Wykonując różne prace budowlane, nie można obejść się bez pomiarów. Jednocześnie mistrzowie uciekają się do korzystania z ruletek, bez których niemożliwe byłoby rozpoczęcie jakichkolwiek prac budowlanych. W dobie technologii cyfrowej koło ruletki zostało zastąpione tak wszechstronnym narzędziem, jakim jest dalmierz laserowy. Jakie to narzędzie, a także cechy jego działania, omówimy bardziej szczegółowo.

Dalmierz laserowy to nowoczesna taśma miernicza, dzięki której możliwe jest prowadzenie czynności pomiarowych bez zbliżania się do obiektu pomiaru. Takie narzędzie nazywane jest również linijką laserową, za pomocą której można mierzyć odległości od jednego obiektu do drugiego, będąc w jednym miejscu. Ruletki laserowe charakteryzują się dużą dokładnością pomiaru, przewyższającą nawet dokładność linijki czy taśmy mierniczej.

Od czasu pojawienia się pierwszych dalmierzy laserowych ich zakres znacznie się dziś rozszerzył. Znalazły swoje zastosowanie w budownictwie, projektowaniu krajobrazu, topografii, geodezji, a nawet wojskowości. Uniwersalny miernik długości pozwala obliczyć odległość od jednego punktu do drugiego z dokładnością do centymetra, a nawet milimetra. Taka dokładność jest bardzo ważna, a brak konieczności przemieszczania się do innego punktu pomiarowego oszczędza czas i ułatwia pracę fizyczną.

Dalmierz nazywany jest przyrządem uniwersalnym, ponieważ ma nie tylko funkcję pomiaru odległości. To urządzenie jest przeznaczony do pomiaru powierzchni pomieszczenia, a także jego objętości, boków według Pitagorasa, zgodnie z funkcją trapezu i określenia odległości maksymalnych i minimalnych. Dalmierz laserowy może służyć jako niwelator przy określaniu różnicy poziomów położenia punktów w przestrzeni. Takie miniaturowe urządzenie, które nie przekracza rozmiarów standardowej taśmy mierniczej, wcale nie jest tanie. Na koszt mają wpływ takie parametry jak funkcjonalność, a także zasada działania urządzenia. Dowiedz się więcej o działaniu dalmierzy laserowych poniżej.

Zasada działania dalmierza laserowego

Zasada działania dalmierza-ruletki polega na mierzeniu czasu, jaki zajmuje wiązce laserowej przejście z jednego punktu do drugiego, czyli od urządzenia do obiektu. Ta zasada działania laserowej taśmy mierniczej ma znaczną zaletę, która wynika z braku konieczności przemieszczania się do drugiego punktu pomiarowego. Dotyczy to zwłaszcza sytuacji, gdy drugi punkt pomiarowy znajduje się w trudno dostępnym lub niedostępnym miejscu. Dalmierze są optyczne, ultradźwiękowe i laserowe.

Warto wiedzieć! Zmierzenie odległości dalmierzem zajmie kilka sekund, a taśmą mierniczą co najmniej kilka minut.

Należy pamiętać, że dokładność odczytów dalmierza zależy od pory dnia. Warto zauważyć, że skuteczność narzędzia jest znacznie wyższa w nocy niż w ciągu dnia. W tym celu narzędzia są wyposażone w dodatkowy celownik lub cyfrową kamerę wideo, która pozwala wyraźnie widzieć laser. Istnieją trzy tryby pracy dalmierzy:

  • faza;
  • impuls;
  • łączny.

Zasada działania impulsowego trybu pracy opiera się na zmianie stałej wartości prędkości światła. Te opcje są przeznaczone do pomiaru dużych odległości.

Podstawą urządzeń fazowych jest własność Strumień świetlny zmiany w fazie modulacji po odbiciu od obiektu. Wszystkie obliczenia wykonywane są przez mikroprocesor. Tryb łączony umożliwia łączenie metod pomiaru fazy i impulsu.

Warto wiedzieć! Prymitywny dalmierz można znaleźć nawet w nowoczesnych telefon komórkowy, tylko przy takim pomiarze jest bardzo duży błąd.

