電子工作の知恵袋

 
 

 

PixiModule UART
USB-UART変換ケーブル
実動デモ


 

 *コンテンツはお客様ご自身のご判断と責任においてご利用ください。
 また、掲載内容を他に流用・転載することは一部・全てを問わず固くお断りいたします。
 引用する場合はリンク表示にてお願いいたします。
 


 

電子工作の知恵袋

 

 超音波を使った物体検知の方法 
その3  距離測定

 

     

    前章その2の方法は物体の検出と同時に距離を測定することもできるというメリットがあります。

    原理はいたって簡単で、超音波といえども音ですから速度は音速(約340m/s)です。

    ということは、超音波を発射してから反射して受信器が検出するまでの時間を測って、それに音速を掛ければ往復の距離が算出できます。

    その距離を半分にすれば、おおよその距離が算出できます。

     

     

     

    つまり、こういうことですね。

    案外簡単です。

     

    さて、超音波で距離を測定する場合には、いくつか現象と注意点があります。

    1つ目は、測定できる距離は超音波の発射強度と物体の表面状態(金属やタオルでは全然違う)で大きく異なるということです。

    超音波の発射強度は、超音波スピーカーと送信機を同一位相で発射できるようにすれば、いくらでも増やすことは可能ですが、物体の表面状態も考えておく必要があります。

    金属(アルミホイルなども)だと強い反射波が帰ってきやすいので遠くまで検出が可能ですが、タオルなど音を吸収してしまうものだと、反射波が弱くなり金属ほど遠くは検出できません。

    それでは、物体によって距離が測れないと思うかもしれませんが、受信回路が反応する程度の反射波強度があれば、受信強度に(あまり)関係なく、受信波形の立ち上がりを観測していれば距離はわかります。

    例えば、超音波送受信セットの受信モジュールの出力をオシロスコープで波形観測すると、物体によって反射強度は変化しますが、反射波が到達するまでの時間はほぼ同じということがわかります。

     

    次に2つ目の注意点は、オシロスコープで観測すると良くわかるのですが、室内で超音波を発すると部屋中に反射して帰ってきます。

    そのため、いろいろな方向から帰ってくる超音波が時間差で受信センサーに到達することになります。

    すると超音波の重ね合わせがおき、強度が時間によって変化するという現象が起きます。

    また、外であっても反射物に反射するポイントが多数あると、やはり同じような現象がおきます。

    これが、わかっていないとマイコンの検出アルゴリズムを考える時に、混乱してしまいますので注意が必要です。

     

    最後の3つ目は、送受信器が近い場合に起きやすい現象です。

    超音波で距離を測定する場合、一番近い物体は何でしょうか?

    実は、受信器からみると、送信機が一番近くにいることがほとんどです。

    ですから、反射した超音波が一番先に受信器に到達するのではなく、送信機からの超音波が直に到達するほうが早いのです。

    これは、かなり困った問題です。

    常時送信しているような場合は、最悪の場合超音波の反射波が、送信機から直接届く超音波に隠れてしまい検出できなくなります。

     

    この場合の問題の解決法は、大きく分けて2つ考えられます。

    1つは、超音波の発信と受信の指向性を高めるか、その間を吸音材で仕切る等で、直接届かないようにする。

    そして、もう1つは、超音波の発射をパルスにして、最初受信した信号は無視するという手法です。

    この手法は、検出する物体までの距離が比較的ある場合に使えます。

     

     


     

面倒な送受信回路もこれ1つで解決

 

簡単・便利な超音波モジュールシリーズ

     




     

     

     (その他の応用例)

    道路や廊下での人や動物の通過検出

    自動ドアの人体検知

    自動販売機やPRビデオ機の近接検知

    通過物体の仕訳け

    光・磁気・電気で検出できない物体(透明なビニール等)の検出

    ロボットの近接センサー

    パラメトリックスピーカー

    超音波タグ

    媒体検出

    液面検出

     

    他いろいろ

     


     

     

    超音波の音圧を上げる に続く


カテゴリ
電子工作の知恵袋 最新情報

  電子工作大好き社員募集中! 株式会社ヌマタR&D

 

 




  

おすすめ商品
写真 名称 番号 売価(税込)
超音波_送受信モジュールセット
超音波_送受信モジュールセット

40kHz送信モジュール1ケと受信モジュール1ケのセット品。
020-2 4,990円
超音波受信モジュール
超音波受信モジュール

40kHz超音波センサーを使った受信モジュール。
010-2 2,770円
超音波送信モジュール
超音波送信モジュール

40kHz超音波スピーカーを使った送信モジュール
015-2 2,770円
コネクタ2.54mmピッチ5ピンストレートヘッダ
コネクタ2.54mmピッチ5ピンストレートヘッダ


901 280円