ultimo aggiornamento 9 marzo 2010


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Il SONAR
Il SONAR, inventato da Paul Langevin nel 1917 è un termine che nasce come acronimo dell'espressione inglese SOund NAvigation and Ranging, è una tecnica che impiega la propagazione del suono per navigare, comunicare o rilevare la presenza di oggetti. Si distinguono sonar attivi e sonar passivi.
Il SONAR può essere usato come mezzo di localizzazione acustica.
Quest'ultima è stata impiegata anche in aria in passato, prima dell'introduzione del radar, ed è quella che viene utilizzata dal sensore che andremo ad analizzare. Il termine SONAR indica anche lo strumento usato per generare e ricevere i segnali acustici.
La banda delle frequenze usate dai sistemi sonar va dagli infrasuoni agli ultrasuoni.

Esempio di applicazione del sensore EZ1

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Il sensore 'LV-MaxSonar-EZ1
Il sensore LV-MaxSonar-EZ1 prodotto dalla Maxbotix , è un innovativo sensore ad ultrasuoni che consente il rilevamento di ostacoli in un range che va da 0 a 6.45 metri.

E' compatto (20x22mm) ed è caratterizzato da un consumo bassissimo.
Il MaxSonar-EZ1 rileva oggetti di distanza e fornisce dati sulla distanza da 0.152 a 6.45 metri con una risoluzione di 2.54 centimetri.   L'interfaccia di comunicazione è multi-formato, può essere utilizzata l'uscita pulse width (compatibile con l'SRF04) oppure l'uscita analogica che fornisce una tensione variabile in base alla distanza rilevata, è anche disponibile un'uscita seriale asincrona; queste modalità di interfaccia rendono il sensore molto versatile ed innovativo.
Un'altra caratteristica del sensore è il suo raggio d'azione che è molto stretto, rispetto ai sensori analoghi, ed è in grado di individuare oggetti molto piccoli.
Il sensore il cui schema è visibile nella figura sotto

funziona usando componenti attivi quali un PIC16F676, quattro amplificatori operazionali contenuti all’interno di un LM324, un diode array (BAY99DW) , insieme ad una varietà di componenti passivi.
Il segnale proveniente dal trasduttore è amplificato da un filtro passa banda /amplificatore, seguito da un altro filtro passa banda / amplificatore logaritmico , seguito poi da un integratore e in ultimo il segnale è gestito da un microcontrollore con funzione di convertitore analogico-digitale.
 


Caratteristiche sensore

Datasheet

Presentazione prodotto

SPECIFICHE:

Dimensioni: 2,20 x 2 x 1,64 cm
 Peso: 4,3 g
 Range di rilevazione: da 15 cm a 6,45 m
 Risoluzione: 2,54 cm
Alimentazione: da 2,5 a 5,5 Vdc
Consumo: 2 mA
Il sensore ultrasuoni opera a 42KHz
Tre interfacce d'uscita (attive simultaneamente): Seriale asincrona, analogica e Pulse width.

Le misure vengono eseguite in modo continuo con l’uscita dei dati

Guadagno variabile continuo per controllo del raggio e soppressione di lobo laterale
Letture ogni 50mS, (20-Hz di rate)
Parametri di comunicazione :9600Baud, 8bit, 1 bit di stop, nessuna parità
Uscita analogica, (Vcc/512) / per Pollice
Impulsi in ampiezza, (147uS/per pollice)

