क्यों ध्वनि स्थान कई स्थान डिटेक्टरों के लिए सबसे अच्छा विकल्प है?


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इसलिए मैं वर्तमान में अपने हाई स्कूल फाइनल प्रोजेक्ट पर काम कर रहा हूं, जो मूल रूप से एक रडार :) है ...

मैं SRF05 डिटेक्टर का उपयोग उन वस्तुओं का पता लगाने के लिए कर रहा हूं जो डिवाइस की सतह के पास हैं। मेरा वर्तमान असाइनमेंट सभी विभिन्न घटकों को सीखना और संक्षेप में प्रस्तुत करना है जो अंत में इकट्ठे किए जाएंगे। (UART, MAX232 74HC244 आदि, अगर आप जानना चाहते हैं :)

मेरे शिक्षक ने मुझे बताया कि जितना अधिक मैं इन घटकों के बारे में जानूंगा, उतना ही बेहतर होगा कि मैं अपने काम पर और परीक्षाओं में करूंगा। तो यहाँ मेरा सवाल है: ध्वनि तरंगें SRF05 के लिए सबसे अच्छा विकल्प क्यों हैं? इसके अलावा, क्यों UltraSonic वाले? ध्वनि तरंगों का उपयोग करने के क्या लाभ हैं, लेकिन अदृश्य प्रकाश तरंगों, गर्मी या किसी अन्य साधन से नहीं जो काम कर सकते हैं? उदाहरण के लिए, प्रकाश, बहुत तेजी से यात्रा करता है, इस प्रकार एक बेहतर परिणाम बनाता है और संभवतः ध्वनि से अधिक प्रभावी होगा।

जवाबों:


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असल में, ध्वनि धीमी है।

ध्वनि का उपयोग करके आप आसानी से समय निकाल सकते हैं कि किसी तरंग को आपकी वस्तु की यात्रा करने में कितना समय लगता है और इसे परावर्तित कर देता है, जिससे आपको काफी सटीक दूरी मिल जाती है। जब तक आप चंद्रमा की दूरी को मापना नहीं चाहेंगे, तब तक प्रकाश बहुत तेजी से आगे बढ़ता है।

और क्यों अल्ट्रासोनिक? तो आप इसे वर्ष नहीं कर सकते। कल्पना कीजिए कि अगर आपको हर समय यह सुनने के लिए मजबूर किया जाए तो यह कितना कष्टप्रद होगा? BeeeEEEeeeEEEEeeeEEEEEEEeeeeeeEEE .... eeEEEeeEEEP


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हाँ, यह भी काफी सुरक्षित है, और आपका कमरा उन ध्वनि आवृत्तियों पर काफी हद तक है .. जबकि इससे निपटने के लिए बहुत सारी पृष्ठभूमि रोशनी हो सकती है। यदि आप गर्म वस्तुओं, (जैसे लोगों) को महसूस करना चाहते हैं, तो गर्मी काम करेगी लेकिन कुर्सियां ​​और मेज इतनी अच्छी तरह से नहीं।
जॉर्ज हेरोल्ड

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+1, श्रव्य ध्वनि तरंगों में 0 और 1 को संशोधित करने के विशद प्रतिनिधित्व के लिए।
रिकार्डो

कुछ अल्ट्रासोनिक सेंसर एक अलग क्लिक ध्वनि उत्पन्न करते हैं। शांत वातावरण में कुछ लोगों को वास्तव में यह परेशान करने वाला लगता है, इसलिए मैं केवल कल्पना कर सकता हूं कि वे और अधिक श्रव्य टन के बारे में क्या कहेंगे ...
सेलाली अडोबोर

इसके अलावा ध्वनि कठोर वस्तुओं से प्रकाश की तुलना में अधिक विश्वसनीय है। साउंड सेंसर से आप वाटर लेवल को आसानी से चेक कर सकते हैं, लाइट सेंसर से इतना नहीं। एक और बात: काली मैट वस्तु केवल कुछ किरणों को वापस सेंसर में दर्शाती है। अल्ट्रासाउंड रंग से प्रभावित नहीं है।
जन्नोवाचो

@jnovacho काउंटरपॉइंट: शीतल, स्पंजी सामग्री केवल सेंसर पर बहुत कम ध्वनि को दर्शाती है। प्रकाश बनावट से प्रभावित नहीं होता है।
मैथ्यू नजमोन

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किसी वस्तु की स्थिति के बारे में एक प्रश्न के उत्तर में /electronics//a/130095/9006 पर कुछ विश्लेषण है ।

