Sensor: Ultraschallsensor

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Ultraschallsensor

Der Ultraschallsensor von Grove kann eingesetzt werden um kontaktlos eine Distanz zu messen. Sein Messbereich reicht von annähernd 3-400 cm und er erreicht eine Genauigkeit von einem Zentimeter.
Der Lautsprecher des Sensor sendet ein Ultraschallsignal aus. Das an einem Objekt reflektierte Signal empfängt der Sensor wiederum. Die Distanz wird über die Zeit ermittelt, die die Ultraschallwellen benötigen um zum Sensor zurückzukehren.
Es handelt sich um einen analogen Sensor.


Hw Sen Ultraschall Hw.jpg

Aufbau und Funktionsweise

Der Sender des Ultraschallsensor stahlt zyklisch ein Lautsignal mit so hoher Frequenz aus, dass es für das menschliche Ohr nicht hörbar ist. Es wird die Zeit gemessen die das Signal bis zur Ankunft am Empfänger benötigt. Sender und Empfänger liegen nebeneinander.


Hw Sen Ultraschall Fkt.png


Das Signal pflanzt sich mit Schallgeschwindigkeit fort. In trockener Luft von 20 [math]^\circ[/math]C beträgt die Schallgeschwindigkeit 343 m/s. Das entspricht 1235 km/h.
Aus der gemessen Zeit und dieser Konstante können wir den Arduino die zurückgelegte Distanz berechnen lassen.

Integration in ein Programm

Das folgende Programm gibt alle 1000 Millisekunden über den seriellen Monitor die Distanz eines Objekts zum Sensor aus. Nähert sich das Objekt auf eine Distanz geringer als 4cm “’springt”’ der Messwert. In diesem Bereich ist der Sensor blind, er kann nicht messen. Je weiter sich das Objekt vom Sensor weg bewegt desto größer wird der Messwert. Der Sensor gibt keine Distanzangabe in Zentimeter aus, sondern eine Zahl die zunächst manuell auf den Distanzbereich den der Sensor abdecken kann gemappt werden muss. Hierzu wird ein Minimal- und ein Maximalwert festgelegt in dessen Bereich die Messwerte des Sensors skaliert werden. Hierfür ist in ArduBlock schon eine fertige Bibliothek integriert, sodass der Schritt entfällt.


Beispielcode

ArduBlock:

Sw Ab Ultraschall.png
Arduino-Code

Sw Ard Ultraschall.png

Anhang

Quellen und Links für weitere Infos:

Hersteller:
http://www.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Ultrasonic_Ranger

Mehr über Ultraschallsensoren:
http://www.microsonic.de/de/Wissenswertes.htm
http://www.baumer.com/de-de/services/anwenderwissen/ultraschall-sensoren/funktionsweise/
http://www.e-technik.fh-lausitz.de/ estein/arbdipllua/2011/hamann/sec/Sensoren.html

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