR

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Radist » 02 янв 2011, 10:20

Сделал поддержку встроенного датчика температуры. Если локатор планируется применять при постоянной температуре, то его можно один раз откалибровать через измерение фиксированного расстояния. При этом расстояние пропорционально времени, ничего о скорости звука знать не надо. Если же температура будет меняться, то придется либо постоянно проводить перекалибровку (что в боевых условиях проблематично, а часто и просто не возможно), либо определять скорость звука в новых условиях по температуре. На каждый градус скорость изменяется примерно на 0,6 м/с, погрешности можете оценить сами. В тиньке есть температурный датчик, несколько строчек кода позволяют узнать температуру кристалла с точностью до градуса. Составил таблицу скоростей для температур от 0 до 50 градусов (вспоминая летнюю жару). Измерение скорости делается один раз, после включения датчика, в расчете на то, что температура быстро и сильно меняться не может.
Аватара пользователя
Radist
 
Сообщения: 2235
Зарегистрирован: 01 июл 2009, 08:59
Откуда: Екатеринбург
прог. языки: асемблер AVR

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Vovan » 02 янв 2011, 14:35

ИМХО: применение конкретного МК-ра (тини с встроеным датчиком температуры, наверное 25?) решение конечно хорошее, а не лучше будет с выносным датчиком? Тогда УЗ локатор можно применять на других МК, например на мегах, что чаще всего делается при построении мнгофункциональных устройств, в т.ч. и роботов.
Хотя, конечно, данное исследование не отменяет дальнейшего развития проекта.
_________
Sincerely,
Vovan
Аватара пользователя
Vovan
 
Сообщения: 3340
Зарегистрирован: 05 окт 2005, 12:03
Откуда: Литва
прог. языки: asm

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Drunya » 02 янв 2011, 18:37

Radist писал(а):По логике способ измерения по центрам точнее, а на практике - нет. Как вот это объяснить?
На практике посылаемый (т.н. "зондирующий") сигнал имеет форму екпоненциально затухающей синусоиды:
zond1.JPG
, а принятый, отраженный сигнал искажается, растягивается и принимает колоколообразную форму:
donn1.JPG
И получается, что максимумы на двух импульсах не соответствуют одной и той же точке, т.е. грубо максимум на зондирующем - это начало, а максимум на принятом - это середина посылки. Это из теории. Кстати, на фотографии в самом верху это хорошо видно.

Вот литература, прошу прощения за задержку. Праздники... :)
Вложения
Методичики по Акустике.zip
(3.18 МиБ) Скачиваний: 0
Глюк по-немецки означает "счастье"...
Аватара пользователя
Drunya
 
Сообщения: 196
Зарегистрирован: 05 июн 2007, 12:20
Откуда: Киев
прог. языки: C/C++, ASSEMBLER

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Radist » 02 янв 2011, 19:25

Спасибо за методичку.
2 Vovan: у меня тинька45, просто что было. У меня планировалось так: есть главный контроллер робота, а есть куча датчиков, в их числе УЗ-локатор. Он выдает информацию о расстоянии уже с учетом температуры. Но есть другой вопрос: а если поставить в локатор не тиньку, а мегу без датчика температуры? Сперва приведу свои доводы за тиньку. Если не использовать ресет, то имеем 5 ног. Одна нога + схемка на инверторах - генератор (если использовать адм202 - то можно тоже со схемкой на инверторе генерить одной ногой). Одна нога - приемник. Остается три ноги, которые можно использовать для выдачи информации контроллеру. Две из них могут быть уартом, третья - выходом ШИМ. Пропускаем этот ШИМ через фильтр и повторитель - имеем аналоговый выход. Вроде бы все, что душа желает можно на тиньке сделать. Ну а если я что-то упустил и нужно делать на меге - берем микросхемку, к примеру LM335. Она дает 10мВ/градус, или грубо 2 единицы АЦП на градус.
Аватара пользователя
Radist
 
Сообщения: 2235
Зарегистрирован: 01 июл 2009, 08:59
Откуда: Екатеринбург
прог. языки: асемблер AVR

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Radist » 03 янв 2011, 15:28

Продвинулся еще дальше в своих изысканиях :) . Для начала расскажу о своем способе вывода информации во внешний мир. У меня есть шим, фильтр и повторитель на 1/4 lm324. Она не может работать до питания, хотя снизу работает от нуля. Исходя из этого сигнал 3В (шим 154 из 255) у меня означает отсутствие эха (или очень ближнюю зону, об этом далее), шим 128 (50% или 2,5В) - расстояние 128 см, зависимость линейная. Ноль будет для ближней неопознаваемой зоны (пока не сделано). Таков мой вывод информации, а теперь о том, как я считаю.
Перед началом работы я измерил температуру и узнал скорость звука (про это я уже писал). Во время работы посылания импульса и ожидания эха у меня работал таймер с тиком в 1 мкс (с регистром расширения). Нога, по которой я принимал эхо была настроена на прерывания по любому изменению на ноге (поэтому фильтр перед ногой - необходимость). Первый вход в прерывание запускал таймер, остальные - записывали время в озу. Как закончилось время ожидания эха (у меня 25 мс) - началась обработка инфы в озу. Если там только один импульс засветки - это либо дальняя, либо ближняя зона (пока не научился их разделять - но скоро этим займусь). Если там есть еще импульс - считаем расстояние. Сперва узнаю время пролета звука, для этого ищу время от начала до середины первого эха, и вычитаю из него время половины цуга (125 мкс). Умножаю время на скорость звука, делю на два (туда/обратно). Получил расстояние в микрометрах. Делю на 10 000 - получаю в см. Далее программный фильтр на 4 измерения: каждое последующее измерение должно отличаться от предыдущего не более чем на 2 см по модулю. Если четверка именно такая - усредняю и выдаю, иначе набираю новую четверку. Измерил расстояние до потолка и до настольной лампы - проверял рулеткой - совпадают. Пока все это делал без рупоров.

В дальнейших планах - научиться различать ближнюю и дальнюю зоны. Они отличаются по ширине импульса засветки. Но поскольку дома и на работе ширина у меня разная, а зависимость эту я пока не нашел.....пока не знаю как. Есть одна идея: если я получу что я в ближней или дальней зоне - то я уменьшу длину цуга. При этом ближняя зона должна уменьшиться, и если эхо объекта отделилось от импульса засветки, то это именно ближняя зона и можно измерение проводить как обычно. Но это полумера. Я бы хотел по ширине импульса засветки определять расстояние начиная от единиц см. Есть над чем работать.

ЗЫ. Есть у меня одна черта: если что-то получилось - нужно сделать перерыв, насладиться триумфом. Ведь если я пойду тут же дальше, я рискую что у меня что-то не получится и радость от работы сильно уменьшится. Поэтому на сегодня я закончил :) .
Последний раз редактировалось Radist 03 янв 2011, 15:54, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
Radist
 
Сообщения: 2235
Зарегистрирован: 01 июл 2009, 08:59
Откуда: Екатеринбург
прог. языки: асемблер AVR

Re: Вопросы ультразвуковой локации

Сообщение Vovan » 03 янв 2011, 15:38

Внимательно слежу за этой темой и все бы хорошо, но вот эту фразу про лм324 че-то не догоняю :oops: ...
lm324. Она не может работать до питания, хотя снизу работает от нуля.
если не трудно, поясните :oops:
_________
Sincerely,
Vovan
Аватара пользователя
Vovan
 
Сообщения: 3340
Зарегистрирован: 05 окт 2005, 12:03
Откуда: Литва
прог. языки: asm

Пред.След.

Вернуться в Сенсорика

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

Mail.ru counter