Как выбрать дальномер ультразвуковой


Лазерный дальномер. Какой лучше выбрать для работы – Ваш надёжный дом

Прежде чем решать, какой лазерный дальномер лучше, надо понять, для чего он нужен, как его можно использовать.
Лазерный дальномер нужен тому, кто в силу своей профессиональной деятельности, связан с определением расстояний. Строительство, ремонт, геодезические работы.
По сути это рулетка, но позволяющая получить намного более точный результат. Это важно, например, при составлении технических планов помещений. Более того, при помощи лазерного дальномера время замера сокращается в разы. Большим плюсом лазерного дальномера в отличие от обычной рулетки является то, что при работе с ним не требуется помощь второго человека.
Возможны измерения в горизонтальной и в вертикальной плоскости.

 

Основные характеристики лазерного дальномера, которые нужны, чтобы определиться с выбором

Главные элементы конструкции лазерного дальномера: излучатель и отражатель.
Чтобы определить расстояние до объекта, нужно навести на него луч лазера. Прибор измеряет время прохождения луча от исходной точки до объекта и его отражения назад, от объекта до датчика отражателя. На основе этих данных производится вычисление, и результат выводится на дисплей.

 

  • Основная характеристика дальномера это максимальная дальность измерения. Определяет, какой предельный размер помещений или расстояний между зданиями (или другими поверхностями) может замерить прибор. Дальность зависит от мощности лазерного излучения – чем большее расстояние должен пройти лазерный луч и, отразившись от преграды, вернуться обратно на приемник, тем мощнее требуется лазерное излучение. В различных моделях варьируется в пределах от 15 до 1500 метров.
    Лазерные дальномеры с максимальной дальностью измерения от 1000 метров имеют высокую цену, и для измерения расстояний с их помощью требуется специальный штатив. В большинстве случаев для работы достаточны показатели максимальной дальности от 15 до 60 метров.
  • Погрешность измерения. Составляет у различных моделей от 1.5 до 3 мм.
  • Количество точек отсчета. Лазерные дальномеры могут иметь от одной до четырех точек отсчета. Расстояние обычно измеряется от передней стенки прибора, где расположен источник и приемник лазерного луча. Кроме этого, расстояние может измеряться от задней стенки прибора или от места крепления штатива.
  • Встроенный прицел. Определенные модели дальномеров оснащены встроенным оптическим прицелом. Такая функция обеспечивает видимость лазерной точки на значительном расстоянии. Это облегчает работу и помогает избежать «промахов».

 

 

Обзор популярных моделей лазерных дальномеров

  1. Наиболее популярен в России немецкий бренд Bosch. Выпускает две линейки:
    • Bosch Professional. Цвет корпуса прибора синий. Предназначен для усиленной работы в профессиональной сфере в силу того, что отличается лучшей производительностью и надежностью
    • Bosch DIY. Цвет корпуса зеленый. Преимущественное применение – ремонтные работы в быту и частное домостроение. Может использоваться в профессиональной как вспомогательный инструмент.
  2. Второй по популярности бренд ADA. Родина Гонконг. При прочих равных условиях модели этой марки надежны, просты в эксплуатации и обладают бюджетной ценой.
  3. Condtrol – российская торговая марка измерительного инструмента. Преимуществом большинства моделей компактность, функциональность, невысокая цена.
  4. Leica Disto – большинство моделей этого швейцарского бренда имеют высокую пыле– и влагозащищенность, что немаловажно в работе на открытых стройплощадках.
  5. Stabila – немецкий бренд, делающий ставку на производство моделей с ударопрочным корпусом. Инженеры этого концерна разработали бесплатное приложение STABILA Measures для передачи измеряемых значений прямо на фотографии стройплощадки или чертежи.

Лазерные дальномеры заслужившие хорошие отзывы пользователей

[affegg id=71]

Какие еще знания пригодятся при выборе лазерного дальномера

Нелишним будет поинтересоваться о наличии резьбы, с помощью которой можно закрепить дальномер на штативе. Использование штатива снижает воздействие «человеческого фактора». Особенно важно использование штатива во время проведения измерительных работ на больших расстояниях, когда даже небольшое отклонение прибора может дать сильную погрешность.

Вес. В данном случае меньше не значит лучше. Если предполагается измерение больших расстояний с использованием штатива, то дальномер по определению не может быть легким, так как в этом случае снижается его устойчивость.

Определенные модели дальномеров укомплектованы специальной отражающей пластиной, одна сторона которой светлая, а другая темная или красная. Используется в том случае, если поверхность, до которой надо измерить расстояние неровная или темная и поглощает излучение, тогда как гладкая, наоборот, имеет высокую степень отражения. При измерении расстояния до 30-40 м нужно пользоваться светлой стороной, от 40 см — красной.

Современные лазерные дальномеры это не просто приборы для измерения расстояний. Инженеры научили их измерять площадь стены или объем комнаты, и при этом расчеты прибор делает сам. Вы выбираете нужную программу – измерение площади или объема, делаете замеры длины, ширины и высоты, фиксируете их в памяти устройства. После этого прибор автоматически рассчитает площадь и выведет результат на дисплей.

