Frage zum mehrfachen Ultraschall-Entfernungsmesser

Ein typischer piezoelektrischer Ultraschallwandler ist nicht so effizient, wenn er mit anderen Frequenzen als seiner Nennfrequenz betrieben wird. Sie wirken ein bisschen wie ein resonanter LC-Tank, sodass die Empfindlichkeit ziemlich stark abfällt.
Eine typische Zahl scheint eine Bandbreite von ~2 kHz -6 dB zu sein (z. B. mit einem 40-kHz-Wandler, wenn er halb so empfindlich ist oder die Hälfte der Leistung bei 39 kHz und 41 kHz liefert).

40 kHz scheint am gebräuchlichsten (und billigsten) zu sein, aber Sie können verschiedene Frequenzen wie 25 kHz, 60 kHz, 180 kHz usw. erhalten.

Anstatt dies zu tun, warum nicht einfach 4 gleiche verwenden und jeden einzeln pulsieren, oder einen verwenden und mit dem Servo durch den gewünschten Winkel drehen.
Wenn Ihr Roboter nicht sehr schnell fährt, sollte es keine Rolle spielen, wenn Sie die Impulse leicht verschieben. Sie können auf diese Weise sogar ein einfaches SONAR erstellen, hier ist ein interessantes PIC-basiertes Beispiel .

Ist es möglich, mehrere Ultraschallsensoren an einem einzigen Roboter zu verwenden? Ja: „Verwendung mehrerer Sonarsensoren“ .

Wie Sie bereits herausgefunden haben, empfängt ein Sensor häufig Echos von Pings, die von einem anderen Sensor gesendet wurden. Es gibt mehrere Möglichkeiten, mit Querempfindlichkeit umzugehen, ungefähr in der Reihenfolge der einfachsten zuerst:

• pingen Sie jeweils nur einen Wandler und ignorieren Sie alle anderen Wandler, während Sie darauf warten, dass die „Geisterechos“ des aktuellen Wandlers abklingen, bevor Sie den nächsten Wandler pingen. Dies ist viel schneller als das mechanische Drehen eines einzelnen Wandlers. Vielleicht geht das schnell genug, es sei denn, Ihr Roboter rammt fast mit Schallgeschwindigkeit hinein :-).
• Verwenden Sie Sender oder Empfänger mit relativ engem Strahlwinkel (oder beides) pro Sensor und erhöhen Sie den Winkel von einem Sensor zum nächsten, damit ein Sensor das Echo eines anderen nicht hören kann (es sei denn, das Material vor dem Wandler verursacht seltsame seitliche Reflexionen). ) -- Sensoren, die ungefähr so ​​​​abgewinkelt sind wie der Strahlwinkel. Leider hinterlässt dies "blinde Flecken" zwischen den Wandlern, wo Objekte von keinem Wandler gesehen werden können.
• Einige Kombinationen – erhöhen Sie beispielsweise den Winkel von einem Sensor zum anderen, sodass ein Sensor nur Echos von seinen 2 Nachbarn hört (etwa der halbe Abstrahlwinkel); Wechseln Sie dann zwischen dem Ping der geraden Wandler (Ignorieren der ungeraden Wandler) und dem Ping der ungeraden Wandler (Ignorieren der geraden Wandler).
• jeder Wandler arbeitet mit einer anderen Frequenz. Leider sind alle kostengünstigen Ultraschallwandler mit wenigen Ausnahmen auf eine Resonanz von 40 kHz abgestimmt. Beim Hören einer Vielzahl von Signalen können diese Wandler nur Signale "hören", die innerhalb weniger kHz von 40 kHz liegen. Sie müssen abwägen (a) Je weiter weg von 40 kHz Sie einen für 40 kHz ausgelegten Wandler verwenden, desto weniger empfindlich ist er, sodass Sie eine Frequenz "relativ nahe" an 40 kHz wünschen; und (a) Je näher alle Frequenzen beieinander liegen, desto schwieriger ist es, zwischen ihnen zu unterscheiden. Sie möchten also eine Reihe von Frequenzen, die "relativ weit auseinander" gespreizt sind. Ich weiß nicht, ob es einen guten Kompromiss gibt oder nicht - wenn nicht, müssen Sie (c) teurere Sensoren verwenden, die auf andere Frequenzen abgestimmt sind,"Breitband"-Sensoren , die nicht auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt sind.
• Verwenden Sie verschiedene Übertragungszeiten, um Geisterechos auszuschließen. Angenommen, Sie senden von links, verzögern 2 ms (nicht annähernd genug, um die Echos abklingen zu lassen), senden dann von rechts, ... nachdem die Echos abgeklungen sind, senden Sie von links, verzögern 3 ms, senden dann von das Recht. Wenn der rechte Empfänger beide Male 5 ms später ein Echo zurückbekommt, dann können Sie ziemlich sicher sein, dass es sich um ein echtes Echo handelt; Wenn der rechte Empfänger beim ersten Mal 5 ms später ein Echo zurückbekommt, beim zweiten Mal 6 ms später, ist es wahrscheinlich ein Geist vom linken Empfänger. (Es gibt viel ausgefeiltere "Spreizspektrum"-Techniken zum Trennen vieler Sender, die alle gleichzeitig dieselbe Frequenz verwenden).
• Kombinieren Sie die Signale aller Empfänger. Wenn Sie einen zentralen Sender haben, der in alle Richtungen pingt (oder äquivalent, Sie haben Sender, die in alle Richtungen zeigen und Sie alle gleichzeitig pingen), und das erste Echo, das Sie zurückerhalten, trifft zuerst den linken Empfänger (dann später den rechten). Empfänger ein Echo hört), wissen Sie, dass das nächste Hindernis auf der linken Seite näher ist als auf der rechten Seite. (Es gibt ausgefeiltere "Phased Array"-Techniken, die Signale von allen Empfängern kombinieren, und noch ausgefeiltere "Beamforming"-Techniken zum geringfügigen Anpassen der Sendezeiten aller Sender).

ps: Haben Sie "Infrarot vs. Ultraschall - was Sie wissen sollten" gesehen ?