Měření vzdálenosti pomocí ultrazvuku na vstupu mikropočítače

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Měření vzdálenosti pomocí ultrazvuku na vstupu mikropočítače"

Jaroslav Tobiška
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Měření vzdálenosti pomocí ultrazvuku na vstupu mikropočítače vzorová úloha (SŠ) Jméno Třída.. Datum.. 1 Teoretický úvod Ultrazvukový snímač vytváří vysokofrekvenční zvukové vlny a zachycuje je zpět odrazem od překážky. Elektronika senzoru vypočítá časový interval mezi vyslaným a příchozím signálem. Zpoždění tohoto signálu určí vzdálenost předmětu, od kterého se vlna odrazila. Tato technologie se využívá pro : rychlosti a směru větru, hladiny vody v nádrži a může se také využívat na detekci předmětu před senzorem. Pro rychlosti a směru se využívá více ultrazvuků a vypočítává rychlost od relativní vzdálenosti částic ve vzduchu nebo vodě. Pokud chceme změřit množství kapaliny v nádrži, snímač určí vzdálenost k povrchu kapaliny. Jiné aplikace jsou: Sonar, ultrasonograf, zabezpečovací zařízení a nedestruktivní zkoušení materiálů. Ultrazvuk obvykle používá snímače, které vytvářejí zvukové vlny o kmitočtu nad Hz, což je uchem neslyšitelný zvuk ultrazvuk. Tato technologie je omezena tím, že plocha, od které se ultrazvuk odráží a prostředí ve kterém se šíří není konzistentní. Např. pěna na povrchu kapaliny v nádrži může narušit odčítání, nebo změna atmosféry kde se šíří ultrazvuk. Výsledky z ultrazvuku se zobrazují na LCD mikropočítače. Displej LCD z tekutých krystalů se v angličtině řekne liquid crystal display. Je to malá, tenká a plochá zobrazovací součástka, která se skládá z velkého množství monochromatických (černých) bodů maticově seřazených před zdrojem světla nebo reflektorem. LCD zobrazovače jsou energeticky úsporné, tak jsou vhodné do jakéhokoliv přístroje. V této úloze si ukážeme jak je možno změřit vzdálenost předmětu od ultrazvuku. Vzdálenost se bude zobrazovat v centimetrech na displeji LCD.

Zpoždění tohoto signálu určí vzdálenost předmětu, od kterého se vlna odrazila.

2 2 Zadání 1. Zapojte zařízení dle animace a naprogramujete kostku dle zadání 2. Proveďte vzdáleností ve svém okolí (vzdálenost spolužáka, výšku třídy) dle zadaných úkolů. 3. Výsledky zapište do tabulky 3 Postup práce 1. úkol: Provedeme věcí ve svém okolí (vzdálenost spolužáka, výšku třídy, velikost lavice atd.) Porovnáme délku pomocí metru, pravítka a odchylku zapíšeme do tabulky. Předměty měříme vždy kolmo k ploše. 2. úkol: Měřte různé druhy povrchů materiálů ze stejné vzdálenosti a sledujte odchylku (textil, dřevo, podlaha, zeď, okno atd.), pokud nějaká nastane, zapíšeme její velikost do poznámky v tabulce. 3. úkol: Měřte různé druhy tvarů materiálu ze stejné vzdálenosti a sledujte nějakou chvíli (asi 10s) odchylku (tabule skla, opěrátko židle, hasicí přístroj, umývadlo atd.), pokud nějaká nastane, zapíšeme její velikost do poznámky v tabulce. 4 Záznam výsledků Algoritmus: Start Ultrazvukový senzor vyhodnocení vzdálenosti zobrazení vzdálenosti na displeji mikropočítače 1. úkol: Měřící zařízení detekovalo předměty od 15 cm do 250 cm, výsledek se zobrazil na displeji. Při porovnání délky naměřené měřícím zařízením s délkou naměřenou pravítkem, se došlo k závěru, že měřící odchylka je +- 2cm.

) Porovnáme délku pomocí metru, pravítka a odchylku zapíšeme do tabulky. Předměty měříme vždy kolmo k ploše. 2.

3 Tabulka 1: Měření I; zdroj: autor Měřený předmět Vzdálenost naměřená ultrazvukem Vzdálenost naměřena měřidlem 1 strop třídy od lavice 200 cm 200 cm 2 penál 19 cm 20 cm 3 sešit 30 cm 29 cm 4 lavice 50 cm 50 cm 5 zeď 40 cm 41 cm 2. úkol: Série byla provedena v konstantní vzdálenosti s různými objekty. Vzdálenost naměřená měřícím zařízením byla, taktéž konstantní, tzn., že povrch měřeného objektu nemá vliv na naměřenou hodnotu. Tabulka 2: Měření II; zdroj: autor Měřený předmět Vzdálenost v cm Poznámka 1 podlaha 50 cm měřeno ve stejné vzdálenosti dle pravítka 2 penál 50 cm měřeno ve stejné vzdálenosti dle pravítka 3 sešit 50 cm měřeno ve stejné vzdálenosti dle pravítka 4 mobil 50 cm měřeno ve stejné vzdálenosti dle pravítka 5 zeď 50 cm měřeno ve stejné vzdálenosti dle pravítka

, že povrch měřeného objektu nemá vliv na naměřenou hodnotu.

4 3 úkol: Z konstantní vzdálenosti byly měřeny objekty různých tvarů. U nerovných nebo nakloněných předmětů byla zaznamenána větší odchylka. Měřící zařízení bylo umístněno v konstantní vzdálenosti a před každým byla přeměřena vzdálenost pomocí pravítka. Tabulka 3: Měření III; zdroj: autor Měřený předmět Vzdálenost v cm Poznámka 1 nakloněná tabule skla 20 cm Až 255cm 2 hasicí přístroj 20 cm Až 45cm 3 opěrátko židle 20 cm Až 23cm 4 umývadlo 20 cm Až 25cm 5 batoh 20 cm Až 22cm 5 Závěr Při objektů měřicím zařízením se dospělo k závěru, že při naklonění objektu se naměřená vzdálenost měnila. Tzn., že měřící zařízení vykazovalo větší odchylku od reálné vzdálenosti.

Tabulka 3: Měření III; zdroj: autor Měřený předmět Vzdálenost v cm Poznámka 1 nakloněná tabule skla 20 cm Až 255cm 2 hasicí přístroj 20 cm Až 45cm 3 opěrátko židle 20

5 6 Kontrolní otázky 1. Co vysílá ultrazvukový snímač? 2. Co měříme ultrazvukovým senzorem? 3. Které zvíře v přírodě využívá ultrazvuk k orientaci? 4. Jan ultrazvuk vysílá a přijímá signál zpět? 5. Ultrazvuk NXT dokáže měřit vzdálenosti? 7 Použité prameny, zdroje Midstorms: LEGO [online]. [cit ]. Dostupné z: Nauč se programovat: LEGO [online]. [cit ]. Dostupné z:

Ultrazvuk NXT dokáže měřit vzdálenosti? 7 Použité prameny, zdroje Midstorms: LEGO [online]. [cit. 2014-6-16].

Podobné dokumenty

Systém, který na základě stavu světla detekuje snímání pohybu. vzorová úloha (SŠ) Jméno Třída Datum

Systém, který na základě stavu světla detekuje snímání u vzorová úloha (SŠ) Jméno Třída Datum 1 Teoretický úvod Cílem této úlohy je sestavit systém, který bude zvukově upozorňovat v případě detekování