عدم برخورد با استفاده از حسگرهای التراسونیک

سنسور التراسونیک چیست؟

1

امواج التراسونیک از پرکاربردترین امواج در ناوبری با استفاده از روش سونار (Sonar: Sound Navigation And Ranging) هستند. در ناوبری به سبک سونار یک موج صوتی از فرستنده ارسال می‌شود. برخورد این موج به یک مانع و بازگشت آن به سمت گیرنده‌ی نصب شده در نزدیکی فرستنده مدت زمانی را صرف می‌کند. با در نظر گرفتن این زمان و همچنین سرعت موج صوتی، فاصله‌ی بین فرستنده و گیرنده تا مانع قابل محاسبه است.

محاسبه فاصله با استفاده از امواج التراسونیک
محاسبه فاصله با استفاده از امواج التراسونیک

امواج التراسونیک

امواج التراسونیک یا فراصوتی (مافوق صوت)، امواجی صوتی با فرکانس‌های بالاتر از 20 کیلوهرتز هستند. این امواج توسط گوش انسان قابل تشخیص نیستند زیرا محدوده شنوایی انسان از 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز است. این امواج توسط بسیاری از حیوانات قابل شناسایی است. خفاش، گربه، سگ و عمده‌ی حشرات و ماهی‌ها از این دسته هستند. خفاش از جمله حیواناتی‌ست که از تکنیک فوق برای پرواز (ناوبری) خود استفاده می‌کند.

برخی ویژگی‌ها که سبب شده‌ است در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی از سنسورهای آلتراسونیک استفاده شود عبارتند از:

  • غیر قابل شنیدن توسط گوش انسان
  • دایرکتیویتی بالا
  • سرعت انتشار کم نسبت به امواج رادیویی و نور
  • به خاطر ارتعاشات ماده تولید می‌شوند
  • قابلیت بازتاب از اجسام شفاف

این که امواج آلتراسونیک توسط گوش غیر قابل شنیدن نیستند، نکته مثبتی است. به عنوان مثال در سنسورهای پارک ماشین، برای تشخیص مناسب موانع، موجی با توان dB 100، توسط سنسور منتشر می‌شود که اگر این موج قابل شنیدن بود، صدایی معادل شنیدن صدای یک موتور جت از نزدیک داشت.

از ویژگی دایرکتیویتی بالای سنسورهای التراسونیک، برای درمان و شکستن سنگ‌های کلیه استفاده می‌شود. موج آلتراسونیک از بیرون بدن، بر روی نقطه مورد نظر متمرکز و منتشر می‌شود. به خاطر سطح انرژی پایین این موج، به بدن آسیبی نمی‌رسد.

سرعت انتشار پایین امواج آلتراسونیک سبب می‌شود تا برای پردازش اطلاعات مربوط به آن، از ابزار پردازشی کم سرعت استفاده شود. به عنوان مثال یک موج آلتراسونیک فاصله 10 سانتی‌متری را در مدت حدودا 3 میلی‌ثانیه طی می‌کند ولی یک موج نوری یا رادیویی، در مدت 3/3 نانو ثانیه این مسیر را می‌پیماید.

از آنجا که فراصوت بر اثر لرزش ماده است، از آن برای تعیین خواص یک ماده نیز استفاده می‌شود. سونوگرافی از همین ویژگی برای تصویر سازی از بدن استفاده می‌کند.

این امواج خلاف امواج نوری بعد از برخورد با یک ماده‌ی شفاف مانند شیشه، بازتاب می‌شوند. بنابراین استفاده از این امواج در ناوبری امکان تشخیص موانع شفاف را نیز می‌دهد.

سنسور آلتراسونیک

در ماژول‌های التراسونیک یک فرستنده و یک گیرنده‌ی آلتراسونیک وجود دارد. امواج از طریق فرستنده منتشر می‌شوند و امواج بازتاب شده توسط گیرنده دریافت می‌شوند. شدت و کیفیت امواج بازتاب شده به پارامترهایی نظیر جنس مانع و فاصله‌ی آن تا فرستنده بستگی دارد. همچنین بخشی از این امواج، بسته به ویژگی‌های فیزیکی مانع از آن عبور می‌کنند.

استفاده از حسگرهای التراسونیک در ناوبری، بعد از حادثه‌ی کشتی تایتانیک به شدت مورد توجه قرار گرفت. در سال حادثه (1912) ناوبری سونار هنوز در مراحل آزمایشی به سر می‌برد. تکنولوژی رادار نیز 20 سال بعد از این زمان ظهور کرد. امروزه استفاده از فرستنده و گیرنده‌های التراسونیک یکی از رایج‌ترین موارد در موضوع ناوبری، علی الخصوص ناوبری دریایی و زیر دریایی است. همچنین از این تکنولوژی در ربات‌های زمینی و هوایی نیز برای جلوگیری از تصادف با موانع استفاده می‌شود. در بسیاری از اتومبیل‌های روز دنیا تعدادی از این حسگرها برای جلوگیری از تصادف با موانع و اتومبیل‌های دیگر به کار برده می‌شود.

استفاده از التراسونیک در ناوبری برای عدم برخورد با موانع
استفاده از سونار در ناوبری برای عدم برخورد با موانع
Choose your Reaction!
  • سلام، تصاویر و انیمیشن هاتون خیلی زیبا بود، با تشکر

    Reply
دیدگاه خود را بنویسید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

redronic.com