¿Se puede usar el sensor de distancia ultrasónico para medir la velocidad en tierra?

No conozco sensores de ultrasonido baratos que puedan medir el Doppler en la señal de retorno. A riesgo de responder algo que no es exactamente lo que pidió, ¿necesita la velocidad de avance o es suficiente la velocidad del aire?

Si coloca dos sensores de ultrasonido uno frente al otro en línea con la dirección de desplazamiento y mide el rango entre ellos, obtendrá un error de medición proporcional a la velocidad del aire en la dirección entre los sensores. p.ej. Si mide más de 1 m, entonces esperaría que el ultrasonido tome 1/330 = 3.03ms para llegar. (tomando la velocidad del sonido como 330 m / s para mayor comodidad). Si viajas a 10 m / s, obtendrás una lectura de 2,94 ms desde el frente hacia atrás, ya que el sonido está viajando a 340 m / s en relación con tu dispositivo.

Así es como funcionan los sistemas de medición ultrasónica de la velocidad del viento, la única diferencia es que usted está midiendo el flujo de aire causado por su movimiento en lugar del viento.

Hacer ping en ambas direcciones (de atrás hacia adelante y de adelante hacia atrás) y tomar la diferencia entre los dos le permite compensar los efectos de temperatura y los errores de medición de separación.

Por supuesto, todo esto se derrumba si su entorno tiene un viento significativo en comparación con su velocidad o si coloca los sensores en algún lugar donde el flujo de aire que los rodea no sea representativo de su velocidad.

  

tal vez estoy tratando de forzar la apertura de una puerta abierta, y hay una diferente,   Una solución simple, compacta y económica para medir la velocidad del terreno a una   distancia de un par de metros?

No sé qué tan barato es el más barato (o qué es lo barato significa en números reales) pero tal vez un láser El velocímetro de superficie puede ser un método útil.

El ultrasonido es una señal de audio como cualquier otra, por lo que el movimiento relativo se puede detectar usando métodos de sonar "normales".

Ahora, Andrew mencionó que

  

No conozco sensores de ultrasonido baratos que puedan medir el Doppler en la señal de retorno.

Yo tampoco, pero:

Producir ultrasonido no es una ciencia espacial.

De hecho, hay de los actuadores de "audio" de > = 40 kHz disponibles en el mercado, y la mayoría de ellos se doblan como sensores ( transductores ), por menos de 10 €.

Si no desea utilizar una PC, sino hacer todo con microcontroladores, las cosas pueden ser más fáciles, ya que la producción de una onda cuadrada de 40 kHz se puede hacer con una unidad PWM simple, y esa onda cuadrada se puede filtrado hasta un seno simplemente por un paso bajo RC muy fácil con un corte en algún lugar entre 40 y 80 kHz. Use ese seno tanto en su transmisor como en una de las entradas de mezcla de a SA612 mezclador IC. Conecte la otra entrada de mezcla a su señal amplificada recibida; filtre la salida del SA612 para eliminar la desviación de CC (condensador de fácil acoplamiento) y las frecuencias por encima del desplazamiento Doppler que se espera.

Ahora todo lo que tendrá que hacer es determinar la frecuencia de la salida del mezclador. Esto se puede hacer mediante circuitos integrados especializados que convierten la frecuencia en voltaje (p. Ej., LM2907) y ADC, o simplemente utilizando un comparador (o un opamp utilizado de manera equivalente) para convertir la salida sinusoidal del mezclador en una señal lógica, y usando el microcontrolador para contar los bordes en una ventana de tiempo determinada (de hecho, muchos microcontroladores tienen funciones PWM extendidas que solo hacen eso en hardware, sin sobrecarga del ciclo de programación / CPU).

También tenga en cuenta que podría ser beneficioso no usar la misma frecuencia para la transmisión que para la mezcla; si usa algo diferente, obtendrá su respuesta "no aplicada" en otro lugar que no sea DC, y le resultará más fácil decirlo El Doppler positivo y negativo se separa. Por cierto, estarías construyendo un receptor superheterodino.

Todo lo que queda por hacer es convertir la estimación de frecuencia en la estimación de velocidad. Eso es matemática simple.

Usted complica las cosas "mirando en diagonal". Mirar en diagonal todavía se puede separar en un componente vertical y horizontal.

La parte vertical te dará la altura y (usando el doppler) te puede dar velocidad (en el plano vertical), así que asciende y desciende.

La parte horizontal no te da nada a menos que estés a punto de volar a una pared, luego puedes medir la distancia y la velocidad justo antes de chocar contra ella.

Si el suelo es completamente plano (sin paredes, etc.) no hay manera de detectar a qué velocidad relacionada con el suelo que va. Si el suelo tiene características (paredes, baches, etc.), entonces puede ocurrir algún cambio doppler y en teoría podría usar eso. No estoy seguro de cómo los sensores de ultrasonido baratos hacen frente a eso. Supongo que no son adecuados a menos que realice un procesamiento avanzado de la señal en la señal reflejada (para filtrar la información que desea, estoy pensando en algoritmos de FFT complejos como los utilizados para el radar).

¿Qué tal un sensor de velocidad del aire del tubo de Pitot?

Bastante caro, aunque hay variantes de RC hobby que son un poco más asequibles.

Aunque no funciona tan bien a baja velocidad o en multicopters.

Editar: Tal vez no tenga en cuenta que es una velocidad aerodinámica, no una velocidad de tierra.