Чтобы измерить высоту строящегося здания с определенной точки на местности, но сделать это не удается, потому что есть помехи, можно воспользоваться функцией «Пифагор». Эта функция есть у всех современных дальномеров. Измеряется высота здания и расстояние до него. Зная эти данные, прибор вычисляет гипотенузу получившегося треугольника.

С помощью дальномера можно вычесть или сложить несколько отрезков.

 

Какой дальномер лучше лазерный или ультразвуковой

Помимо лазерных дальномеров интернет – магазины предлагают ультразвуковые дальномеры. Принцип работы аналогичен, только вместо лазера используется ультразвук.
Устройство направляет звуковой сигнал в сторону нужного объекта, а затем принимает отраженный сигнал. Расстояние вычисляется исходя из времени, которое ушло на прохождение дистанции.

Сказать, какой дальномер лучше, лазерный или ультразвуковой можно только в условиях конкретной работы. Особенностью ультразвуковых дальномеров является ограниченный рабочий диапазон – до 30 метров. А также большие, по сравнению с лазерным, колебания точности. Погрешность ультразвукового дальномера может составлять 0.5 – 1%. В условиях дождя, снега, сильного ветра эта погрешность увеличивается.

Главный плюс ультразвукового дальномера, это его цена. Она в разы меньше, чем у лазерного дальномера. Главное, не ошибиться и не приобрести ультразвуковой дальномер с лазерной указкой под видом полноценного лазерного дальномера.

Работать с ультразвуковым прибором можно, когда не требуется точных замеров и предполагаемая длина замеряемых отрезков будет до 30 метров (в отдельных моделях до 60 метров). Или лучше приобрести лазерный дальномер, который, хотя и дороже, но имеет лучшие технические характеристики.

harthaus.ru

Как выбрать дальномер? | Каталог цен e-Katalog

Там, где не хватает длины рулетки, но нужна идеальная точность, вступает в действие дальномер. Дальномер — это прибор, предназначенный для измерения расстояния от одной заданной точки до другой. Такие устройства полезны при измерении габаритов квартиры, прокладке линий электропередач, строительстве зданий и сооружений. Существуют лазерные и ультразвуковые дальномеры, у каждого из которых есть свои особенности и дополнительные функции. Одни могут измерять углы и площадь, другие объем и передавать по беспроводной связи данные, есть и те, которые позволяют проводить замеры через препятствия. Рассмотрим принцип работы каждого устройства и критерии их выбора.

Принцип работы ультразвукового дальномера

Ультразвуковой дальномер является наиболее простым в использовании прибором для измерения расстояния. Его конструкция состоит из следующих элементов:

  • Передатчик звуковой волны.
  • Приемник звуковой волны.
  • Микропроцессор.
  • Дисплей.
Принцип работы ультразвукового передатчика

Принцип работы аппарата следующий: ультразвуковой передатчик посылает импульс в сторону объекта. Отражаясь от предмета сигнал подается на приемник, который в свою очередь транспортирует волну на микропроцессор (вычислитель). То, за какое время вернулась волна на приемник, определяет расстояние до предмета. Обычно устройство оснащено жидкокристаллическим или LED дисплеем, как например, TOPEX 31C902 18 м , поэтому все данные отображаются на нем. Во многих моделях в описании можно прочитать следующую фразу: «наличие лазера». Однако это не полноценный лазерный дальномер, а всего лишь индикатор (указка), проецирующий луч на то место, куда будет послана звуковая волна. Класс лазерного луча во многих звуковых моделях имеет значение 2, чего вполне хватает для работы в помещении и в неяркую погоду на улице.

Плюсы и минусы ультразвуковых дальномеров

Плюсами применения ультразвуковых рулеток являются:

  • Невысокая цена. Дальномер с погрешностью всего в 0.5 процента можно приобрести по цене от 25 до 70 долларов.
  • Простота использования. На корпусе устройства несколько клавиш, которые отвечают за включение прибора, запуск волны и сложение/вычитание замеров. Разобраться в нем сможет даже новичок.

Из минусов использования ультразвуковых приборов можно отметить следующие:

  • Влияние окружающей среды. Точность определения расстояния напрямую зависит от плотности воздуха и содержании в нем влаги. Чем выше плотность, тем дольше звуковая волна будет проходить сквозь пространство, а значит полученные данные будут весьма неточными. Из-за этого не рекомендуется пользоваться прибором в сырую погоду на улице.
  • Дальность работы. Дальность действия ультразвуковых приборов не превышает 20 метров, из-за чего измерение площади крупных участков под застройку не представляется возможным.

Принцип работы лазерного дальномера

Лазерный прибор или, как его еще называют, лазерная рулетка, является более универсальным, чем ультразвуковой, и используется для серьезных строительно-монтажных работ, для измерения расстояний под прокладку водопроводных и канализационных труб, а также для определения размеров некоторых элементов мебельных конструкций. Принцип работы этого прибора схож с ультразвуковым: из активного элемента подается лазерный импульс в две стороны, который отражаясь от объекта, возвращается на приемник. Для точного измерения необходимо прижать одной стороной к точке отсчета (например, стене). Время, затраченное на прохождение расстояния, позволяет высчитать его с точностью до миллиметра.