Kryteria wyboru instrumentów

Aby wybrać najlepsze dalmierz laserowy, należy zwrócić uwagę na ważne parametry urządzenia. Obejmują one:

  1. Miejsce pomiarów. Jeśli potrzebujesz dalmierza na ulicę, musisz wybrać modele z celownikiem. Rzeczywiście, w ciągu dnia ścieżka lasera nie jest widoczna, więc nie można określić, w którym miejscu wykonywane są pomiary. W domu odpowiednia jest zwykła miara laserowa.
  2. Długość pomiarowa. Jest jasne, jak dobrać laserową taśmę mierniczą do maksymalnej długości. Aby to zrobić, musisz wiedzieć, jakie maksymalne wartości zostaną przypisane do urządzenia. W takim przypadku dużą uwagę należy zwrócić bezpośrednio na minimalną długość. Istnieje wiele urządzeń, które liczą długość od 5 cm, ale są też takie, które zaczynają się od 50 cm, co nie ma żadnego wpływu na cenę, w przeciwieństwie do maksymalnej długości.
  3. Dokładność pomiarów. W przypadku większości urządzeń błąd wynosi do 1,5-3 mm. Instrumenty w kategoria cenowa do 6000 rubli. Dalmierze droższe niż 6 tysięcy rubli mają błąd do 1 mm. Ponadto należy zauważyć, że takie błędy nie są zachowywane na całej długości. Na dokładność odczytów mają również wpływ takie czynniki jak światło słoneczne, bezruch urządzenia podczas pomiaru oraz zmierzona długość.
  4. Funkcjonalny. Konieczne jest podjęcie decyzji, które opcje powinny znajdować się w urządzeniu. Jeśli jest to potrzebne do wykonania prac budowlanych, wystarczy zwykłe narzędzie domowe. Jeśli planujesz przeprowadzać obliczenia geodezyjne, nie możesz obejść się bez narzędzia z pełną funkcjonalnością. Narzędzia te można podzielić na trzy grupy:

  • Najprostsze typy, które umożliwiają pomiary do 30 m. Ich koszt wynosi od 1000 rubli.
  • Średnie widoki, które umożliwiają pomiary do 80 m. Takie urządzenia mają różne funkcje: obliczenia, pamięć, podświetlenie, dźwięk i inne.
  • Zaawansowane widoki, które są wyposażone w pełną funkcjonalność. Koszt takich urządzeń jest dość wysoki, dlatego są one używane tylko podczas wykonywania najbardziej złożonych prac pomiarowych.

Warto również zauważyć, że niektóre modele wyposażone są w wideofinder, co również wpływa na koszt urządzenia. Często urządzenia umożliwiają pomiary od 100 do 300 metrów. Wybierając narzędzia pamiętaj, że większość z nich przeznaczona jest do pomiarów w linii prostej.

Podsumowując, warto zauważyć, że dalmierze laserowe, w przeciwieństwie do dalmierzy ultradźwiękowych, stały się bardziej rozpowszechnione i popularne, ze względu na swoją skuteczność i dokładność uzyskiwanych wyników.

Wprowadzenie 3

Część teoretyczna 4

Opis obwodu 6

Opis programu 13

Wniosek 34

Referencje 35

Aplikacje 36

Wstęp

Projekt kursu ma na celu zdobycie praktycznych umiejętności projektowania prostych układów mikroprocesorowych do różnych celów. Projekt opiera się na części teoretycznej dyscypliny „Organizacja komputerów i systemów”. Zadanie dla projektu kursu wystawia kierownik projektu.

Projekt kursu realizowany jest w celu utrwalenia wiedzy z przedmiotu „Organizacja komputerów i systemów” oraz rozwinięcia umiejętności samodzielnego projektowania układów mikroprocesorowych o różnym przeznaczeniu.

Cele projektu kursu to:

    praktyczne opanowanie techniki projektowania urządzeń;

    synteza schematu funkcjonalnego systemu mikroprocesorowego na podstawie analizy danych wyjściowych;

    zdobycie umiejętności w zakresie rozwoju sprzętu i oprogramowanie system mikroprocesorowy;

    dalszy rozwój umiejętności w zakresie projektowania funkcjonalno-logicznego, obwodów i projektowania, wykonywania i udostępniania dokumentacji projektowej zgodnie z GOST.

Do rozwiązania tych problemów potrzebna jest wiedza nie tylko z przedmiotu „Organizacja komputerów i systemów”, ale także z szeregu pokrewnych dyscyplin, a także umiejętność korzystania z informacji regulacyjnych i referencyjnych.

Jednym z głównych kierunków postępu naukowo-technicznego jest obecnie rozwój i szerokie zastosowanie wyrobów mikroelektronicznych w produkcji przemysłowej, w urządzeniach i systemach sterowania dla szerokiej gamy obiektów i procesów.