प्रकाश, रेडियो और गर्मी विकिरण सभी विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं, और बहुत जल्दी, बहुत जल्दी यात्रा करते हैं। यह स्वचालित रूप से सच नहीं है कि वे बेहतर परिणाम प्रदान करते हैं क्योंकि वे तेजी से होते हैं।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण ध्वनि की तुलना में 1,000,000 गुना तेज यात्रा करता है। तो यह है बहुत कुछ है जो समय यह कुछ ही मीटर की यात्रा करने के लिए ध्वनि के लिए ले जाता है माप सकते हैं की तुलना में यह प्रकाश के लिए है बनाने के लिए आसान। ध्वनि लगभग 0.34 मीटर प्रति मिलीसेकेंड पर यात्रा करती है। आपके कान और मस्तिष्क 30 मीटर या उससे अधिक के कमरे में समय-समय पर उड़ान का पता लगाने के लिए पर्याप्त हैं।

ध्वनि के समय-उड़ान का उपयोग करके दूरी मापने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स का एक टुकड़ा कम लागत वाला है। 0.34m, या 34cm प्राप्त करने के लिए इसे एक मिलीसेकंड (0.001 सेकंड) पर काम करने की आवश्यकता होती है। जो किसी भी प्रकार के कंप्यूटर के लिए स्लो है, हालांकि यह किसी व्यक्ति की तुलना में बहुत तेज़ है। 10x बेहतर, 3.4 सेमी, जो कि 0.1 मिलीसेकंड है, प्राप्त करना अपेक्षाकृत सरल है। अल्ट्रासाउंड के लिए, 38kHz पर, कि 0.1 मिलीसेकंड लगभग 4 पूरे चक्र हैं, जो मापने के लिए कम लागत वाले इलेक्ट्रॉनिक्स की क्षमताओं के भीतर अच्छी तरह से है। तो 10% सटीकता के साथ 34 सेमी को मापना समझ में आता है और संभव है।

प्रकाश के साथ 30 सेमी के लिए उड़ान के समय को मापने के लिए बहुत कठिन होगा। प्रकाश को 1,000,000 कम समय, या 0.000,000,001 सेकंड, या 1 नैनोसेकंड लगेगा। 3 सेमी सटीकता को मापने के लिए 0.1 नैनोसेकंड होगा, जो कि सबसे तेज इंटेल माइक्रोप्रोसेसर के एक चक्र से लगभग 3 गुना तेज है। इसलिए 30 सेमी की उस माप को करना बहुत कठिन होगा, और समय-समय पर उड़ान का उपयोग करके 10% सटीकता प्राप्त करना भी कठिन होगा। यह किया जा सकता है, लेकिन सस्ते और आसानी से ध्वनि के रूप में नहीं। यह आमतौर पर समय-समय पर उड़ान का उपयोग नहीं करता है, बल्कि एक प्रकाश तरंग की एक अलग संपत्ति है।

साइड नोट (संपादित करें):
यदि आप ध्वनि (प्रकाश नहीं) के साथ 3.4 सेमी से अधिक सटीकता चाहते थे, तो आप ऐसा कैसे कर सकते हैं? वह क्या है जो SRF05 के साथ बहुत अधिक सटीकता प्राप्त करना कठिन बनाता है ? इस बारे में सोचें, और आप समझ सकते हैं कि चुने गए SRF05 की सीमाएं क्या हैं, और इसलिए सिस्टम की बेहतर समझ प्राप्त करें।

सबसे अच्छा ज्ञात जानवर जो अल्ट्रासाउंड का उपयोग करता है वह चमगादड़ है। वे समय-समय पर उड़ान, और दिशा की जानकारी प्राप्त करने के लिए दो कानों का उपयोग करके सीमा और स्थिति माप के लिए इसका उपयोग करते हैं। इसलिए चमगादड़ की जैविक प्रणाली ध्वनि का समय-समय पर उड़ान का उपयोग करने में सक्षम है ताकि उड़ान भरते समय 'भोजन' (कीट, और अन्य कीड़े) को पकड़ा जा सके। यह बहुत प्रभावशाली है। यदि आप इस बारे में अधिक जानना चाहते हैं कि अल्ट्रासाउंड का उपयोग कैसे किया जा सकता है, तो आप बल्ले की गूंज स्थान प्रणाली के बारे में लेख देख सकते हैं । यह अत्यधिक विकसित है।

कई अन्य जानवर अल्ट्रासाउंड का उत्सर्जन करते हैं, उदाहरण के लिए कृन्तकों और कुछ कीड़े। लेकिन अधिकांश के लिए यह एक संचार तंत्र है।


"लेज़र के साथ अधिक सटीकता" का संक्षिप्त उत्तर हीनता है। लंबा उत्तर यहां प्रतीत होता है: repairfaq.org/sam/laserlia.htm#liarfi3
pjc50

@ pjc50 - मेरा प्रश्न अस्पष्ट है। मैं इसे ठीक कर दूंगा। मेरा मतलब था कि ओपी को ध्वनि के साथ 3.4 सेमी से अधिक सटीकता कैसे मिल सकती है।
gulmer

