Mengapa gelombang suara adalah pilihan terbaik untuk banyak detektor lokasi?

Jadi saya sedang mengerjakan tugas akhir sekolah menengah saya, yang pada dasarnya adalah Radar :) ...

Saya menggunakan detektor SRF05 untuk mendeteksi objek yang berada di dekat permukaan perangkat. Tugas saya saat ini adalah mempelajari dan merangkum semua komponen yang berbeda yang akan dikumpulkan pada akhirnya. (UART, MAX232 74HC244 dll, jika Anda ingin tahu :)

Guru saya memberi tahu saya bahwa semakin saya akan tahu tentang komponen-komponen ini, semakin baik saya akan mengerjakan pekerjaan saya, dan dalam ujian. Jadi inilah pertanyaan saya: Mengapa gelombang suara adalah pilihan terbaik untuk SRF05? Selanjutnya, mengapa yang UltraSonic? Apa manfaat menggunakan gelombang suara, tetapi bukan gelombang cahaya yang tidak terlihat, panas atau cara lain yang bisa melakukan pekerjaan itu? Cahaya, misalnya, berjalan jauh lebih cepat, sehingga menciptakan hasil yang lebih baik dan mungkin akan lebih efektif daripada suara.

Pada dasarnya, suara lambat.

Dengan menggunakan suara, Anda dapat dengan mudah menentukan waktu berapa lama gelombang untuk melakukan perjalanan ke objek dan memantulkannya, sehingga memberi Anda jarak yang cukup akurat. Cahaya berjalan terlalu cepat untuk itu, kecuali jika Anda ingin mengukur jarak bulan, katakanlah.

Dan mengapa ultrasonik? Jadi kamu tidak bisa tahun itu. Bayangkan betapa menyebalkannya jika Anda dipaksa untuk mendengarnya sepanjang waktu? BeeeEEEeeeEEEEeeeEEEEEEEeeeeeeEEE .... eeEEEeeEEEP

Ada beberapa analisis di /electronics//a/130095/9006 sebagai jawaban atas pertanyaan tentang menemukan posisi suatu objek.

Radiasi cahaya, radio, dan panas adalah radiasi elektromagnetik, dan bergerak sangat, sangat cepat. Tidak secara otomatis benar bahwa mereka memberikan hasil yang lebih baik hanya karena mereka lebih cepat.

Radiasi elektromagnetik bergerak 1.000.000 kali lebih cepat dari suara. Jadi jauh lebih mudah untuk membuat sesuatu yang dapat mengukur waktu yang diperlukan untuk suara untuk melakukan perjalanan beberapa meter daripada untuk cahaya. Suara berjalan sekitar 0,34 meter per milidetik. Telinga dan otak Anda cukup baik untuk mendeteksi waktu penerbangan di ruangan sekitar 30 meter atau lebih.

Sepotong elektronik untuk mengukur jarak menggunakan waktu penerbangan suara berbiaya rendah. Untuk mendapatkan 0,34m, atau 34cm, ia harus bekerja dalam satu milidetik (0,001 detik). Yang sloooooow untuk semua jenis komputer, meskipun juga jauh lebih cepat daripada seseorang. Relatif mudah untuk mendapatkan 10x lebih baik, 3,4 cm, yaitu 0,1 milidetik. Untuk USG, pada 38kHz, 0,1 milidetik hampir 4 siklus penuh, yang berada dalam kemampuan elektronik biaya rendah untuk mengukur. Jadi mengukur 34cm dengan akurasi 10% dapat dimengerti dan bisa dilakukan.

Untuk mengukur waktu terbang selama 30cm dengan cahaya akan jauh lebih sulit. Cahaya membutuhkan waktu 1.000.000 lebih sedikit, atau 0.000.000.001 detik, atau 1 nanosecond. Untuk mengukur akurasi 3cm akan menjadi 0,1 nanosecond, yang kira-kira 3 kali lebih cepat dari satu siklus mikroprosesor Intel tercepat. Jadi akan jauh lebih sulit untuk melakukan pengukuran 30cm, dan bahkan lebih sulit untuk mendapatkan akurasi 10% menggunakan waktu penerbangan. Itu bisa dilakukan, tetapi tidak semurah dan semudah suara. Ini biasanya tidak menggunakan waktu penerbangan, tetapi properti gelombang cahaya yang berbeda.