Jednym z przykładów są mikrokontrolery produkowane przez Microchip Technology. Ta rodzina 8-bitowych mikrokontrolerów charakteryzuje się niską ceną, niskim poborem mocy i dużą szybkością działania. Mikrokontrolery posiadają wbudowany programowy EEPROM, pamięć RAM i są dostępne w pakietach 18 i 28 wyjść. W przypadku produktów, których program może zmieniać lub zawiera dowolne zmienne części, tabele, parametry kalibracyjne, klawisze itp., dostępny jest elektrycznie kasowalny i reprogramowalny mikrokontroler PIC16F84. Zawiera również elektrycznie programowalną pamięć ROM danych. To właśnie ten kontroler wykorzystamy do opracowania ultradźwiękowego urządzenia do pomiaru odległości.

Część teoretyczna

Działanie dalmierza ultradźwiękowego opiera się na zjawisku propagacji fal dźwiękowych w powietrzu i ich odbiciu w procesie propagacji z innych mediów (ciała kontrolowane).

Informacja o odległości do kontrolowanego ciała, a dokładniej pewnej strefy refleksyjnej przynależącej do powierzchni kontrolowanego ciała, jest określona przez opóźnienie czasowe odbieranego sygnału względem emitowanego. W przybliżeniu w ten sam sposób nietoperze orientują się w przestrzeni: emitują skierowaną do przodu wiązkę drgań ultradźwiękowych i przechwytują odbity sygnał. Fale dźwiękowe rozchodzą się w powietrzu z określoną prędkością, dlatego dzięki opóźnieniu w dotarciu odbitego sygnału można ocenić z wystarczającą dokładnością, w jakiej odległości znajduje się obiekt, który odbił dźwięk.

Dalmierz ultradźwiękowy mierzy odległość do kontrolowanego ciała zgodnie ze schematem lokalizacji echa (patrz rys. 1).

Ryż. 1. Schemat lokalizacji echa.

Do pomiaru odległości w powietrzu stosuje się przetworniki piezoceramiczne (typu MUP-3 i MUP-4 produkcji ELPA, Zelenograd), pracujące przy 40 częstotliwość kHz. Dwa przetworniki piezoceramiczne (promieniujące i odbiorcze), dobrane tak, aby częstotliwość rezonansowa emitujące promieniowanie, zbieżne z częstotliwością rezonansową odbioru odbiorczego, tworzą jednostkę akustyczną.

Zaletami stosowania takich przetworników w powietrzu są: względna prostota promieniowania i odbioru drgań, zwartość elementów aparatury odbiorczej i nadawczej, wysoka odporność na hałas, zanieczyszczenia chemiczne i optyczne. środowisko, możliwość pracy w środowiskach agresywnych przy wysokich ciśnieniach, możliwość znacznego usunięcia urządzeń wtórnych z miejsca pomiaru, długa żywotność, łatwość obsługi, stosunkowo niski koszt, niemal natychmiastowa gotowość do pracy po włączeniu, niewrażliwość na pole elektromagnetyczne zakłócenia, wysoka niezawodność, odporność narządu słuchu człowieka na ultradźwięki o stosowanej częstotliwości (40 kHz) i wiele innych.

Przykłady zastosowania opracowanego dalmierza ultradźwiękowego mogą służyć jako: kontrola odległości między pojazdami poruszającymi się w warunkach niedostatecznej widoczności przy niskich prędkościach, pomiar poziomu napełnienia zbiorników płynną substancją, poziomu załadowania bunkrów lub zabudowy samochodowe z materiałem sypkim lub kruszonym, kontrola wymiarów produktu, pomiar odległości od burty statku do ściany nabrzeża itp.

Opis schematu obwodu

Schemat ideowy projektowanego urządzenia przedstawiono w załączniku. Przedstawiony schemat można podzielić na 5 bloków funkcjonalnych:

1) zasilanie;

2) zespół nadajnika;

3) jednostka odbiorcza;

4) wyświetlacz;

5) cyfrowa jednostka sterująca.

Przyjrzyjmy się, jak każdy z nich działa.



Ryż. 2. Zasilanie.

