Scheda sonar in/out
Fascicolo 14
 
ultimo aggiornamento 23 giugno 2006


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Descrizione:

La scheda sonar in/out realizzata in vetronite a doppia faccia delle dimensioni di 48x40 mm riporta la scritta "Sonar I/O Ver:1.0" sul lato componenti ed è allegata al fascicolo n° 14.
La scheda è utilizzata principalmente per connettere i sensori ultrasonici al microprocessore presente sulla scheda Processore 2.
I ricevitori ultrasonici hanno un'uscita molto bassa che richiede un'amplificazione e una filtrazione, questa è realizzata in maniera molto grezza e usa un solo amplificatore realizzato con un transistor per ogni canale (Q1 e Q2), con la sola filtrazione realizzata con un condensatore da 120pF, condensatori C2 e C7.
Il microcircuito usato sulla scheda è un LM393, un "Doppio comparatore differenziale", le uscite dei due comparatori sono sommate insieme con una resistenza comune di "pull-up" (R6) e sono collegate al processore presente sulla scheda Processore 2.
L'altra funzione della scheda Sonar I/O è quella di montare uno 'switch' a 4 quattro posizioni questo è collegato alle porte del microprocessore presente sulla scheda Processore 2.
I trasduttori ultrasonici si collegano ai quattro connettori presenti sulla scheda due trasmittenti e due ricevitori, questi sono fondamentalmente dei minuscoli altoparlanti e piccoli microfoni, ma lavorando al di fuori delle capacità uditive umane.
Infatti sono progettati per lavorare ad una frequenza specifica (chiamata frequenza di risonanza) di circa il 40KHz e vengono forniti in coppie.
Il Sonar lavora molto semplicemente, viene emesso un segnale dalla capsula trasmittente e si aspetta il segnale dalla capsula ricevente, il tempo che impiega il segnale a ritornare, tanto più corto sarà questo tempo più vicino sarà l'ostacolo.
Cybot è fornito di due coppie di trasduttori, una sul lato destro e una sul lato sinistro

 

Foto della scheda sonar in/out
lato componenti 
Foto della scheda sonar in/out
lato rame 

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Fascicolo n°14
  • 1 scheda input/output del sonar

  • 4 pioli di metallo

  • 4 viti corte

 

 
Modo SW1 SW2 SW3 SW4
Segui luce veloce SU (1) SU (1) SU (1) SU (1)
Segui luce lento GIU' (0) SU (1) SU (1) SU (1)
Evita oggetti veloce SU (1) GIU' (0) SU (1) SU (1)
Evita oggetti lento GIU' (0) GIU' (0) SU (1) SU (1)
Nessuna risposta SU (1) SU (1) GIU' (0) SU (1)
Segui linea GIU' (0) SU (1) GIU' (0) SU (1)
Segui oggetti SU (1) GIU' (0) GIU' (0) SU (1)
Segui linea GIU' (0) GIU' (0) GIU' (0) SU (1)

 

 

  

Elenco componenti 

R19 47 kohm SMD C9, C10, C11 100 nF SMD
R20 62 ohm SMD IC1 LM311
R21, R22 300 ohm SMD    

 


Download schema Processore 1
normale

 

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEI SENSORI AD ULTRASUONI

I sensori ad ultrasuoni sono dispositivi che convertono l’energia elettrica in energia acustica (e viceversa) ad una frequenza superiore al limite di udibilità umano (20 KHz). Esistono sensori che funzionano a frequenze di 25KHz, 40KHz, 120KHz e 200KHz e molti altri valori, con differenti caratteristiche e prestazioni.

A seconda del principio di funzionamento si possono classificare i sensori in due categorie:- Elettrostatici- Piezoelettrici

ELETTROSTATICI
I sensori elettrostatici sono sostanzialmente dei condensatori, dove una delle due armature è rigida mentre l’altra è ottenuta attraverso una metallizzazione superficiale in oro di un disco di materiale plastico deformabile che costituisce anche il dielettrico. Applicando una tensione alla frequenza di risonanza meccanica del sensore si ottiene una deformazione del dielettrico e della parete metallizzata, che genera una vibrazione che si trasmette all’aria (Fig. 1). In ricezione l’onda ultrasonica deforma la lamina: se il sensore è elettricamente polarizzato si produce una emissione/assorbimento di cariche che può essere rilevato.
In relazione ai materiali con cui sono realizzati i dischi si hanno sensori instrument grade (per interni) o environmental grade (per esterni senza presenza di acqua).



(Fig. 1)


PIEZOELETTRICI
I sensori piezoelettrici sfruttano invece l’effetto piezoelettrico di alcuni materiali. Sulla superficie di un disco di materiale piezoelettrico vengono metallizzate due armature alle quali viene applicata una tensione. Il materiale sottoposto a questo campo elettrico si deforma (effetto piezoelettrico inverso) producendo delle vibrazioni che si trasmettono all’aria. (Fig. 2). In ricezione l’onda ultrasonica deforma il materiale piezoelettrico che produce cariche che possono essere rilevate. In relazione al modo di utilizzo si trovano due tipologie di sensori piezoelettrici:- Trasmettitori (T) – ricevitori (R)I sensori di questo tipo funzionano in coppia, un trasmettitore e un ricevitore, in modalità continua o attraverso dei burst di impulsi. - Funzionamento impulsivo (P)I sensori di tipo impulsivo funzionano da trasmettitore in un certo momento e successivamente da ricevitore dell’impulso ultrasonico emesso precedentemente.


(Fig. 2)

 

 

Nota: gli schemi e le informazioni presenti in questa pagina sono tratti in massima parte sia dal sito di Nigel Goodwin che dal sito CyBENCH che ringrazio per l'aiuto.

 

Elenco revisioni
23/06/2006 Aggiornato pagina, inserito PDF istruzioni montaggio
17/05/2004 Emissione preliminare