Pourquoi l'onde sonore est le meilleur choix pour de nombreux détecteurs de localisation?

Je travaille donc actuellement sur mon projet final de lycée, qui est essentiellement un radar :) ...

J'utilise le détecteur SRF05 pour détecter des objets proches de la surface de l'appareil. Ma tâche actuelle consiste à apprendre et à résumer tous les différents composants qui seront assemblés à la fin. (UART, MAX232 74HC244 etc, si vous voulez savoir :)

Mon professeur m'a dit que plus j'en saurais sur ces composants, mieux je ferais au travail et aux examens. Voici donc ma question: pourquoi les ondes sonores sont le meilleur choix pour le SRF05? De plus, pourquoi ceux UltraSonic? Quels sont les avantages de l'utilisation des ondes sonores, mais pas des ondes lumineuses invisibles, de la chaleur ou de tout autre moyen pouvant faire le travail? La lumière, par exemple, se déplace beaucoup plus rapidement, crée ainsi un meilleur résultat et sera probablement plus efficace que le son.

Fondamentalement, le son est lent.

En utilisant le son, vous pouvez facilement chronométrer le temps que prend une onde pour se rendre à votre objet et le refléter, vous donnant ainsi une distance assez précise. La lumière va trop vite pour cela, sauf si vous cherchez à mesurer la distance de la lune, par exemple.

Et pourquoi ultrasonique? Vous ne pouvez donc pas l'an. Imaginez à quel point ce serait ennuyeux si vous étiez forcé de l'entendre tout le temps? BeeeEEEeeeEEEEeeeEEEEEEEeeeeeeEEE .... eeEEEeeEEEP

Il y a une analyse à /electronics//a/130095/9006 en réponse à une question sur la recherche de la position d'un objet.

La lumière, la radio et le rayonnement thermique sont tous des rayonnements électromagnétiques et voyagent très, très rapidement. Il n'est pas automatiquement vrai qu'ils fournissent un meilleur résultat simplement parce qu'ils sont plus rapides.

Le rayonnement électromagnétique se déplace 1 000 000 fois plus vite que le son. Il est donc beaucoup plus facile de fabriquer quelque chose qui peut mesurer le temps nécessaire au son pour parcourir quelques mètres que pour la lumière. Le son se déplace à environ 0,34 mètre par milliseconde. Vos oreilles et votre cerveau sont suffisamment bons pour détecter le temps de vol dans une pièce d'environ 30 mètres ou plus.

Un appareil électronique pour mesurer la distance en utilisant le temps de vol du son est peu coûteux. Pour obtenir 0,34 m, soit 34 cm, il doit fonctionner à une milliseconde (0,001 seconde). Ce qui est lent pour tout type d'ordinateur, mais est également beaucoup plus rapide qu'une personne. Il est relativement simple d'obtenir 10 fois mieux, 3,4 cm, ce qui correspond à 0,1 milliseconde. Pour les ultrasons, à 38 kHz, ces 0,1 millisecondes représentent presque 4 cycles entiers, ce qui est bien dans les capacités de l'électronique à faible coût à mesurer. Mesurer 34 cm avec une précision de 10% est donc compréhensible et faisable.

Mesurer le temps de vol sur 30 cm avec de la lumière serait beaucoup plus difficile. La lumière prendrait 1 000 000 de temps en moins, soit 0 000 000 001 secondes ou 1 nanoseconde. Mesurer avec une précision de 3 cm équivaudrait à 0,1 nanoseconde, ce qui est environ 3 fois plus rapide qu'un cycle du microprocesseur Intel le plus rapide. Il serait donc beaucoup plus difficile de faire cette mesure de 30 cm, et encore plus difficile d'obtenir une précision de 10% en utilisant le temps de vol. Cela peut être fait, mais pas aussi bon marché et aussi facilement que le son. Il n'utilise généralement pas le temps de vol, mais plutôt une propriété différente d'une onde lumineuse.

Note latérale (Modifier):
Si vous vouliez plus de précision que 3,4 cm avec le son (pas la lumière), comment pourriez-vous faire cela? Qu'est-ce qui rend plus difficile d'obtenir beaucoup plus de précision avec le SRF05? Réfléchissez-y, et vous comprendrez peut-être les limites imposées par le SRF05 choisi, et ainsi mieux comprendre le système.

L'animal le plus connu qui utilise les ultrasons sont les chauves-souris. Ils l'utilisent pour mesurer la distance et la position en utilisant le temps de vol, et deux oreilles pour trouver des informations de direction. Ainsi, une partie des systèmes biologiques des chauves-souris est capable d'utiliser suffisamment le temps de vol du son pour attraper de la «nourriture» (papillons de nuit et autres insectes) pendant qu'il vole. C'est très impressionnant. Si vous souhaitez en savoir plus sur la façon dont les ultrasons peuvent être utilisés, vous pouvez consulter des articles sur le système de localisation d'écho de chauve-souris . Il est très développé.

De nombreux autres animaux émettent des ultrasons, par exemple les rongeurs et certains insectes. Mais pour la plupart, c'est un mécanisme de communication.

Pourquoi ne pas utiliser des lasers? Ceci est un excellent lien que je pense qu'il mérite d'être une réponse: http://www.repairfaq.org/sam/laserlia.htm#liarfi

La page entière regorge d'informations sur le sujet. Il est difficile d'extraire un paragraphe en particulier car il est pertinent, mais c'est un bon aperçu de la technique.

Pour une résolution bien meilleure que ce qui serait possible avec un échantillonnage simple tout en maintenant un faible coût, les télémètres numériques TOF peuvent combiner un interpolateur temporel analogique de précision avec, par exemple, un système CMOS fonctionnant à 100 MHz. Les circuits analogiques pour y parvenir se trouvent dans de nombreuses unités de production (pour différentes applications) - mais une résolution de 5 ps a été obtenue avec des composants à faible coût et en production depuis 15 ans chez au moins un fabricant. L'idée est d'interpoler entre les périodes de comptage numérique avec un convertisseur temps-tension de précision qui est ensuite échantillonné par un microcontrôleur et combiné avec les résultats du compteur numérique.

Les lasers (visible ou IR), RADAR etc. fonctionnent et peuvent donner une très haute précision - à un coût et une complexité élevés. Pour les lasers, vous avez besoin d'un bon chemin optique entre le laser et le récepteur et d'une conception de circuit soignée pour permettre au temps nécessaire aux signaux de traverser le circuit.

La mesure de distance grossière mais bon marché peut être effectuée avec des LED IR et des photodiodes simplement en mesurant la quantité de lumière réfléchie par la cible. C'est difficile à calibrer avec précision et vulnérable à l'éclairage ambiant, mais si vous voulez juste "près" ou "loin" cela peut suffire. Il s'agit de la technique utilisée par la caméra de distance Kinect de Microsoft.

Les ondes sonores sont le "meilleur" choix pour le SRF05 car vous n'avez pas le choix, c'est un capteur de distance à ultrasons.

Les fréquences ultrasoniques sont souvent utilisées pour les applications de mesure et de diagnostic, car le bruit de fond est plus faible à des fréquences plus élevées.

La chaleur serait extrêmement difficile à mesurer la distance en raison de la physique de la diffusion thermique.

La lumière laser peut fournir des résultats plus fiables et plus précis à des portées plus longues et à un coût plus élevé, mais doit être dirigée avec précision.

Un capteur acoustique à ultrasons intègre la réponse globale de l'environnement, permettant au post-traitement des informations de faire des déductions sur la distance à plus d'un point.