آلتراسونیک Ultrasonic

آلتراسونیک یا فراصوت در الکترونیک کاربردهای زیادی دارد. با امواج فراصوت که در دامنه شنوایی انسان قرار ندارند، امکان سنجش فاصله و یا اقدامات مهم پزشکی را می‌توان انجام داد. انواع ماژول آلتراسونیک در فروشگاه دانشجو کیت قابل تامین هستند. در این متن سعی کرده‌ایم به تمامی سوالات شما پاسخ دهیم، تیترها را دنبال کنید.

لیست و کاربرد انواع ماژول آلتراسونیک SRF

ماژول‌های آلتراسونیک SRF در اندازه و شکل‌های مختلفی و با قابلیت‌های متفاوتی ساخته شده‌اند. در ادامه لیستی از انواع ماژول‌های آلتراسونیک SRF و کاربردهای آن‌ها را توضیح می‌دهیم.

ماژول آلتراسونیک SRF02: ماژول سنجش فاصله با قابلیت اندازه گیری فاصله در بازه 2 سانتی‌متر تا 6 متر و دارای خروجی دیجیتال است.

ماژول آلتراسونیک SRF04: ماژول سنجش فاصله با قابلیت اندازه گیری فاصله در بازه 3 سانتی‌متر تا 4 متر و دارای خروجی آنالوگ و دیجیتال است.

ماژول آلتراسونیک SRF05: ماژول سنجش فاصله با قابلیت اندازه گیری فاصله در بازه 3 سانتی‌متر تا 4 متر و دارای خروجی آنالوگ و دیجیتال است. همچنین دارای پایه‌های تنظیم فرکانس و تأخیر بازگشت امواج است.

ماژول آلتراسونیک SRF06: ماژول سنجش فاصله با قابلیت اندازه گیری فاصله در بازه 2 سانتی‌متر تا 6.5 متر و دارای خروجی آنالوگ و دیجیتال است. همچنین دارای پایه‌های تنظیم فرکانس و تأخیر بازگشت امواج است.

ماژول آلتراسونیک SRF08: ماژول سنجش فاصله با قابلیت اندازه گیری فاصله در بازه 3 سانتی‌متر تا 4.5 متر و دارای خروجی آنالوگ و دیجیتال است. همچنین دارای پایه‌های تنظیم فرکانس و تأخیر بازگشت امواج است.

ماژول آلتراسونیک SRF10: ماژول سنجش فاصله با قابلیت اندازه گیری فاصله در بازه 3 سانتی‌متر تا 6.5 متر و دارای خروجی آنالوگ و دیجیتال است. همچنین دارای پایه‌های تنظیم فرکانس و تأخیر بازگشت امواج است.

ماژول آلتراسونیک SRF20: ماژول سنجش فاصله با قابلیت اندازه گیری فاصله در بازه 20

تفاوت ماژول آلتراسونیک srf02 با srf04 چست؟

ماژول‌های آلتراسونیک SRF02 و SRF04 از نظر کاربرد و توان خروجی با یکدیگر تفاوت چندانی ندارند و هر دو ماژول قابل استفاده برای اندازه‌گیری فواصل بر اساس اصول فرستادن پالس صوتی و دریافت بازتابی آن هستند. اما تفاوت بین این دو ماژول در ولتاژ کاری و ولتاژ سیگنال خروجی آن‌ها است. ماژول SRF02 با ولتاژ کاری 5 ولت کار می‌کند و ولتاژ سیگنال خروجی آن یک ولت می‌باشد. این ماژول از تکنولوژی سنجش فاصله Pulse Width Modulation (PWM) استفاده می‌کند که دقت بیشتری در اندازه‌گیری فواصل دارد ولی از دیگر سمت، پیچیدگی بیشتری در رابطه با راه‌اندازی آن دارد.

اما ماژول SRF04 با ولتاژ کاری 5 ولت و ولتاژ سیگنال خروجی 5 ولت عمل می‌کند. این ماژول از تکنولوژی سنجش فاصله Time of Flight (ToF) استفاده می‌کند که ساده‌تر ولی دقت کمتری در اندازه‌گیری فواصل دارد. اما این ماژول از نظر راه‌اندازی آسان‌تر است و به سادگی با بردهای مختلف و میکروکنترلرها قابل ارتباط است.