Zasilanie pokazano na ryc. 2. Podczas włączania wyłącznika sieciowego S1 wł uzwojenie pierwotne przychodzi transformator TV1 Napięcie AC wartość 220V. Napięcie przemienne zredukowane do 7,5 V jest usuwane z uzwojenia wtórnego transformatora. Po przejściu przez mostek diodowy V1-V4 otrzymujemy wyprostowane, niewygładzone napięcie około 7V, ponieważ na diodach występuje niewielki spadek napięcia. Tętnienie powstałego wyprostowanego napięcia jest wygładzane przez kondensator elektrolityczny C2, a kondensator ceramiczny C1 jest przeznaczony do filtrowania zakłóceń sieciowych o wysokiej częstotliwości. Następnie napięcie jest stabilizowane za pomocą zintegrowanego regulatora napięcia DA1, a zakłócenia o wysokiej i niskiej częstotliwości są filtrowane za pomocą odpowiednio kondensatorów C3 i C4. Mostek diodowy V1-V4 jest montowany na krzemowych diodach niskoczęstotliwościowych pozwalających na napięcie do 100V przy prądzie nie większym niż 10A. Zintegrowany regulator napięcia DA1 (KR142EN5V) posiada następujące charakterystyki: Uout=5V – napięcie wyjściowe;

Imax=1,5A - maksymalny prąd obciążenia;

Pmax=10W - moc maksymalna;

włączenie - pozytywne - rodzaj połączenia.

Ten obwód zasilania jest typowy.

Ryż. 3. Blok nadajnika.

Tabela 1. Charakterystyka PKUP MUP-3

Oznaczający


Szerokość pasma emisji na poziomie 0,5 kHz

Pasmo odbioru 0,5 poziomu, kHz

Na poziomie 0,7 max.

Na poziomie 0,5 max.

Pojemność przy 1 kHz, pF

Impedancja wejściowa przy częstotliwości maksymalnego promieniowania, kOhm

ograniczający dopuszczalna wartość napięcie sygnału wejściowego, V

Zastosowane w obwodzie tranzystory bipolarne typu n-p-n KT972 mają następujące parametry:

Ukboyi=60V - maksymalne dopuszczalne napięcie impulsowe-podstawa kolektora;

Ukeoi=60V - maksymalne dopuszczalne napięcie impulsu kolektor-emiter;

Ikmaxi=4000mA - maksymalny dopuszczalny prąd impulsu kolektora;

Pkmaxt=8W - maksymalna dopuszczalna stała moc rozpraszania kolektora z radiatorem;

H31e≥750 - współczynnik przewodzenia prądu statycznego tranzystora bipolarnego w obwodzie ze wspólnym emiterem;

Ikbo≤1000mkA - prąd wsteczny kolektora;

Fgr≥200MHz - częstotliwość graniczna współczynnika przenoszenia prądu w obwodzie ze wspólnym emiterem;

Ryż. 4. Blok odbiorczy.

Blok odbiornika pokazano na ryc. 4. Odbiornik jest wykonany zgodnie z obwodem wzmacniacza ze wspólnym emiterem. Maksymalne wzmocnienie wzmacniacza ze wspólnym emiterem jest obliczane ze stosunku rezystorów R19 i R22. Tych. 10000/10=1000. Rezystory R16 i R18 służą do stabilizacji punktu pracy tranzystora. Stosunek ich ocen określa położenie punktu pracy tranzystora T6. Rezystor R13 podciąga wyjście odbiornika do masy, gdy nie ma sygnału ze wzmacniacza. Rezystor R17 służy do ustawienia trybu czułości czujnika ultradźwiękowego Qz3. Kondensatory C7 i C8 filtrują składową DC. Jako emiter Qz3 zastosowano piezoceramiczny przetwornik ultradźwiękowy MUP-4 (ponieważ według producenta ma wystarczająco wysoką czułość), którego główne cechy przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2. Charakterystyka PKUP MUP-4

Nazwa parametru, jednostka miary

Oznaczający

Częstotliwość maksymalny bieg, kHz

Ciśnienie akustyczne w odległości 0,3 m przy
Uin=5V przy częstotliwości maksymalnego promieniowania, dB

Czułość przy częstotliwości maksymalnego odbioru, mV/Pa

Szerokość pasma emisji na poziomie 0,5 kHz

Pasmo odbioru 0,5 poziomu, kHz

Wzorzec promieniowania, Grad

Na poziomie 0,7 max. Zajęcia >> Komunikacja i komunikacja

... ultradźwiękowy urządzenia nie jest możliwe ze względu na małe zasięg działania ... przez duże pojazdy. Dostosowanie zasięg pomiary Istnieją trzy poziomy czułości... analogowe i cyfrowe funkcjonalne urządzenia. Korzystanie z technologii BCDIII...

