Colimando un haz de sonar

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Preguntándose si alguien es consciente de una manera de provocar la modulación de un sensor de proximidad ultrasónico, de manera que el alcance de la línea de visión hacia adelante no se vea afectado, pero se reduce la propagación angular, algo en el sentido del "colimador" ( en términos de luz). Para explicar el problema, he estado experimentando con el sensor el-cheapo HC-SR04, tratando de detectar el nivel de agua en un cubo de plástico (25 ltr vol.). Si bien no estoy seguro al 100%, pero creo que el diámetro del cubo es un problema, incluso cuando el nivel de agua es bajo (aproximadamente a 18-19 pulgadas del sensor), obtengo una lectura que se traduce en alrededor de 8 pulgadas. La única explicación que tengo es que el sonar está leyendo las olas que rebotan en las paredes del cubo.

Me preguntaba si algún tipo de colimador construido con material absorbente de sonido podría funcionar. Intentaré experimentar con espuma de baja densidad (espuma de espuma de poliestireno) pero no estoy seguro de si es realmente absorbente del sonido.

    
pregunta icarus74

2 respuestas

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Casualmente, estoy jugando con casi exactamente a lo que se refiere la pregunta, desde ayer. Mi unidad de sensor de distancia cuenta con un ángulo de 25 grados, pero enfrenté los mismos problemas con mi cubo de agua.

Es posible que mi solución no sea una maravilla de ingeniería, y probablemente habrá una reacción de los puristas, pero esto es lo que funciona:

  • La unidad del sensor está colocada apuntando directamente a un tubo de cartón blando de aproximadamente 2 pulgadas de diámetro y 8 pulgadas de largo, el núcleo de un rollo de papel de aluminio para la cocina: esto reduce significativamente los falsos ecos de los lados. Tanto TX como RX están dentro del tubo.
  • Un par de pliegues de papel de seda sobre el emisor de ultrasonidos de TX, para atenuar la señal de ultrasonidos hacia el exterior.

Esto último fue necesario porque el HC-SR04 no proporcionó ninguna forma sencilla de reducir la señal de salida, y era lo suficientemente fuerte como para falsos positivos desde todas las direcciones: la reducción del voltaje de suministro no hizo mucha diferencia hasta que en un punto el módulo se volvió errático.

Ahora tengo una precisión justa en la medición de la profundidad del agua en mi balde, desde varias alturas.

[Edit◆ No puedo creer que esté haciendo esto: ¡Fotos de mi experimento, en mi baño, a solicitud de los comentarios!

Laversiónmejoradaahoratienedostubosdecartón,paraTXyRXrespectivamente.Inclusosenecesitamásprecisiónypapeldeseda.Elarreglosemantieneunidomediantebandaselásticas,porquelacintaadhesivaaprobadaporIngenieríanoesútil.EstácolgandodelapinzadecocodrilodeunsoportedesoldaduraHelpingHand.

Laplacadecircuitoenlapartesuperioreselsensorultrasónico,laplacadecircuitoquecuelgadeélesunclonArduinoNano.Elobjetocircularazulenlaparteinferiordelaimageneslacámaradedeteccióndeprofundidadoficial,esdecir,micubo.

El TX y el RX se ajustan perfectamente centrados, uno en cada tubo de cartón.

En el borde izquierdo está el representante oficial del Departamento de Ingeniería, o al menos las yemas de los dedos de esa persona, yo.

Así es como se ve la configuración desde un lado, en caso de que eso ayude a visualizar mejor el arreglo.

Espero que este show-and-tell haya sido útil.

    
respondido por el Anindo Ghosh
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El ángulo de dispersión de las ondas acústicas en el aire es inversamente proporcional a la frecuencia. En otras palabras, cuanto mayor sea la frecuencia, más "ajustado" será el haz. Cualquier "colminador" que haga debe adherirse a estas leyes fundamentales de la física. Sin embargo, no creo que este sea tu problema.

La unidad de sonar que está utilizando tiene un ángulo de medición de 30 grados (+/- 15 grados desde la línea central). Haciendo los cálculos, a 19 pulgadas sobre el agua tendrá un área de medición de aproximadamente 10 pulgadas de diámetro. Eso es apenas más pequeño que el diámetro del fondo de una cubeta de 5 galones. En resumen, debería funcionar.

Puede probar fácilmente si los lados del cucharón están interfiriendo con sus medidas. Forre los lados del cubo con algo suave pero algo de alta densidad, como una manta, un suéter o varias capas de toallas. Luego vea si puede detectar algo reflectante en la parte inferior (como, la parte inferior en sí).

La espuma de poliestireno no contribuye a una buena absorción del sonido, especialmente a frecuencias más altas en las que funcionan los dispositivos ultrasónicos. La espuma de poliestireno tiene una superficie relativamente dura y plana que refleja bien el sonido. También tiene poca masa para evitar que el sonido se propague a través de él. Mantas de lana, fieltro grueso, terciopelo grueso y materiales similares son buenos. Debo señalar que los materiales que son buenos para absorber el sonido también son muy buenos para absorber el AGUA.

    
respondido por el user3624

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