Autonom robotväckarklocka med trådlös basstation - KTH
Autonom robotväckarklocka med trådlös basstation - KTH
Autonom robotväckarklocka med trådlös basstation - KTH
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Ola Johannesson FiM 11-03-28<br />
890502-0635 Handledare: Martin Grimheden 4(16)<br />
Inledning<br />
Denna rapport, som undersöker avståndsmätning <strong>med</strong> ultraljud, är en del av ett<br />
kandidatexamensarbetet i mekatronik. Ultraljud kan användas för att mäta avstånd, där det<br />
vanligaste användningsområdet är att mäta avstånd mellan en kombinerad ultraljudssändare/-<br />
mottagare och någon ljudreflekterande yta. I denna rapport förklaras dock användandet av<br />
ultraljud för att mäta direkt avstånd mellan två punkter, <strong>med</strong> mål att kunna använda ultraljud<br />
som metod för positionsbestämning i rummet. En krets som ger en precision på ca 1 mm och<br />
klarar av att mäta avstånd på flertalet meter pressenteras, och en förklaring ges till hur en<br />
utvidgning till positionsbestämning i tre dimensioner skulle gå till.<br />
Då ljud färdas <strong>med</strong> en relativt låg hastighet, ca 340 meter per sekund, kan man lätt utnytja det<br />
till avståndsberäkning. På den tid en mikrokontroller utför en klockcykel hinner ljudet färdas<br />
ungefär 40 µm. Ljudets låga hastighet gör det där<strong>med</strong> lämpligt som metod för att mäta<br />
avstånd <strong>med</strong> en mikrokontroller. I realiteten uppnår man aldrig denna typ av precision, då<br />
avläsning och analys av en ljudsignal kräver ett antal klockcykler.<br />
En avståndsmätare som arbetar <strong>med</strong> ljud har uppenbara nackdelar om den arbetar inom det<br />
hörbara området av ljudspektrat, framför allt att mätningarna blir störande. För att undvika<br />
detta väljer man att använda sig av ljud över högsta hörbara frekvens på 20 kHz, så kallat<br />
ultraljud. Vanligast är att frekvenser i området 40-45 kHz används. Ultraljud kan detekteras på<br />
relativt långa avstånd då man vid dessa frekvenser kan använda mycket höga ljudnivåer,<br />
vanligt är att ultraljudssändare klarar av att skicka ut över 100 dB, vilket är samma<br />
storleksordning som de ljudnivåer man uppnår under rockkonserter.<br />
Teoretisk fördjupning<br />
Ultraljud<br />
Ljud är, när man normalt pratar om det, tryckvågor som utbreder sig i luft som kan uppfattas<br />
av det mänskliga örat. För ett ungt och friskt öra kan ljudvågor <strong>med</strong> frekvenser mellan 20 Hz<br />
och 20 kHz läggas in i denna kategori, som brukar kallas hörbart ljud. Vågor <strong>med</strong> frekvens<br />
under 20 Hz kallas infraljud och ljud <strong>med</strong> frekvenser från 20 kHz och uppåt kalls ultraljud.<br />
För att undvika att störa människors hörsel lägger man sig på frekvenser en bit över detta.
Change language