Descrizione dei PIN

GND: Terminale di massa dell’alimentazione. L’alimentazione deve essere ben livellata ed esente da ripple per il miglior funzionamento.
+5 V: Terminale di alimentazione. Il sensore può funzionare con una tensione compresa tra i 2.5V e i 5.5V. con un consumo di corrente che è compreso tra 2-3mA.
TX: Quando il terminale BW è aperto o a livello basso e basso, il terminale TX trasmette un segnale seriale asincrono con il formato RS232 con livelli di tensione compresi tra 0 e Vcc. L’uscita è rappresentata da un carattere ASCII "R", seguito da tre cifre ASCII che rappresentano la distanza espressa in pollici sino ad un massimo di 255, seguite da un ritorno a capo (ASCII 13). Il baud rate è di 9600, 8 bit, nessuna parità con un bit di stop.
RX: Questa terminale è normalmente a livello alto. Il sensore eseguirà una misura continua sino a che il terminale rimarrà a livello alto e arresterà la misura se il terminale sarà portato a livello basso. Portare in alto il livello per un tempo di 20us o più per la lettura della distanza.
AN: il terminale fornisce una tensione analogica con un fattore di misurazione in scala di (Vcc/512) per pollice. Con una tensione di alimentazione di 5V si avranno ~ 9.8mV /in. Mentre una tensione di 3.3V darà ~ 6.4mV /in.
L’uscita è bufferizzata e corrisponde all’ ultima distanza rilevata
PW: Questo terminale fornisce in uscita un impulso la cui larghezza rappresenta la distanza. Per il calcolo utilizzare come fattore di scala pari a 147us per pollice (25,4mm)

Descrizione della scansione.
250mS dopo l'accensione il sensore è pronto ad accettare il comando di RX. Se il pin di RX è aperto o a livello alto, il sensore eseguirà prima un ciclo (49ms) di calibrazione , e poi eseguirà la lettura della distanza (49ms). Perciò, la prima lettura durerà ~ 100ms. Le letture seguenti dureranno 49ms. Il sensore controlla il pin RX alla fine di ogni ciclo. I dati di distanza possono essere acquisiti una volta ogni 49mS. Ogni periodo di 49ms inizia se il pin RX che è alto o aperto, dopo di che il sensore invia tredici onde a 42KHz, dopo che il pin Pulse Width (PW) è posto a livello alto. Quando un ostacolo è identificato, il pin PW è portato a livello basso. Il pin PW è posto a livello alto per 37.5ms se nessun ostacolo è identificato.
Il tempo rimanente dei 49ms (meno di 4.7ms) è utilizzato per taratura della tensione analogica al livello corretto. Quando una lunga distanza è misurata immediatamente dopo una distanza corta, la tensione analogica non può arrivare al giusto livello all'interno di un solo ciclo di lettura. I dati seriali sono inviati durante l'ultimo dei 4.7ms.
Il precisione del sensore è calibrata in fabbrica a 1% a 5V, e durante l’utilizzo è migliore che 2%.
Utilizzando il sensore a 3.3V la distanza di scansione diminuisce ulteriormente di 1-2 %

Istruzioni per l’alimentazione.
Ogni volta che il sensore è alimentato questo si calibrerà durante il primo ciclo di misura. Il sensore utilizzerà questa informazione memorizzata per la ricerca degli ostacoli. È importante che nessun ostacolo sia vicino al sensore durante questo ciclo di calibrazione. La migliore sensibilità si ottiene quando non esistono ostacoli a meno di 35cm, ma è sufficiente che vi siano almeno 17cm.
Se un oggetto è molto vicino al sensore durante il ciclo di calibratura, il sensore può ignorare poi gli ostacoli trovati a quella distanza.
Il sensore non compensa la temperatura durante la calibrazione della misura della distanza ma invece compensa per la presenza della griglia sul sensore.
Se avviene una variazione di temperatura, umidità, o un cambiamento della tensione di alimentazione durante le operazioni di misura potrebbe essere necessario una ricalibrazione. Senza ricalibrare, se la temperatura aumenta, può eseguire false letture su corte distanze. Se la temperatura decresce, il sensore ridurrà la sua sensibilità.
Per ricalibrare il sensore, occorre eseguire un ciclo di accensione e poi eseguire una lettura.

Trasduttore del sensore

 

Elenco revisioni
09/03/2010 Aggiornato pagina
11/11/2009 Inserito programma di lettura uscita analogica
07/09/2009 Emissione preliminare