Mengapa menggunakan penderia ultrasonik untuk bantuan reka bentuk automotif ?（2）

Analisis faktor gangguan dan langkah diambil

Salah satu kelemahan terbesar menggunakan pelbagai penderia untuk menghantar gelombang ultrasonik secara selari ialah gangguan yang lebih serius, terutamanya gangguan isyarat antara penderia. Faktor utama yang menyebabkan gangguan adalah seperti berikut:

1) Ralat pemasangan penderia ultrasonik arduino : Penjanaan gelombang ultrasonik ialah getaran mekanikal kristal piezoelektrik, dan sambungan antara penderia pemancar dan penerima mudah menyebabkan gangguan; jika sensor dan tanah condong atau dipasang terlalu rendah, sensor penerima mudah diterima Gelombang yang dipantulkan dari tanah mencetuskan MCU untuk mengganggu.

2) Pengaruh sidelobe ultrasonik: Selepas gelombang penghantaran tamat, gelombang pertama yang diterima oleh sensor penerima ialah crosstalk melalui gelombang, iaitu sidelobe pancaran sumber berhampiran atau terus mencapai transduser penerima melalui pembelauan oleh transduser pemancar Disebabkan oleh peranti [3]. Oleh itu, apabila memasang sensor ultrasonik, jarak antara kedua-dua probe harus lebih besar daripada 3cm.

3) Gangguan getaran sisa ultrasonik: Penderia pemancar mengeluarkan 8 set gelombang ultrasonik setiap kali, setiap satu dengan 5~8 bentuk gelombang. Apabila halangan agak hampir, set pertama bentuk gelombang boleh mencetuskan gangguan MCU. Dalam kes ini, gelombang ultrasonik yang mungkin dipancarkan apabila keluar dari gangguan belum dilemahkan sepenuhnya. Apabila gangguan dihidupkan pada kali seterusnya, gangguan MCU akan dicetuskan serta-merta, mengakibatkan data gangguan.

4) Gangguan silang ultrasonik: Penderia berbilang saluran menghantar selari, gelombang ultrasonik yang dipantulkan yang diterima oleh penderia penerima mungkin tidak dipancarkan oleh penderia pemancar yang sepadan, dan isyarat antara penderia tidak disegerakkan, supaya mudah menyebabkan masa pengukuran menjadi tidak tepat. Banyak data gangguan yang muncul dalam eksperimen disebabkan oleh sebab ini.

Untuk melindungi getaran selepas dan gangguan silang penderia jarak ultrasonik , mikrokomputer cip tunggal menggunakan mod gangguan pencetus peringkat rendah, dan penghantaran ultrasonik dihentikan dalam subrutin perkhidmatan gangguan. Selepas MCU mencetuskan gangguan, dalam tempoh apabila sensor penerima boleh menerima gelombang yang dipantulkan, ia telah dilaksanakan secara kitaran dalam subrutin perkhidmatan gangguan, menunggu gelombang ultrasonik yang dipantulkan melemahkan sehingga ia tidak dapat dikenali oleh sistem sebelum keluar dari gangguan.

Penentukuran eksperimen

Zon buta sistem julat ialah 10cm. Memandangkan langkah mengelak halangan diambil apabila robot ditetapkan pada jarak 40~50cm dari halangan dalam program, zon buta sistem julat tidak akan menjejaskan pengelakan halangan robot. Pasang sistem julat pada robot, dan gunakan batang plastik dengan jejari 1cm untuk bergerak di hadapan robot untuk mengesan sensitiviti sistem julat titik demi titik. Titik pengesanan dipilih pada garis lurus selari dengan penderia ultrasonik, dengan garis tengah dua penderia sebagai pusat, satu titik dipilih setiap 5cm ke kedua-dua belah, dan 4 mata dipilih pada setiap sisi. Dari hasil pengukuran dapat dilihat ralat pengukuran jalan kiri dan jalan tengah berada dalam lingkungan 2%, dan ralat jalan kanan terlalu besar. Perbezaan ini berkaitan dengan ketepatan pemasangan sensor. Di samping itu, prestasi sensor juga boleh menyebabkan perbezaan ini. Selain itu, nilai rujukan yang diukur 40 diperoleh melalui pemeriksaan visual, dan ralat pengukuran ini juga akan mempengaruhi analisis ralat hasil pengukuran.

Mengikut kaedah pengukuran di atas, sensitiviti sistem julat dikesan titik demi titik, dan julat pengukuran sensor kedalaman ultrasonik

boleh diperolehi. Daripada julat pengukuran penentukuran eksperimen, kawasan kecil sistem julat tidak dikesan. Ini terutamanya dipengaruhi oleh sudut pancaran sensor. Untuk sasaran yang tidak berserenjang dengan pancaran pemancar, penderia dengan sudut pancaran yang besar boleh memperoleh gema yang lebih kuat. Isyarat, dan lebih sempit sudut pancaran, lebih berfaedah untuk mengurangkan gangguan gelombang yang bertaburan. Adalah sangat perlu untuk memilih penderia dengan sudut pancaran yang sesuai untuk pengukuran omni-arah. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa dalam jarak selamat robot, sistem jarak boleh mengesan keadaan persekitaran di hadapannya dalam semua arah dan tepat, dan data pengukuran tidak akan mengganggu keperluan mengelakkan halangan robot.

4 Kesimpulan

Dalam kertas kerja ini, sistem julat robot berprestasi tinggi direka, yang menggunakan berbilang penderia untuk berfungsi secara selari, yang meningkatkan prestasi julat masa nyata, dan melindungi gangguan sistem dengan berkesan untuk memenuhi keperluan pengelakan robot mudah alih. Jika sistem itu diperbaiki, ia boleh direka bentuk sebagai radar undur kereta untuk meningkatkan prestasi keselamatan kereta.

Untuk menyelesaikan kekurangan dalam kedudukan ultrasonik dan navigasi, artikel ini menyediakan penyelesaian untuk sensor ultrasonik-MB1004. Sensor ini ialah sensor jarak dengan output isyarat penggera tahap tinggi dan rendah. Julat yang boleh diukur boleh mencapai 213cm, yang sesuai untuk pengesanan pejalan kaki dan tempat letak kereta. Pengesanan dsb. Apabila pejalan kaki memasuki julat pengesanan, MB1004 akan mengeluarkan isyarat penggera dari aras rendah ke aras tinggi. Pada masa yang sama, ia juga mempunyai fungsi mengeluarkan jarak tertentu sasaran, dan mengeluarkan data jarak melalui RS232. MB1004 ialah sensor ultrasonik kos yang sangat rendah untuk pengesanan manusia. Ia juga sesuai untuk pengesanan kawasan berdekatan, pengesanan pejalan kaki, gerai/kiosk, navigasi robot automatik, navigasi autonomi, tatasusunan berbilang sensor, pengesanan jarak dekat dan medan lain.