[ Sensors ] شرح حساس Ultrasonic

[أبو المعاليأبو المعالي is verified member.]

السلام عليكم جميعًا
بعد أن تحدثنا عن حساس RSWL-0516 الي يقوم بإرسال موجات ماكيرويف ب 3.18GHz بكل الإتجاهات (360 درجة), الآن موعدنا مع حساس آخر ألا و هو Ultrasonic (حساس الموجات فوق الصوتية)

و هو قائم على مبدأ شبيه بالحساس السابق و هو إرسال الموجات خلافًا لحساس RSWL-0516 الذي يرسل موجات مايكرويف فإن حساس ال Ultrasonic يرسل موجات فوق صوتية و يستقبلها
​

ترى في الصورة أن للحساس جزئين خارجين يمكنك تشبيههما للعينيين أحدهما لإرسال الموجات و الآخر لإستقبالها (في حال وجود جسم يعكس الإشارة)​

​

و ترى أيضًا 4 أطراف للحساس:

VCC : و هو مصدر الجهد الذي يتم توصيله للحساس (5v و يوجد إصدارات تعمل على 3.3v)
GND : و هو الأرضي (0v)
Trig : هو الجزء الذي يرسل نبضة كهربائية مدتها 10us تخبر الحساس أن يبدأ العمل و إرسال الموجات
Echo : هو الجزء الذي يرسل إشارة إلكترونية بعد أن يستقبل الحساس الإشارة المنعكسة
​

فما العملية التي تحدث ؟​

بداية يتم توصيل الحساس بالطاقة من خلال 5v مع VCC و 0v مع GND . ثم عندما أعطي إشارة كهربائية على طرف ال Trig مدتها 10 مايكرو ثانية يجعل عملية إرسال الموجات تعمل, فيقوم الحساس من خلال الجزء المرسل (Transmitter) بإرسال 8 موجات فوق صوتية بتردد 40KHz و سرعة الصوت (حوالي 340m/s)
إن اصدمت الموجة بعائق فإنها تنعكس و تعود للحساس و فور عودتها للحساس واستقبالها من المستقبل (Receiver), فإن الطرف Echo يقوم بإخراج إشارة كهربائية تعتمد مدتها على الزمن المستغرق بين عملية الإرسال و الإستقبال. فيقوم الحساس بحساب الزمن الكلي من لحظة الإرسال و بما أن السرعة ثابتة ومعلومة فسنجد المسافة.

و يمكننا باستخدام الأردوينو أو أي وحدة معالجة أخرى أن نحلل تلك الإشارة الخارجة من الطرف Echo لنعرض المسافة أو أن نقوم بأي شيء آخر بناء على الكود البرمجي أو السيركت التي صممناها

ملاحظة :​

• المرسل (Transmitter) : هو مكبر صوت موجات فوق صوتية, هدفه تكبير الموجات الخارجة من السيركت داخل الحساس​
• المستقبل (Receiver) : و هو مايكروفون موجات فوق صوتية, هدفه إستقبال الموجات المنعكسة من على الأجسام​

​

خصائص ال Ultrasonic​

1. جهد التشغيل (الجهد الذي يحتاجه الحساس ليعمل) : 5v DC​
2. تيار التشغيل (التيار الذي يحتاجه الحساس ليعمل) : 15mA​
3. تردد الموجات : 40kHz​
4. مسافة العمل (المسافة التي يمكن للحساس العمل بها) : من 400cm - 2cm​
5. الزاوية التي يعمل بها : 15 درجة​

نرى الفرق بينه و بين RSWL-0516 خصوصًا في الزاوية التي يعمل بها

كملاحظة بسيطة لتتمكن مستقبلًا من التمييز بين الحساسات, فإن حساس ال Ultrasonic يرسل إشارة في حالة مشاهدة عائق أمامه أكان متحرك أم ثابت أكان حي و يخرج أشعة تحت الحمراء أم لا. أما حساس ال RSWL-0516 يخرج إشارة في حالة مشاهدة جسم يتحرك أكان حي أو غير حي
​

تطبيق نظري​

سنتحدث عن تطبيق بسيط للحساس:
​

/* Ultrasonic Sensor HC-SR04 and Arduino Tutorial with LED output Modified to blink a red LED on pin 12 when the distance is less than 10 cm */ // defines pins numbers const int trigPin = 9; const int echoPin = 10; const int ledPin = 12; // منفذ الليد الأحمر // defines variables long duration; int distance; bool ledState = false; // حالة الليد void setup() { pinMode(trigPin, OUTPUT); // ضبط منفذ Trig كإخراج pinMode(echoPin, INPUT); // ضبط منفذ Echo كإدخال pinMode(ledPin, OUTPUT); // ضبط منفذ الليد الأحمر كإخراج Serial.begin(9600); // بدء الاتصال التسلسلي بسرعة 9600 } void loop() { // Clears the trigPin digitalWrite(trigPin, LOW); delayMicroseconds(2); // Sends a 10-microsecond pulse to trigPin digitalWrite(trigPin, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(trigPin, LOW); // Reads the echoPin, returns the sound wave travel time in microseconds duration = pulseIn(echoPin, HIGH); // Calculate the distance distance = duration * 0.034 / 2; // Prints the distance to the Serial Monitor Serial.print("Distance: "); Serial.println(distance); // Check if the distance is valid and less than 10 cm if (distance > 0 && distance < 10 && !ledState) { // Turn on the LED blinking for 3 seconds ledState = true; // Change state to prevent repeating unsigned long startTime = millis(); // Store the starting time while (millis() - startTime < 3000) { // Run for 3 seconds digitalWrite(ledPin, HIGH); // Turn LED on delay(250); // Wait for 250 ms digitalWrite(ledPin, LOW); // Turn LED off delay(250); // Wait for 250 ms } ledState = false; // Reset state after blinking } } ​

المشروع على Thinkercad : Circuit design Terrific Allis-Wolt - Tinkercad Circuit design Terrific Allis-Wolt www.tinkercad.com ​

ففكرة المشروع تتحدث عن عند رصد الحساس إشارة وجود جسم في نطاق 10cm أما الحساس سيجعل الأردوينو يرسل إشارة مترددة لل led الأحمر
تطبيق على المشروع

استنتاج : فترى في الفيديو أن الحساس ليس ذا حساسية عالية للأجسام التي تتحرك بسرعة

و إلى هنا أتمنى أنني قد شرحت لك حساس الموجات فوق الصوتية

إن أصبت فهو من الله و إن اخطأت فهو من نفسي و الشيطان
و السلام عليكم و رحمة الله و بركاته​