انواع کتابخانه آردوینو ماژول آلتراسونیک SRF

همانطور که می‌دانید برای راه اندازی ماژول‌های مختلف با برد آردوین ونیازمند کتابخانه‌های کاربردی هستید. گستره‌ی بسیار زیادی برای انتخاب کتابخانه در سطح وب وجود دارد. در اینجا برخی از این کتابخانه‌های مناسب ماژول آلتراسونیک SRF را معرفی می‌کنیم. کتابخانه‌های SRF برای آردوینو به شرح زیر هستند.

کتابخانه SRF04: برای کار با ماژول‌های SRF04 و SRF05 استفاده می‌شود. این کتابخانه به شما امکاناتی مانند خواندن فاصله و تعیین میزان سرعت صدا را می‌دهد.

کتابخانه NewPing: این کتابخانه مخصوص ماژول‌های سنجش فاصله سوناری می‌باشد. این کتابخانه از الگوریتمی با عنوان "timing" برای اندازه‌گیری فاصله استفاده می‌کند و به شما امکان مشخص کردن فاصله، زمان، و دقت اندازه‌گیری را می‌دهد.

کتابخانه Ultrasonic: این کتابخانه شامل توابعی است که می‌توانید با استفاده از آن‌ها ماژول‌های SRF04 و SRF05 را کنترل کنید. این کتابخانه شامل توابع مانند read، timing، و pulseIn است.

کتابخانه HCSR04: این کتابخانه برای کار با ماژول‌های سنجش فاصله سوناری HC-SR04 استفاده می‌شود. این کتابخانه شامل توابعی برای اندازه‌گیری فاصله، مشخص کردن زمان و توانایی‌های دیگر است.

کتابخانه Ping: این کتابخانه برای کار با ماژول‌های سنجش فاصله سوناری HC-SR04 و HC-SR05 استفاده می‌شود. این کتابخانه شامل توابعی برای خواندن فاصله، تعیین میزان سرعت صدا، و تعیین زمان اندازه‌گیری است.

تمامی این کتابخانه‌ها در پایگاه‌های مختلفی مانند GitHub و Arduino Library قابل دسترسی و دانلود هستند.

انواع کتابخانه میکروپایتون ماژول آلتراسونیک SRF

برای ماژول های آلتراسونیک SRF می‌توانید از کتابخانه‌های موجود در میکروپایتون استفاده کنید. برخی از این کتابخانه‌ها را در ادامه معرفی می‌کنیم.

کتابخانه میکروپایتون RPi.GPIO: کتابخانه‌ای است که برای راه اندازی پایه‌های GPIO رزبری پای و اتصال ماژول SRF به آن استفاده می‌شود.

کتابخانه میکروپایتون pigpio: این کتابخانه برای کنترل پایه‌های GPIO در رزبری پای استفاده می‌شود و از آن برای کنترل ماژول‌های آلتراسونیک SRF نیز می‌توان استفاده کرد.

کتابخانه میکروپایتون adafruit-circuitpython-hcsr04: این کتابخانه، برای ماژول‌های HCSR04 و SRF04 طراحی شده است و می‌توانید از آن برای راه‌اندازی این ماژول‌ها در محیط میکروپایتون استفاده کنید.

کتابخانه میکروپایتون rpi-rf: این کتابخانه برای کنترل دستگاه‌های بی‌سیم با استفاده از ماژول‌های RF طراحی شده است، اما می‌توانید از آن برای راه‌اندازی ماژول‌های آلتراسونیک SRF نیز استفاده کنید.

کتابخانه میکروپایتون gpiozero: این کتابخانه برای راحتی در کنترل پایه‌های GPIO رزبری پای طراحی شده است و می‌توانید از آن برای کنترل ماژول‌های SRF نیز استفاده کنید.

این کتابخانه‌ها فقط برخی از موارد موجود برای کنترل ماژول‌های آلتراسونیک SRF در میکروپایتون هستند. بهتر است قبل از استفاده، مستندات و راهنمای هر یک را بررسی کنید.