  • Poprawa skuteczności ochrony przed amunicją bezpiecznikami radiowymi w oparciu o wdrożenie metod

    Streszczenie >> Komunikacja i komunikacja

    Aby wykryć sygnał, - czas pomiary podstawowe parametry sygnału; - czas ... -1 podstawą węzła pamięci jest 3 ultradźwiękowy linie opóźniające i elektroniczne ich przełączanie ... opracowanie skutecznych środków i urządzenia wzrost promienia zasięg praca SP RV. ...

    • Dalmierz to urządzenie do pomiaru odległości do obiektu. Dalmierz pomaga robotom w różnych sytuacjach. Prosty robot kołowy może używać tego urządzenia do wykrywania przeszkód. Latający dron używa dalmierza do unoszenia się nad ziemią w podana wysokość. Za pomocą dalmierza możesz nawet zbudować mapę pomieszczenia za pomocą specjalnego algorytmu SLAM.

    1. Zasada działania

    Tym razem przeanalizujemy działanie jednego z najpopularniejszych sensorów - dalmierza ultradźwiękowego (USA). Istnieje wiele różnych modyfikacji takich urządzeń, ale wszystkie działają na zasadzie pomiaru czasu przejścia odbitego dźwięku. Oznacza to, że czujnik wysyła sygnał dźwiękowy w zadanym kierunku, następnie wychwytuje odbite echo i oblicza czas przelotu dźwięku od czujnika do przeszkody iz powrotem. Ze szkolnego kursu fizyki wiemy, że prędkość dźwięku w jakimś ośrodku jest wartością stałą, ale zależy od gęstości ośrodka. Znając prędkość dźwięku w powietrzu oraz czas dotarcia dźwięku do celu, możemy obliczyć odległość przebytą przez dźwięk ze wzoru: s = v*t gdzie v to prędkość dźwięku w m/s, a t to czas w sekundach. Nawiasem mówiąc, prędkość dźwięku w powietrzu wynosi 340,29 m/s. Aby poradzić sobie ze swoim zadaniem, dalmierz ma dwa ważne cechy konstrukcyjne. Po pierwsze, aby dźwięk był dobrze odbijany od przeszkód, przetwornik emituje ultradźwięki o częstotliwości 40 kHz. W tym celu czujnik posiada emiter piezoceramiczny, który jest w stanie generować dźwięk o tak wysokiej częstotliwości. Po drugie, emiter zaprojektowano w taki sposób, aby dźwięk nie rozchodził się we wszystkich kierunkach (jak ma to miejsce w przypadku konwencjonalnych głośników), ale w wąskim kierunku. Rysunek przedstawia charakterystykę promieniowania typowego dalmierza ultradźwiękowego. Jak widać na schemacie, kąt widzenia najprostszego dalmierza ultradźwiękowego wynosi około 50-60 stopni. W typowym przypadku użycia, gdy czujnik wykrywa przeszkody przed sobą, ten kąt widzenia jest całkiem odpowiedni. Ultradźwięki mogą nawet wykryć nogę krzesła, podczas gdy na przykład dalmierz laserowy może jej nie zauważyć. Jeśli zdecydujemy się przeskanować otaczającą przestrzeń, obracając dalmierzem po okręgu jak radar, dalmierz ultradźwiękowy da nam bardzo niedokładny i zaszumiony obraz. Do takich celów lepiej jest użyć tylko dalmierza laserowego. Należy również zwrócić uwagę na dwie poważne wady dalmierza ultradźwiękowego. Po pierwsze, porowate powierzchnie dobrze pochłaniają ultradźwięki, a czujnik nie może zmierzyć odległości do nich. Na przykład, jeśli zdecydujemy się zmierzyć odległość od multikoptera do powierzchni wysokiej trawy, najprawdopodobniej otrzymamy bardzo rozmyte dane. Te same problemy czekają nas przy pomiarze odległości do ściany pokrytej pianką gumową. Druga wada dotyczy szybkości. fala dźwiękowa. Ta prędkość nie jest wystarczająco duża, aby proces pomiaru był częstszy. Załóżmy, że przed robotem w odległości 4 metrów znajduje się przeszkoda. Aby dźwięk latał tam iz powrotem, zajmie to nawet 24 ms. Należy go zmierzyć 7 razy przed umieszczeniem dalmierza ultradźwiękowego na latających robotach.