हवा में ध्वनि की गति 342 m / sec (== .342 m / msec) ( विकिपीडिया ) है। आपका मान दशमलव स्थान (3 डी पैराग्राफ) से बंद है। [और, मैंने अभी बनाया, और तय किया, उसी टाइपो! :)
JRobert

@JRobert - उम्मीद है कि पूरी तरह से तय है
gulmer

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लेज़रों का उपयोग क्यों नहीं ? यह इतनी उत्कृष्ट कड़ी है कि मुझे लगता है कि यह एक जवाब होने के योग्य है: http://www.repairfaq.org/sam/laserlia.htm#liarfi

पूरा पृष्ठ इस विषय पर जानकारी से भरा है। किसी विशेष पैराग्राफ को प्रस्तुत करना मुश्किल है क्योंकि यह सब प्रासंगिक है, लेकिन यह तकनीक का एक अच्छा अवलोकन है।

कम लागत को बनाए रखते हुए सरल नमूने के साथ बेहतर समाधान के लिए संभव है, डिजिटल टीओएफ रेंजफाइंडर एक सटीक एनालॉग टेम्पोरल इंटरपोलर को जोड़ सकते हैं, जिसमें 100 मेगाहर्ट्ज पर चलने वाला सीएमओएस सिस्टम कहा जा सकता है। इसे पूरा करने के लिए एनालॉग सर्किटरी कई उत्पादन इकाइयों (विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए) में है - लेकिन कम लागत वाले घटकों के साथ और कम से कम एक निर्माता से 15 वर्षों के लिए उत्पादन में 5 पीएस रिज़ॉल्यूशन प्राप्त किया गया है। यह विचार एक सटीक टाइम-टू-वोल्टेज कनवर्टर के साथ डिजिटल काउंट पीरियड के बीच प्रक्षेपित होता है जिसे तब माइक्रोकंट्रोलर द्वारा सैंपल किया जाता है और डिजिटल काउंटर परिणामों के साथ जोड़ा जाता है।

पराबैंगनीकिरण (दृश्यमान या आईआर), राडार आदि काम करते हैं और उच्च लागत और जटिलता पर बहुत उच्च परिशुद्धता दे सकते हैं। लेजर के लिए आपको लेजर से रिसीवर तक एक अच्छे ऑप्टिकल पथ की आवश्यकता होती है, और सर्किट में यात्रा करने के लिए संकेतों के लिए समय लेने की अनुमति देने के लिए सावधान सर्किट डिजाइन।

क्रूड लेकिन सस्ते दूरी की माप IR LEDs और फोटोडियोड के साथ की जा सकती है, केवल यह माप कर कि लक्ष्य से कितना प्रकाश परावर्तित होता है। यह परिवेशी रोशनी को सटीक और कमजोर करने के लिए कठिन है, लेकिन अगर आप "पास" या "दूर" चाहते हैं तो यह पर्याप्त हो सकता है। यह Microsoft के Kinect डिस्टेंस कैमरा द्वारा उपयोग की जाने वाली तकनीक है।


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मुझे विश्वास नहीं होता कि Microsoft का Kinect "माप कितना प्रकाश लक्ष्य से परिलक्षित होता है" का उपयोग करता है। AFAIK, यह एक अनुमानित ग्रिड की एक तस्वीर लेता है, ज्ञात आयामी गुणों के साथ, और उस से जानकारी प्राप्त करने के लिए कुछ छवि प्रसंस्करण का उपयोग करता है।
हल्दी

वहाँ कोई रास्ता नहीं है कि वे स्पष्ट चमक के आधार पर दूरी को माप सकते हैं: शोषकता, संप्रेषण और हर सतह का प्रतिबिंब अलग-अलग होने वाला है, जिसमें अलग-अलग मात्रा में सट्टा और फैलाना प्रतिबिंब होता है।
निक टी

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ध्वनि तरंगें SRF05 के लिए "सर्वश्रेष्ठ" विकल्प हैं क्योंकि आपके पास कोई विकल्प नहीं है, यह एक अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर है।

अल्ट्रासोनिक आवृत्तियों को अक्सर माप और नैदानिक ​​अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है इस कारण से कि उच्च आवृत्ति पर शोर तल कम है।

थर्मल डिफ्यूज़न के भौतिकी के कारण दूरी को मापना गर्मी बहुत कठिन होगा।

लेज़र प्रकाश अधिक लंबी दूरी और अधिक लागत पर अधिक विश्वसनीय और सटीक परिणाम प्रदान कर सकता है, लेकिन इसका उद्देश्य सटीक होना चाहिए।

एक अल्ट्रासोनिक एकॉस्टिक सेंसर पर्यावरण की समग्र प्रतिक्रिया को एकीकृत करता है, जिससे एक ही बिंदु से अधिक दूरी के बारे में जानकारी बनाने के लिए सूचना के बाद के प्रसंस्करण की अनुमति मिलती है।

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