دامنه فرکانسی آلتراسونیک srf چه مقدار است؟

ماژول‌های آلتراسونیک SRF، فرکانس 40 کیلوهرتز را برای ارسال سیگنال صوتی استفاده می‌کنند. در نتیجه، رنج فرکانسی آلتراسونیک SRF از حداقل 40 کیلوهرتز تا حداکثر 400 کیلوهرتز است. ماژول‌های آلتراسونیک SRF04 و SRF05 با فرکانس 40 کیلوهرتز کار می‌کنند و رنج کاری آن‌ها بسته به شرایط مختلف می‌تواند متفاوت باشد. لازم به ذکر است که رنج اندازه‌گیری این ماژول‌ها بسته به شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و موارد دیگر، ممکن است تغییر کند. دامنه شنوایی انسان حدود 20 تا 25 کیلوهرتز است. همچنین این مقدار در آستانه شنوایی بسیاری از حیوانات هم قرار می‌گیرد.

پایه های pinout آلتراسونیک srf04

ماژول آلتراسونیک SRF04 دارای ۴ پایه است که شامل موارد زیر است.

VCC: این پایه به منبع تغذیه مثبت وصل می‌گردد (معمولا ۵ ولت).

Trig: این پایه به پایه‌ی تریگر میکروکنترلر (مثلاً آردوینو) متصل می‌شود. ارسال سیگنال به این پایه به منظور شروع ارسال سیگنال اولیه از سنسور صورت می‌گیرد.

Echo: این پایه به پایه‌ی اکو میکروکنترلر (مثلاً آردوینو) متصل می‌شود. این پایه سیگنال ارسالی از سنسور را دریافت کرده و به میکروکنترلر منتقل می‌کند.

GND: این پایه به منبع تغذیه منفی وصل می‌گردد.

پایه های pinout آلتراسونیک srf05

ماژول آلتراسونیک SRF05 از 5 پایه تشکیل شده است که شامل موارد زیر است.

VCC: پایه تغذیه با ولتاژ 5 ولت

Trig: پایه ای که با تولید پالس با ارتفاع مناسب، فرستادن سیگنال اولیه برای فرستادن امواج فراصوتی را تحریک می کند.

Echo: پایه ای که با تولید سیگنال فراگیر توسط سنسور آلتراسونیک، زمان پاسخ به سیگنال های فرستاده شده را به دست می آورد.

GND: پایه اتصال به زمین

NC (Not Connected): پایه ای که اتصال نمی یابد و بی استفاده است.

توجه داشته باشید که در برخی از مدل های SRF05، پایه NC با پایه RS به جای آن وجود دارد.

تفاوت آلتراسونیک srf04 با SRF05

ماژول‌های آلتراسونیک SRF04 و SRF05 هر دو ماژول‌های اندازه‌گیری فاصله بر اساس فرستادن سیگنال‌های صوتی و دریافت بازتاب آنها هستند. این دو ماژول در طراحی و اندازه‌گیری فاصله شباهت زیادی دارند. اما تفاوت اصلی بین آنها در رابطه با نحوه خروجی دادن اطلاعات است. ماژول SRF04 دارای دو پایه Trigger و Echo می‌باشد و از طریق پالس کوتاهی که به پایه Trigger وارد می‌کنیم، سیگنال فرستاده می‌شود. سپس پس از مدت زمان مشخصی که برابر با زمان پخش صوت و بازتاب آن از موجودیت مورد نظر است، سیگنال بازگشتی به پایه Echo برمی‌گردد و از طریق اندازه‌گیری طول پالس ارسالی، فاصله تا موجودیت مورد نظر محاسبه می‌شود.

اما ماژول SRF05 دارای پنج پایه می‌باشد: VCC، GND، Trigger، Echo و OUT. در این ماژول پایه OUT به دلیل داشتن مدار تقویت کننده‌ی داخلی، برای ارائه خروجی سیگنال فاصله‌ای تقویت شده به کار می‌رود. این خروجی می‌تواند به صورت آنالوگ (ولتاژ) و یا دیجیتال (پالس) باشد. علاوه بر این، در ماژول SRF05، می‌توان فاصله را با استفاده از پالس 10 میکروثانیه‌ای ارسالی به پایه Trigger تنظیم کرد. به طور خلاصه، تفاوت اصلی بین ماژول‌های SRF04 و SRF05 در مورد نحوه خروجی دادن اطلاعات است. در حالی که ماژول SRF04 تنها یک پالس بازگشتی از پایه Echo ارائه می‌دهد.

دستورات مهم راه اندازی srf04 در آردوینو

برای راه اندازی ماژول آلتراسونیک SRF04 در آردوینو، می‌توانید از کتابخانه‌های آماده استفاده کنید. در ادامه، دستورات مهم برای کار با ماژول SRF04 در آردوینو آمده است.

