این پروژه در واقع مقایسه ای است بین سنسور مادون قرمز شارپ و سنسور آلتراسونیک که در این آزمایش دقت سنسور آلتراسونیک و سنسور شارپ تقربا در یک حد است با این تفاوت که سنسور آلتراسونیک دارای خروجی خطی تری نسبت به سنسور GP2Y0A21 است.در واقع سنسور مادور قرمز GP2Y0A21 در فواصل نزدیکتر عدد بزرگتری را نمایش میدهد و تغییرات بیشتری نسبت به فواصل دور دارد و این مشکل ساز است.یعنی یا باید فرمول را به گونه ای غیر خطی نوشت و یا این که نسبتهای مناسبی را در چند IF برای فواصل متفاوت قرار داد.

مدار راه اندازی سنسور آلتراسونیک:

این مدار از یک آپ امپ LM324 تشکیل شده است که شامل چند طبقه برای تقویت سیگنال میباشد.یک مقاومت1M اهمی در طبقه ی ورودی وجود دارد که ممکن است در مدارات مختلف مقادیر مختلفی لازم باشد و این مقدار میتواند چیزی بین 100 کیلو تا 1 مگا اهم باشد.این مقدار بستگی به مدل سنسور دارد و ممکن است در برخی سنسور ها 1M اهمی بهنر جواب بدهد.نکته ی اصلی در تشخیص این مورد این است که در صورتی که میکرو سیگنال را به درستی ارسال کند در وردی سنسور R سیگنال را دریافت و باعث ایجاد یک پالس و در واقغ خاموش و روشن شدن LED خواهد شد.در صورتی که LED بدون ارسال پالس از سمت میکرو روشن میماند و یا این که به صورت کم نور روشن است این یعنی تقویت در طبقه ورودی زیاد است و باید مقدار مقاومت را 470 کیلو اهمی یا کمتر در نظر گرفت.باید توجه داشت که مقدار این مقاومت در برد موثر سنسور تاثیر دارد و ما برای کیفیت بیشتر دوست داریم که این مقاومت در مقدار حداکثر ممکن قرار داشته باشد.

نکات راه اندازی سنسور شارپ:

نکته اول این است که این سنسور را باید به طور غیر خطی خواند یعنی یا با عبارتی توانی یا با عبارت 1/X ام تا عبارت به دست آمده یک مقدار خطی برای فاصله باشد.همچنین میتوانید از عبارت توانی به شکل زیر استفاده کنیم:

float distance = 65*pow(volts, -1.10);

که در فرمول بالا مقدار ولتاژ همان مقادر خوانده شده از ADC میکرو است.

این سنسور مقادریری به شکل زیر به ADC میدهد:

• 641 برای 8 سانتی متر که در صورتی که از 8 سانتی متر نزدیکتر شویم این مقدار یک باره به 20 تا 100 کاهش میباید و در واقع دقت این سنسور باید بعد از 8 سانتی متر در نظر گرفته شود
• بین 500 تا 200 برای 10 تا 20 سانتی متر
• بین 200 تا 30 برای گستره ی 20 تا 80 سانتی متر

همانطور که مشاهده میگردد این سنسرو گستره ای کاملاً غیر خطی دارد و باید با یک فرمول غیر خطی مقدار ADC باز خوانی گردد که ما برای باز خوانی از فرمول 5400 تقسسیم بر مقدار ADC استفاده کریدم.همانطور که در شکل زیر هم مشخص است خروجی سنسور کاملا غیر خطی است و با مشاهدات صورت گرفته در بالا همخوانی دارد:

نکته ی بعدی برای راه اندازی این سنسور ترتیب پایه های این سنسور است چرا که رنگ سیمها در مدلهای مختلف فرق دارد ولی هموراه پایه وسط زمین است برای تشخیص VO و VCC به شمل زیر توجه کنید:

روش کار با سنسورهای آلتراسونیک:

سنسور های آلتراسونیک با تولید موجی در گستره ی 40 کیلو هرتز یک موج را تولید میکنند که این موج بالاتر از شنوایی گوش انسان است موج ارسالی پس از بازتاب توسط سنسور دریافت کننده R آشکار میگردد و در واقع سنسور R با دریافت سیگنالی با بسامد 40 کیلو مقاومتش به شدت کاهش میابد و از این طریق میتوان سیگنال بازتابی را آشکار نمود.مدت زمان رفت و برگشت صوت را با تایمر یکم میکرو اندازه گیری مینماییم.زمان اندازه گیری شده برای 4 متر چیزی حدود 22 میلی ثانیه است از آنجایی که سیگنال ممکن است حالت اکو پیدا کند ما باید تا زمان تمام شدن اکوی سیگنال صبر کنیم یعنی چیزی حدود 100 میلی ثانیه.لذا تایمر یک میکرو حاوی زمان رفت و برگشت صوت است که اگر این مقدار در سرعت صوت ضرب شود x یعنی فاصله به دست خواهد آمد.

نکات راه اندازی سنسور آلتراسونیک:

در را اندازی سنسور آلترا سونیک بیشتر به نکات راه اندازی توجه داشیتم که با استفاده از یک آپ امپ و طراحی یک تقویت کننده ی مناسب این کار را انجام دادیم.باید توجه داشت که با طراحی مناسب با این روش میتوان به دقتهایی در حدود 2 متر دست یافت البته در طراحی های بعدی باید فکری برای تولید موج دقیق 4 کیلو هرتز کرد چرا که تولید موج دقیق مهمترین بخش کار است حال این که در میکرو این موج به خوبی ایجاد نمیگردد و در صورتی که موجد 4 کیلو هرتز به خوبی تولید گردد میتوان دقت های خیلی بیشتر نیز را انتظار داشت.برای تولید این موج لازم است تایمر کانتر را بر روی 0.025 میلی ثانیه تنظیم کرد که با کلاک 8 مگا 30 درصد خطا داریم ولی با کلاک 16 مگاهرتزی خطا 0 میشود که با این کار به بهترین کیفیت دست خواهیم یافت.

نکاتی برای بهتر شدن مدار در ورژنهای بعدی:

• قرار دادن کریستال 16 مگاهرتزی برای تولید موج دقیق
• قرار دادن مولتی ترت 1مگا اهمی برای تنظیم دقیق ترین مقدار تقویت برای بخش تقویت کننده
• استفاده از فرکانس بالاتر برای تایمر 1 و حل مشکل سرریز در فرکانسهای بالا
• برای دست یابی یه فاصله ی بیشتر طراحی مدار ارسال کننده ی قویتر و دقیقتر مهمترین بخش کار است چرا که مدار دریافت کننده نمیتواند بیشتر از یک مقدار تقویت انجام دهد چرا که گیرنده نویز دریافت میکند لذا تولید یک موج دقیق 40 کیلوهرتزی و موجوی با دامنه ی قوی بیسار مهم خواهد بود.