    2. Dalmierz ultradźwiękowy HC-SR04

    W tym samouczku będziemy pracować z czujnikiem HC-SR04 i kontrolerem Arduino Uno. Ten popularny dalmierz może mierzyć odległości od 1-2 cm do 4-6 metrów. Jednocześnie dokładność pomiaru wynosi 0,5 – 1 cm. różne wersje ten sam HC-SR04. Niektóre działają lepiej, inne gorzej. Możesz je odróżnić po deseniu deski z tyłu. Wersja, która działa dobrze, wygląda tak:

    A oto wersja, która może zawieść:

    3. Podłączanie HC-SR04

    Czujnik HC-SR04 posiada cztery wyjścia. Oprócz masy (Gnd) i zasilania (Vcc) jest jeszcze Trig i Echo. Oba te wyjścia są cyfrowe, dlatego podłączamy je do dowolnych wyjść Arduino Uno:
    HC-SR04 GND VCC wymuskany Echo
    Arduino Uno GND +5V 3 2
    Schemat ideowy urządzenia Wygląd układu

    4. Program

    Spróbujmy więc zamówić czujnik do wysłania sondującego impulsu ultradźwiękowego, a następnie naprawić jego powrót. Zobaczmy, jak wygląda schemat czasowy HC-SR04.
    Z diagramu wynika, że ​​aby rozpocząć pomiar, musimy wygenerować na wyjściu wymuskany dodatni impuls o długości 10 μs. Następnie czujnik wyda serię 8 impulsów i podniesie poziom na wyjściu Echo, podczas przełączania do trybu gotowości sygnału odbitego. Gdy dalmierz wykryje, że dźwięk powrócił, zakończy dodatni impuls włączony Echo. Okazuje się, że musimy zrobić tylko dwie rzeczy: stworzyć impuls na Trig, aby rozpocząć pomiar, oraz zmierzyć długość impulsu na Echo, aby następnie obliczyć odległość za pomocą prostego wzoru. My robimy. int echoPin = 2; intrygpina = 3; void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(trigPin, OUTPUT); pinMode(echoPin, INPUT); ) void loop() ( czas trwania int, cm; digitalWrite(trigPin, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite (trigPin, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(trigPin, LOW); czas trwania = pulseIn(echoPin, HIGH); cm = czas trwania / 58; Serial.print(cm); Serial.println(" cm"); opóźnienie (100); ) Funkcja pulsIn mierzy w mikrosekundach długość dodatniego impulsu na nodze urządzenia echoPin. W programie rejestrujemy czas lotu dźwięku w zmiennym czasie trwania. Jak dowiedzieliśmy się wcześniej, czas musimy pomnożyć przez prędkość dźwięku: s = czas trwania * v = czas trwania * 340 m/s Tłumaczymy prędkość dźwięku z m/s na cm/µs: s = czas trwania * 0,034 m/µs Dla wygody konwertujemy ułamek dziesiętny na zwykły: s = czas trwania * 1/29 = czas trwania / 29 A teraz pamiętajmy, że dźwięk przebył dwie pożądane odległości: do celu iz powrotem. Podzielmy wszystko przez 2: s = czas trwania / 58 Teraz wiemy, skąd w programie wzięła się liczba 58! Wczytujemy program na Arduino Uno i otwieramy monitor portu szeregowego. Spróbujmy teraz skierować czujnik na różne obiekty i spójrzmy na obliczoną odległość na monitorze.

    Zadania

    Skoro już wiemy, jak obliczać odległość za pomocą dalmierza, zróbmy kilka przydatnych urządzeń.
    1. Dalmierz budowlany. Program mierzy odległość co 100ms za pomocą dalmierza i wyświetla wynik na znakowym wyświetlaczu LCD. Dla wygody powstałe urządzenie można umieścić w małej walizce i zasilać bateriami.
    2. Laska ultradźwiękowa. Napiszmy program, który będzie „piczał” brzęczykiem na różnych częstotliwościach, w zależności od zmierzonej odległości. Na przykład, jeśli odległość do przeszkody jest większa niż trzy metry, brzęczyk emituje dźwięk co pół sekundy. W odległości 1 metra - raz na 100ms. Mniej niż 10 cm - ciągle piszczy.

    Wniosek

    Dalmierz ultradźwiękowy to łatwy w użyciu, tani i dokładny czujnik, który dobrze sprawdza się w tysiącach robotów. Jak dowiedzieliśmy się z lekcji, czujnik ma wady, które należy wziąć pod uwagę budując robota. dobra decyzja może być dzielenie się dalmierz ultradźwiękowy w połączeniu z laserem. W takim przypadku zrekompensują sobie nawzajem swoje niedociągnięcia.

    2

    Dalmierze są jednym z najbardziej poszukiwanych narzędzi na każdej budowie, czy to przy naprawach domowych, czy na budowie na dużą skalę.

