چرا از سنسورهای اولتراسونیک برای کمک به طراحی خودرو استفاده کنیم؟ (2)

تجزیه و تحلیل عوامل تداخل و اقدامات انجام می شود

یکی از بزرگترین معایب استفاده از چندین سنسور برای انتقال امواج مافوق صوت به صورت موازی این است که تداخل جدی تر است، به خصوص تداخل سیگنال بین سنسورها. عوامل اصلی ایجاد تداخل به شرح زیر است:

1) خطای نصب سنسورهای اولتراسونیک آردوینو : تولید امواج اولتراسونیک ارتعاش مکانیکی کریستال پیزوالکتریک است و اتصال بین سنسورهای فرستنده و گیرنده به راحتی باعث ایجاد تداخل می شود. اگر سنسور و زمین مایل باشند یا خیلی پایین نصب شده باشند، حسگر دریافت کننده به راحتی دریافت می شود. موج منعکس شده از زمین باعث قطع MCU می شود.

2) تأثیر لوب جانبی اولتراسونیک: پس از پایان موج انتقال، اولین موج دریافتی توسط سنسور گیرنده، موج متقاطع است که لبه جانبی پرتو منبع نزدیک است یا مستقیماً از طریق پراش توسط مبدل فرستنده ناشی از دستگاه به مبدل گیرنده می‌رسد [3]. بنابراین هنگام نصب سنسور اولتراسونیک، فاصله بین دو پروب باید بیشتر از 3 سانتی متر باشد.

3) تداخل ارتعاش باقی مانده اولتراسونیک: سنسور فرستنده هر بار 8 مجموعه امواج اولتراسونیک را ساطع می کند که هر کدام دارای 5 تا 8 شکل موج است. هنگامی که مانع نسبتا نزدیک است، اولین مجموعه شکل موج می تواند باعث وقفه MCU شود. در این حالت، موج اولتراسونیکی که ممکن است هنگام خروج از وقفه ساطع شود، به طور کامل تضعیف نشده است. هنگامی که وقفه دفعه بعد روشن می شود، وقفه MCU بلافاصله فعال می شود و در نتیجه داده های تداخل ایجاد می شود.

4) تداخل متقاطع اولتراسونیک: سنسورهای چند کاناله به صورت موازی ارسال می کنند، امواج اولتراسونیک منعکس شده دریافت شده توسط سنسور گیرنده ممکن است توسط سنسور فرستنده مربوطه منتشر نشود و سیگنال های بین سنسورها هماهنگ نیستند، به طوری که به راحتی می توان زمان اندازه گیری را نادرست کرد. بسیاری از داده های تداخل ظاهر شده در آزمایش به همین دلیل ایجاد می شود.

به منظور محافظت از لرزش و تداخل متقابل سنسورهای فاصله اولتراسونیک ، میکروکامپیوتر تک تراشه ای حالت وقفه ماشه سطح پایین را اتخاذ می کند و انتقال اولتراسونیک در زیربرنامه خدمات وقفه متوقف می شود. پس از اینکه MCU باعث ایجاد وقفه می شود، در طول دوره ای که سنسور دریافت کننده می تواند موج بازتاب شده را دریافت کند، به صورت چرخه ای در زیربرنامه سرویس وقفه اجرا می شود و منتظر می ماند تا موج اولتراسونیک منعکس شده کاهش یابد تا زمانی که سیستم قبل از خروج از وقفه نتواند آن را تشخیص دهد.