Catatan Samping (Sunting):
Jika Anda menginginkan akurasi lebih dari 3,4 cm dengan suara (bukan cahaya), bagaimana Anda melakukannya? Apa yang membuatnya lebih sulit untuk mendapatkan akurasi lebih banyak dengan SRF05? Pikirkan tentang hal ini, dan Anda mungkin memahami apa yang membatasi penerapan SRF05 yang dipilih, dan karenanya mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang sistem.

Hewan yang paling terkenal yang menggunakan ultrasound adalah kelelawar. Mereka menggunakannya untuk pengukuran rentang dan posisi menggunakan waktu penerbangan, dan dua telinga untuk menemukan informasi arah. Jadi bagian dari sistem biologis kelelawar dapat menggunakan waktu penerbangan yang cukup baik untuk menangkap 'makanan' (ngengat, dan serangga lain) saat sedang terbang. Itu sangat mengesankan. Jika Anda ingin memahami lebih lanjut tentang bagaimana ultrasound dapat digunakan, Anda dapat melihat artikel tentang sistem lokasi gema kelelawar . Ini sangat berkembang.

Banyak hewan lain memancarkan USG, misalnya tikus dan beberapa serangga. Tetapi bagi kebanyakan orang itu adalah mekanisme komunikasi.

Mengapa tidak menggunakan laser? Ini adalah tautan yang luar biasa sehingga saya merasa layak untuk menjadi jawaban: http://www.repairfaq.org/sam/laserlia.htm#liarfi

Seluruh halaman penuh dengan informasi tentang subjek. Sulit untuk mengutip paragraf tertentu karena semuanya relevan, tetapi ini adalah ikhtisar yang baik dari teknik ini.

Untuk resolusi yang jauh lebih baik daripada yang dimungkinkan dengan pengambilan sampel sederhana sambil tetap mempertahankan biaya rendah, pengukur jarak TOF digital dapat menggabungkan interpolator sementara analog dengan sistem CMOS yang berjalan pada 100 MHz. Sirkuit analog untuk mencapai ini ada di banyak unit produksi (untuk aplikasi yang berbeda) - tetapi resolusi 5 ps telah dicapai dengan komponen berbiaya rendah dan dalam produksi selama 15 tahun dari setidaknya satu produsen. Idenya adalah interpolasi antara periode penghitungan digital dengan konverter time-to-voltage presisi yang kemudian disampling oleh mikrokontroler dan dikombinasikan dengan hasil penghitung digital.

Laser (terlihat atau IR), RADAR dll berfungsi dan dapat memberikan presisi sangat tinggi - dengan biaya tinggi dan kompleksitas. Untuk laser, Anda memerlukan jalur optik yang baik dari laser ke penerima, dan desain sirkuit yang cermat untuk memungkinkan waktu yang dibutuhkan agar sinyal dapat melintasi sirkuit.

Pengukuran jarak yang kasar tetapi murah dapat dilakukan dengan LED IR dan fotodioda hanya dengan mengukur seberapa banyak cahaya yang dipantulkan dari target. Ini sulit dikalibrasi secara akurat dan rentan terhadap pencahayaan sekitar, tetapi jika Anda hanya ingin "dekat" atau "jauh" mungkin cukup. Ini adalah teknik yang digunakan oleh kamera jarak jauh Microsoft Kinect.

Gelombang suara adalah pilihan "terbaik" untuk SRF05 karena Anda tidak punya pilihan, ini adalah sensor jarak ultrasonik.

Frekuensi ultrasonik sering digunakan untuk aplikasi pengukuran dan diagnostik dengan alasan lantai kebisingan lebih rendah pada frekuensi yang lebih tinggi.

Panas akan sangat sulit untuk mengukur jarak karena fisika difusi termal.

Sinar laser dapat memberikan hasil yang lebih andal dan akurat pada rentang yang lebih panjang, dan biaya yang lebih tinggi, tetapi harus diarahkan dengan tepat.

Sensor akustik ultrasonik mengintegrasikan respons lingkungan secara keseluruhan, memungkinkan pasca pemrosesan informasi untuk membuat kesimpulan tentang jarak ke lebih dari satu titik.