    Istnieją dwa główne typy dalmierzy: ultradźwiękowy i laserowy. I zgodnie z ich funkcjonalnością dzielą się na domowe i profesjonalne.

    Dalmierze ultradźwiękowe

    Zasada działania dalmierza ultradźwiękowego jest podobna do echosondy i opiera się na odbiciu dźwięku od mierzonego obiektu. Główną zaletą takich dalmierzy jest niska cena co czyni je idealnymi do użytku domowego i remontów mieszkań. Do tej pory średni koszt urządzenia waha się od dwóch do trzech tysięcy rubli.

    Zalety

    • Pomiar odległości do obiektów przepuszczających światło, takich jak okna.
    • Wbudowany termometr - często użyteczna funkcja na budowie. Na przykład, jeśli konieczne jest przestrzeganie reżimu temperaturowego suszenia mieszanki betonowej.
    • Wskaźnik laserowy ułatwia celowanie w mierzony obiekt. (niedostępne we wszystkich modelach)

    Wady

    • Zasięg działania urządzenia nie przekracza 20-25 metrów ze względu na rozpraszanie fal dźwiękowych.
    • Stosunkowo niska dokładność pomiaru.
    • Mierzony obiekt musi być wystarczająco duży, a jego powierzchnia nie może pochłaniać dźwięku.

    Warto wybrać dalmierz ultradźwiękowy, jeśli nie potrzebujesz dużej dokładności. Takie urządzenie doskonale nadaje się do szacowania odległości i wstępnych obliczeń.

    Dalmierze laserowe

    Ogromna gama ruletek laserowych obejmuje zarówno sprzęt AGD, niewiele droższy od ultradźwiękowych, jak i profesjonalny za kilkadziesiąt tysięcy rubli. Dzięki temu możesz dobrać dalmierz do każdego budżetu i zadań.

    Zalety

    • Zakres pomiarowy od 30 do 250 metrów (niektóre modele profesjonalne).
    • Wysoka dokładność pomiaru ± 1-5 mm w całym zakresie.
    • Pomiar odległości nawet do bardzo małych obiektów, takich jak główki gwoździ.
    • Rozbudowana funkcjonalność obliczeniowa nawet dla najprostszych modeli: powierzchnia, objętość, twierdzenie Pitagorasa itp.

    Wady

    • Nieprawidłowa praca w jasnym świetle i przy słonecznej pogodzie. (problem rozwiązuje zastosowanie specjalnych odbłyśników).
    • Brak możliwości zmierzenia odległości do okien i luster.

    Pomimo drobnych niedociągnięć, nawet najprostszy dalmierz laserowy pod wieloma względami przewyższa dalmierz ultradźwiękowy. Otrzymujesz dobrą celność i wszechstronność użytkowania. Jeśli weźmiesz pod uwagę droższe modele, które otrzymasz cała linia przydatne funkcje:

    • Wbudowana pamięć pozwala na wykonanie serii pomiarów bez rozpraszania się rejestrowaniem wyników pośrednich.
    • Funkcje analityczne: obliczanie kąta, nieznanej wysokości i inne.
    • Rozpoczęcie pomiarów na zegarze zmniejszy błąd pomiaru, eliminując przemieszczenie urządzenia podczas naciskania klawiszy.
    • Synchronizacja ze smartfonem w celu przeniesienia wszystkich wyników pomiarów na rysunki.

    wnioski

    Wraz z rozwojem technologii dalmierze ultradźwiękowe stopniowo schodzą na dalszy plan, ustępując miejsca dalmierzom laserowym, ze względu na swoją dokładność i wszechstronność. Różnica w kosztach coraz bardziej się zmniejsza i dziś każdego stać na dalmierz laserowy.