1- تعریف پایه‌های مورد استفاده

const int trigPin = 9;    // پایه تریگر
const int echoPin = 10;   // پایه اکو

2- تعریف متغیرهای مورد استفاده

long duration;
int distance;

3- عریف پایه‌ها به عنوان خروجی و ورودی

pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);

4- فرستادن پالس به پایه تریگر

digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);

5- دریافت مدت زمان پاسخگویی از پایه اکو

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

6- محاسبه فاصله براساس مدت زمان پاسخگویی

distance= duration*0.034/2;

توجه داشته باشید که برای دقت بیشتر در محاسبه فاصله، مقدار سرعت صوت در هوا (340 متر بر ثانیه) با ضریب 0.034 جایگزین شده است. همچنین، برای محاسبه فاصله به واحد سانتی‌متر، مقدار نهایی باید تقسیم بر 2 شود.

فرمول محاسبه فاصله بر اساس سانتی متر در srf05 آردوینو

در ماژول آلتراسونیک SRF05، فاصله به صورت پالس های صوتی ارسال شده و سپس با محاسبه زمان بازگشت پالس، فاصله به صورت سانتی‌متری محاسبه می‌شود. فرمول محاسبه فاصله بر اساس زمان بازگشت پالس به صورت زیر است.

Distance (cm) = Duration / 58

در این فرمول، مقدار Duration زمانی است که پالس صوتی برای رفتن از ماژول به مانع مورد نظر فرستاده می‌شود و پس از برخورد با مانع، به ماژول باز می‌گردد. مقدار ۵۸ نیز به دلیل تبدیل مقدار زمان به فاصله به صورت سانتی‌متری استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در کد آردوینو، این فرمول به صورت زیر قابل استفاده است.

#include <Wire.h>
#include <SRF05.h>

SRF05 srf05 = SRF05(12, 13);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int distance = srf05.getDistance();
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
  delay(500);
}

در این مثال، از کتابخانه SRF05 برای کار با ماژول استفاده شده است. با فراخوانی تابع getDistance()، فاصله به صورت سانتی‌متری محاسبه شده و در متغیر distance قرار داده می‌شود. سپس با استفاده از دستور Serial.print، این مقدار بر روی کامپیوتر متصل به آردوینو نمایش داده می‌شود.

استفاده از سنسور آلتراسونیک ultrasonic

در رباتیک با استفاده از ماژول فرستنده گیرنده آلتراسونیک مانند SRF05 به عنوان تشخیص مانع و یا تشخیص فاصله استفاده می‌شود. فن آوری آلتراسونیک در زیر دریایی به عنوان سونار برای تشخیص مانع و فاصله استفاده می‌شود. در این حالت سنسور التراسونیک ضد آب استفاده می‌شود. در دستگاه‌های سونوگرافی به عنوان تشخیص دهنده و در دستگاه‌های درمانی پزشکی به عنوان معالجه کننده استفاده می‌شود. یکی از کاربردهای بسیار مهم آلتراسونیک در رادار می‌باشد. پیشنهاد می‌شود به آموزش ساخت رادار سونار با آردوینو و ماژول SRF با نرم افزار گرافیکی رادار مراجعه کنید. شیوه ساخت رادار و نمایش به صورت گرافیکی با آردوینو را مطالعه کنید. سپس سوالاتتان را از همان طریق مطرح بفرمایید.

بخار ساز آلتراسونیک

بخار ساز نوعی دستگاهی الکترونیکی جهت تولید بخار سرد به ماژول بخور سرد نیاز است. عملکرد این ماژول توسط سنسور آلتراسونیک باعث شکست مولکول‌های آب و تولید بخور سرد است. ماژول رطوبت ساز انواع مختلفی دارد. یکی از پر کاربردترین آن‌ها ماژول آلتراسونیک بخار آب سرد 400 میلی لیتر در ساعت است. این بخار ساز آلتراسونیک با یک آداپتور 12 یا 24 ولت کار میکند. کافیست آنرا داخل آب قرار دهید تا ماژول بخور سرد اقدام به تولید بخار سرد کند. مرکز فروش بخور سرد در تهران فروش ماژول بخار سرد در تهران توسط دانشجو کیت بسته بندی و ارسال در همان روز ثبت سفارش صورت می‌گیرد.