کالیبراسیون تجربی

ناحیه کور سیستم محدوده 10 سانتی متر است. از آنجایی که اقدامات اجتناب از مانع زمانی انجام می شود که ربات در فاصله 40 تا 50 سانتی متری از مانع در برنامه قرار دارد، منطقه کور سیستم محدوده بر روی جلوگیری از مانع ربات تأثیری نخواهد داشت. سیستم محدوده را روی ربات نصب کنید و از یک میله پلاستیکی با شعاع 1 سانتی متر در جلوی ربات حرکت کنید تا حساسیت سیستم محدوده را نقطه به نقطه تشخیص دهید. نقطه تشخیص در یک خط مستقیم موازی با سنسور اولتراسونیک انتخاب می شود، با خط مرکزی دو سنسور به عنوان مرکز، یک نقطه در هر 5 سانتی متر به هر دو طرف انتخاب می شود و 4 نقطه در هر طرف انتخاب می شود. از نتایج اندازه گیری می توان دریافت که خطای اندازه گیری جاده چپ و جاده میانی در محدوده 2 درصد و خطای جاده سمت راست بسیار زیاد است. این تفاوت به دقت نصب سنسور مربوط می شود. علاوه بر این، عملکرد سنسور نیز می تواند باعث این تفاوت شود. علاوه بر این، مقدار مرجع اندازه گیری شده 40 با بازرسی چشمی به دست می آید و این خطای اندازه گیری نیز بر تحلیل خطای نتیجه اندازه گیری تأثیر خواهد گذاشت.

با توجه به روش اندازه گیری فوق، حساسیت سیستم محدوده نقطه به نقطه تشخیص داده می شود و محدوده اندازه گیری سنسور عمق اولتراسونیک

می توان به دست آورد. از محدوده اندازه گیری کالیبراسیون تجربی، منطقه کوچکی از سیستم محدوده شناسایی نمی شود. این عمدتاً تحت تأثیر زاویه پرتو سنسور است. برای اهدافی که عمود بر پرتو فرستنده نیستند، حسگر با زاویه پرتو بزرگ می تواند پژواک قوی تری دریافت کند. سیگنال، و هرچه زاویه پرتو باریکتر باشد، کاهش تداخل امواج پراکنده مفیدتر است. انتخاب سنسور با زاویه پرتو مناسب برای اندازه گیری همه جهته بسیار ضروری است. نتایج تجربی نشان می دهد که در فاصله ایمن ربات، سیستم محدوده می تواند شرایط محیطی روبروی خود را در همه جهات و با دقت تشخیص دهد و داده های اندازه گیری تداخلی با نیازهای اجتناب از مانع ربات نخواهد داشت.

4 نتیجه گیری

در این مقاله، یک سیستم فاصله‌گیری ربات با کارایی بالا طراحی شده است که از چندین حسگر برای کار به صورت موازی استفاده می‌کند، که عملکرد بلادرنگ محدوده را بهبود می‌بخشد و به طور موثر از تداخل سیستم برای برآورده کردن الزامات اجتناب از ربات متحرک محافظت می‌کند. اگر سیستم بهبود یابد، می توان آن را به عنوان رادار معکوس خودرو طراحی کرد تا عملکرد ایمنی خودرو را بهبود بخشد.

به منظور رفع نواقص در موقعیت یابی و ناوبری اولتراسونیک، این مقاله راه حلی برای سنسور اولتراسونیک-MB1004 ارائه می دهد. این سنسور یک سنسور مجاورت با خروجی سیگنال هشدار سطح بالا و پایین است. برد قابل اندازه گیری می تواند به 213 سانتی متر برسد که برای تشخیص عابر پیاده و پارکینگ مناسب است. تشخیص و غیره. هنگامی که یک عابر پیاده وارد محدوده تشخیص می شود، MB1004 یک سیگنال هشدار از سطح پایین به سطح بالا صادر می کند. در عین حال، عملکرد خروجی فاصله خاص هدف و خروجی داده های فاصله را از طریق RS232 نیز دارد. MB1004 یک سنسور اولتراسونیک بسیار کم هزینه برای تشخیص انسان است. همچنین برای تشخیص نزدیکی، تشخیص عابر پیاده، غرفه/کیوسک، ناوبری خودکار روبات، ناوبری خودکار، آرایه های چند سنسور، تشخیص فاصله نزدیک و سایر زمینه ها مناسب است.