    Kilka uwag:
    Wszystkie szczegóły potrzebne do stworzenia dalmierza ultradźwiękowego według tego schematu są sprzedawane w chipidip, wszystko kosztuje około 500-900 rubli (nie pamiętam dokładnie - było dużo pieniędzy, nie liczyłem :-) . (obudowa, tweetery, złącza itp.)
    Kilka uwag na temat obwodu dalmierza ultradźwiękowego:
    1. Możesz użyć dowolnych głośników wysokotonowych, różne są lepsze do różnych zadań... do mojego zadania - im większe wymiary tym lepiej, kąt to 50.
    2. Możesz spróbować użyć tylko jednego stosunkowo drogiego AD822 i zastąpić komparator czymś tańszym (po prostu nie miałem w ogóle nic innego pod ręką)
    3. W mega, aby wygenerować 40 kiloherców, możesz użyć timera, do tego musisz wybrać kolejny rezonator. (Miałem tylko 16 i 12.. nie pasują)
    4. Prędkość dźwięku w powietrzu faktycznie zależy od temperatury - jeśli dokładność jest bardzo ważna (nie zależy mi na tym), weź to pod uwagę
    5. Uwaga - na zdjęciu dalmierza w obudowie - głośniki wysokotonowe nie dotykają plastiku - jedna osoba powiedziała, że ​​przy ustawieniu megaprecyzyjnym (ten obwód też jest do tego zdolny) dźwięk z głośnika wysokotonowego do mikrofon będzie transmitowany przez obudowę, więc lepiej grać bezpiecznie
    6. Można obejrzeć przykład najprostszego mega oprogramowania układowego na C (w tym schemacie)
    7. Lepiej użyć programatora STK200/300 aka avreal - można ściągnąć oprogramowanie i obwód
    8. Zgodnie z rozumem w firmware trzeba śledzić zarówno początek jak i koniec "paczki", w przykładzie tylko początek (dokładność konkretnie wzrośnie) .. może dodam - ja' Wyślę to.
    9. Głośnik wysokotonowy bardzo kocha 40kHz - trochę z boku nie jest w porządku... chyba w instrukcji piszą prawdę, że jest dźwięczny :-)
    10. Na obwodzie nie bez powodu tranzystory są upchane w emiterze - ci, którzy chcą dać więcej woltów niż 12 - witam - jedna osoba powiedziała, że ​​będzie głośniej piszczać (licz dalej). Nie zrobiłem tego z trzech powodów: po pierwsze muszę gdzieś znaleźć 24 wolty, a po drugie aktualna wersja, z odpowiednim ustawieniem rezystora, widzi ścianę w odległości 4 metrów, tj. Nie mam gdzie go przetestować i nie muszę. Cóż, trzeci powód, dla którego ta sama osoba powiedziała, że ​​głośniki wysokotonowe mają tendencję do umierania przy tym napięciu
    11. Porada ogólna: wszystkie rezystory i kondensatory znajdziesz w niedziałającym zasilaczu z komputera ATX (wszystkie mają około 1/8 wata) - zaoszczędzisz pieniądze!
    12. Błędna opinia, że ​​ultradźwięki emitowane przez piszczałkę mogą jakoś słyszeć psy i inne stworzenia, ma to na nie zły wpływ: mój pies przyszedł pewnej nocy i zasnął przed włączonym piszczałką.
    13. Poza tym - tak łatwo zauważyć - mega i inne 8-bitowe kontrolery od atmela - gonią idealnie.. w niektórych problemach zamiast przepisanych 16 działają przez 24 i normalnie.
    14. Przy ustawieniu R5 powyżej kiloomów (10, 50, 100) uzyskasz bardzo duże wzmocnienie i najprawdopodobniej będziesz potrzebować klakson, ale zakres pomiarowy znacznie się zwiększy.
    15. Zamiast naprawiać klaksony (z dużym R5), patrz wyżej, możesz zaktualizować oprogramowanie, aby nie czekało na użyteczny sygnał na początku. Ale wtedy nie będzie możliwe zmierzenie odległości około 10 cm lub mniej.

    Uwagi pod wskazówką 8 - żółty wskazuje moment, w którym zostało wyzwolone przerwanie dalmierza ultradźwiękowego przy odbiorze, w zasadzie można ograniczyć się do tej pierwszej chwili, trochę poczekać i wykonać kolejny pomiar, generujący kolejną serię impulsów - i zastanowić się czas lotu dźwięku jako czas od pierwszego wysłanego impulsu (lub ten ostatni nie ma znaczenia) do momentu zaakceptowania PIERWSZEGO.
    Druga opcja - zaznaczona na czerwono - jest dokładniejsza - ponieważ impuls impulsów z reguły nie dociera w idealnej formie i nie do końca (może nie być kilku pierwszych lub ostatnich potrójnych impulsów), w fakt, nawet na zdjęciu widać, że jest "spłaszczony" wokół krawędzi, chociaż wysłany został idealny prostokąt impulsów - i tak: chodzi o to, żeby środek paczki pozostał na swoim miejscu pomimo tego, że jego krawędzie mogą nie być już odczuwalne przez porównywarkę. Tak więc dokładność kilku… (milimetrów, trzeba się zastanowić) zależy od tego, czy w oprogramowaniu dalmierza ultradźwiękowego przy jego odbiorze uwzględniono środek, czy tylko początek paczki.