Ультразвук
Ультразвуковой датчик Lego EV3 часто применяется в различных соревнованиях и конкурсах.
Но в самом начале нужно разобраться в том, что такое ультразвуковые колебания или ультразвук.
Ультразвуком называются звуковые колебания, не воспринимаемые человеческим слухом. Частота колебаний ультразвука свыше 20 кГц.
При помощи ультразвуковых колебаний животные могут ориентироваться в пространстве, охотиться, обмениваться информацией. Примером таких животных могут служить дельфины, летучие мыши и другие животные.
Дельфины испускают ультразвуковые колебания и находят стаи рыб под водой. Также при помощи ультразвука дельфины умеют передавать информацию друг другу. Ультразвук позволяет летучим мышам ориентироваться в темное время суток и охотиться на насекомых.
Ультразвуковой датчик
Ультразвуковой датчик Lego EV3 является цифровым бесконтактным датчиком. Он входит в состав образовательного набора Lego EV3. В домашней версии набора его нет. Основной функцией датчика ультразвука является измерение расстояния до объектов, которые находятся перед ним в зоне его действия.
Принцип действия датчика заключается в том, что он посылает высокочастотную звуковую волну и принимает обратную волну, которая отражается от предмета. При этом измеряется время, затраченное на возврат ультразвукового импульса.
После чего с достаточно высокой точностью может быть рассчитано расстояние до предмета. Звук имеет очень высокую частоту. Поэтому человеческое ухо не может услышать этот звук.
Ультразвуковой датчик Lego EV3 выдает измеренное расстояние в сантиметрах или в дюймах. Основные характеристики датчика:
- Сенсор имеет диапазон измерений от 0 до 255 см
- Если расстояние до предмета менее 3 сантиметров датчик или не обнаруживает предмет, или может давать недостоверные данные
- Погрешность датчика составляет около 20 процентов. Наиболее хорошо и достоверно ультразвуковой датчик EV3 работает на расстоянии от 10 до150 см
Если объект имеет небольшой объем или сделан из ткани или какого-нибудь мягкого материала, то датчик также недостаточно устойчиво измеряет расстояние до объекта.
Режимы и подключение ультразвукового датчика
Датчик ультразвука EV3 может не только измерять расстояние, но и способен фиксировать импульсы другого датчика ультразвука. Для этого существует режим «Присутствие/слушать». При включении этого режима датчик не излучает сигналы, но обнаруживает сигналы другого датчика ультразвука.
В каком из режимов работы находится датчик, можно определить визуально. Вокруг «глаз» датчика находится световой индикатор. Когда индикатор светится и не мигает, то у датчика режим «Измерение». Мигание индикатора показывает, что датчик находится в режиме «Присутствие/слушать».
К контроллеру Lego EV3 датчик может быть подключен плоским черным соединительным кабелем, входящим в состав конструктора. Ультразвуковой датчик по умолчанию включается в порт под номером четыре.
Но включать можно в любой входной порт. Контроллер автоматически определит порт подключения.
Области применения ультразвуковых датчиков
Датчики ультразвука нашли свое применение в автомобилестроении, медицине, гидролокации, военной области.
- Почти все современные машины используют парковочные радары. Их еще называют парктрониками. Парковочные радары помогают следить за расстоянием между машиной и окружающими предметами.
- В навигации гидролокация занимает важное место. Гидролокация позволяет обнаружить подводные препятствия. Рыболовецкие суда могут обнаруживать косяки рыб и отдельных крупных рыб. Гидролокация помогает исследовать физические свойства океана. В океанологии позволяет картографировать морское дно. Также можно производить поиск затонувших судов и т.д.
- В медицине можно при помощи аппаратов УЗИ определить пол ребенка до рождения. Также аппараты УЗИ позволяют выявить различные заболевания на ранних стадиях развития.
- В военной области гидролокация применяется для того, чтобы обнаружить подводные лодки, надводные корабли, торпеды. Затем производить наблюдение и сопровождение объектов. При помощи гидролокации происходит определение координат целей для применения торпедного и ракетного оружия.
- Также часто ультразвуковой датчик применяется в промышленности.
