Sensore ad Ultrasuoni

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L'SRF05 è l'acronimo di “Sonic Range Finder” versione 05 ed è il sensore ad ultrasuoni aggiunto al robot per affrontare diverse problematiche: evitare gli eventuali ostacoli presenti sul percorso e trovare e salvare la vittima; insomma due compiti opposti, ma che hanno bisogno entrambi di questo importante dispositivo.
Questo sensore è una sorta di sonar che sfrutta gli ultrasuoni per determinare la distanza da un oggetto posto frontalmente.

È composto da due elementi: un trasmettitore e un ricevitore, che potremmo definire gli “occhi” dell'automa, il cui compito sarà rispettivamente di trasmettere un pacchetto di ultrasuoni e di misurare il tempo di ritorno dell'eco rimandata dall'eventuale ostacolo.

Funzionamento


I passi fondamentali del funzionamento di questo sensore sono:
- il circuito d'interfaccia realizzato sulla FPGA produce un impulso elettrico della durata minima di 10ms che viene convertito dal controllo presente sul sensore in un treno d'impulsi elettrici alla frequenza di 40 KHz;
- il trasduttore di trasmissione trasforma, per effetto piezoelettrico, il treno d'impulsi elettrici in un "burst" di onde sonore di pari frequenza;
- il sensore, al completamento del "burst", pone alto in uscita un segnale, che viene letto dalla FPGA, e che rimarrà in tale stato fino a quando il traduttore di ricezione, che effettua l'operazione inversa del trasmettitore, riceve l'eco dall'ostacolo.
Appena ciò accade il segnale verrà riportato al livello basso e sarà proprio la distanza temporale ΔT tra i due fronti di quest'impulso ad essere misurata dal circuito d'interfaccia;
- ora utilizzando la formula V(velocità) = S(spazio) / ΔT (tempo) e conoscendo sia la velocità del suono nell'aria (340m/s circa), sia l'intervallo di tempo tra la trasmissione e la ricezione dell'ultra-suono ( ΔT ) , si può ottenere la distanza del robot da un ostacolo, in modo abbastanza preciso. Infatti bisogna tener conto che al ricevitore non arriva solamente il rimbalzo perpendicolare, ma arrivano una serie di rimbalzi che possono a volte, diminuire la precisione del dispositivo.
- l'interfaccia da noi realizzata, consente alla CPU di leggere direttamente la distanza dal circuito
d'interfaccia, senza alcuna ulteriore necessità di rielaborazione.

Caratteristiche tecniche


Le caratteristiche tecniche dell'SRF05 sono riportate nella tabella seguente:

L'immagine sottostante raffigura il bottom del sensore e la configurazione dei pin da noi adottata.

L'immagine riportata di seguito rappresenta invece la "vista" del sensore. Il suo range di localizzazione è molto preciso ed ha una buonissima portata per l'utilizzo che ne fa il robot.

Il campo di rilevazione frontale di circa 60° che il grafico fornisce, risulta senz'altro adatto al rilevamento di un ostacolo frontale. Per la ricerca della vittima esso può risultare molto stretto.

L'unica soluzione è quella di mettere in atto una strategia di "brandeggio" che sia in grado di avvicinarsi frontalmente alla vittima per approssimazioni successive.