CC BY
30
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАЛЬНОМЕР
12 3
Чилимова С.А. , Смолин И.В. , Шарапова Э.А.
1Чилимова Светлана Алексеевна - студент; 2Смолин Игорь Владимирович - студент; 3Шарапова Элеонора ААлександровна - студент, кафедра технологий и комплексной механизации горных работ,
филиал
Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева,
г. Прокопьевск
Аннотация: в данной статье мы рассмотрели, что такое ультразвук. Актуально ли измерение ультразвуковым дальномером в данный момент времени. Изучили способ сборки такого прибора в домашних условиях и выяснили, в какую сумму это обойдётся.
Ключевые слова: ультразвук, дальномер, микроконтроллер, измерение, прибор.
ULTRASONIC RANGEFINDER
1 2 3
Chilimova S.A. , Smolin I.V. , Sharapova E.A.
1Chilimova Svetlana Alekseevna - Student; 2Smolin Igor Vladimirovich - Student; 3Sharapova Eleonora Alexandrovna - Student, DEPARTMENT OF TECHNOLOGIES AND INTEGRATED MECHANIZATION OF MINING
WORKS, BRANCH
T.F. GORBACHEV KUZBASS STATE TECHNICAL UNIVERSITY, PROKOPYEVSK
Abstract: in this article we have considered what ultrasound is. Is the measurement of an ultrasonic rangefinder currently relevant. We looked at the method of assembling such a device at home and found out how much money it would cost. Keywords: ultrasound, rangefinder, microcontroller, measurement, device.
УДК 632.935.41
Вашему вниманию хотим представить работу по теме (Ультразвуковой дальномер).
Начнём с того что с незапамятных времен человечество столкнулось с необходимостью линейных измерений. В качестве меры пути могли приниматься отрезки, преодолеваемые человеком за определенный промежуток времени. Для измерения более коротких длин, обычно использовались различные части тел человека, например, шаги, локти, обхват руками. Однако неоднозначность и расплывчатость таких мер зачастую приводили к серьезным конфликтам, поэтому возникла необходимость установления эталона системы измерений.
И по результатам исследований в Париже 1799 года была изготовлена и утверждена «истинная мера» получившая название метр. Позже было принято определение метра как длины расстояния, которое свет проходит в безвоздушном пространстве за 1/299792458 секунд.
И так как же работает данное устройство? Но с начала, хотелось бы немного поговорить об ультразвуке. Что это вообще такое?
В общем, ультразвук — это упругие колебания волны в диапазоне от 20 кГц до 1 ГГц. Человек способен воспринимать звуковые волны от 20 до 20000 Гц. Если же колебания превысят этот диапазон, то человек перестает воспринимать их.
Дальномер, который мы хотим вам представить. Основан на принципе эхо -локации, то есть измерении времени, за которое ультразвук отразиться от поверхности, и вернётся к прибору. Как раз этим способом пользуются летучим мыши для ориентации в пространстве и поиске добычи. В нашем дальномере два ультразвуковых прибора - приемник и передатчик, а также микроконтроллер, который всем этим управляет.
Сейчас очень востребованы дальномеры на строительстве или в промышленных целях, но это продвинутые и дорогостоящие приборы, которые обычному пользователю не по карману. К примеру, цена некоторых может достигать 15 тысяч рублей, что достаточно много по сравнению с нашим проектом.
Способ сборки достаточно прост: для начала стоит проверить комплектующие на работоспособность, потом по схеме спаять все детали тут нужно знать основы пайки, иначе можно повредить детали, а далее самый ответственный шаг, когда всё уже готово, нужно запрограммировать микроконтроллер, что бы он корректно обрабатывал данные с ультразвукового датчика. С первого раза может не получиться, так как это довольно сложный процесс, который не прост в освоении. Дальше просто помещаем в корпус и вставляем 3 пальчиковые батарейки.
Если делать ультразвуковой дальномер самим мы увидим, что готовая установка вам обойдётся в 350 рублей по цене обычной рулетки. В отличие от покупного, у которого цена легко может превышать 10000 рублей.
В ходе проведения опытов по точности показаний прибора было выяснено, что главную роль играют свойства поверхности предмета измерений. То есть, чем лучше отражающие свойства поверхности, тем дальше может измерять прибор. Например, от поглощающих поверхностей максимальная дальность измерений составляет 315 см, в отличие от отражающей поверхности, где дальность измерений достигает почти 4 метров. А точность показаний колеблется до 2 сантиметров, что достаточно хороший результат.
Рис. 1. Принцип работы ультразвукового дальномера
В ходе проведённой работы мы выяснили, как работает ультразвуковой дальномер и зачем он нужен, научились работе с платформой «Ардуино». Сравнили с аналогами,
из магазина которые в несколько раз дороже. И в итоге получили простой в сборке, а
главное дающий достаточно точные показания прибор.
Список литературы /References
1. Лапшин Д.Н., Воронцов Д.Д. Активация эмиссии эхолокационных сигналов совок (Noctuidae, Lepidoptera) в ответ на ретрансляцию эхоподобных стимулов// ДАН. 1998. Т.362. №4. С.567—569.
2. Лапшин Д.Н., Федорова М.В., Жантиев Р.Д. Ультразвуковая эхо локация у совок (Lepidoptera, Noctuidae) // ДАН, 1993. Т. 331. № 6. С. 781—78.
3. Хмелев В.Н., Попова О.В. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве. Барнаул. Издательство АлтГТУ, 1997.
4. Хмелев В.Н., Леонов Г.В., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н., Шалунов А.В. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности, сельском и домашнем хозяйстве. Барнаул, АлтГТУ, 2007.
5. Румянцев А.А. Ультразвуковой дальномер: помощь людям с ограниченными возможностями / А.А. Румянцев. Текст: непосредственный // Молодой ученый, 2020. № 27 (317). С. 106-111. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/317/72373/ (дата обращения: 20.12.2021).