Плюсы и минусы лазерных дальномеров

Дальномер лазерный обладает следующими преимуществами:

  • Точность замера. Прибор способен определить расстояние, площадь или объем с точностью до одного миллиметра, что очень важно, например, при совмещении двух водопроводных или канализационных труб и других монтажных элементов.
  • Дальность замера. В зависимости от измеряемого объекта можно приобрести устройство с дальностью действия от 20 до 300 метров.
  • Стабильность. Устройство стабильно работает в жаркую или холодную погоду. Также на него не влияет плотность воздуха, как на ультразвуковые.

Из минусов стоит отметить высокую цену, которая начинается от 40 и может достигать 2000 долларов в зависимости от дополнительных функций модели.

Общие критерии выбора дальномеров

Подбор ультразвуковых и лазерных рулеток осуществляется по следующим критериям:

  • Дальность замера. Во многих случаях это ключевой параметр, определяющий выбор в пользу того или иного устройства. Лучше всего брать немного с запасом от предполагаемых размеров участка. Например, если участок или помещение размером не более 20 метров, то лучше взять устройство с дальностью действия в 30 метров, так как может появиться необходимость замера диагоналей. Для бытовых целей, таких как установка мебели или монтаж бойлера, подойдет самая маленькая лазерная рулетка. В редких случаях приобретают дальномеры дальностью действия свыше 100 метров, которые являются больше промышленными, чем бытовыми. Они применяются для инженерно-геологических изысканий, когда необходимо измерить участки больших размеров и с разным ландшафтом. Для работы с ними дополнительно понадобится штатив.
  • Точность замера. При равных благоприятных условиях окружающей среды (например, в помещении или на улице в солнечную теплую погоду) ультразвуковые приборы имеют погрешность в замерах от 3 до 5 мм, а лазерные от 1 до 3 мм. Эти показатели указываются в паспорте товара. Однако стоит отметить, что в неблагоприятную погоду точность ультразвуковых может сильно падать, увеличивая погрешность, а вот лазерные таким «заболеванием» не страдают. Для домашних работ, таких как подвеска книжной полки, точность замера не сильно важна, поэтому можно купить недорогую рулетку, а вот при прокладке канализационных труб, когда уклон должен быть идеально точным (7 см на каждые 10 м), нужно точное устройство.
  • Автоматическое отключение. На многих (но не на всех) устройствах имеется функция автоматического отключения. Она необходима для отключения питания в случае, когда пользователь забывает это делать самостоятельно. Время автоматического отключения в разных приборах варьируется от 6 до 8 минут бездействия.
  • Гарантийное обслуживание. Известные бренды предоставляют гарантию на свой товар от 2 до 3 лет. Обращайте внимание на эту деталь при покупке дальномера, так как профессиональные модели стоят недешево, а починить его в домашних условиях очень проблематично.

Дополнительные функции лазерных рулеток, на которые стоит обратить внимание

В отличие от ультразвуковых аналогов, лазерные приборы могут обладать массой дополнительных полезных функций, определяющих их полезность и стоимость:

  • Память. Благодаря встроенной памяти устройство может запоминать данные замеров, производившиеся последними. Некоторые модели могут запоминать до 30 чисел. Это позволяет сохранять все замеры, например при изготовлении мебели, а затем использовать их во время сборки. Также она позволяет задать определенные величины, которые постоянно требуются при вычислениях. Данная функция избавляет от необходимости постоянно вводить их в прибор.
  • Беспроводная передача данных. Некоторые модели оснащаются Bluetooth для передачи информации на смартфон или ноутбук. Если вы готовите какой-то монтажный проект, то все данные можно сразу сохранять в компьютер. Также это удобно для работников БТИ, когда в день необходимо делать замеры сразу нескольких квартир. Вся информация по каждой отдельной квартире сортируется на ПК.
  • Измеритель объема и площади. Эти функции позволяют измерить объем какого-либо помещения или резервуара, а также вычислить площадь участка, находясь в одной точке. Измерение объема полезно при подборе отопительного оборудования для конкретного помещения, а также при установке септика (резервуар для сливной ямы).
  • Оптический визир. Конструкция напоминающая прицел на винтовке, необходимая для визуализации лазерного пятна. Визиром обычно оснащаются дорогие дальномеры с дальностью действия свыше 200 метров. Покупать устройство с визиром для замеров внутри небольших помещений не нужно, так как лазер будет хорошо виден невооруженным глазом.
  • Измерение по Пифагору. Эта функция позволяет вычислить высоту здания по гипотенузе. То есть находясь на некотором удалении от здания со штатива можно измерить высоту здания, не подходя к нему вплотную.
Измерения по Пифагору
  • Откидная скоба (пятка). Этот конструктивный элемент позволяет проводить измерения из углов и дверных наличников. Такая скоба имеет два положения: 90 и 180 градусов.
Откидная скоба дальномер (пятка)
  • Функция треугольника. Она необходима для получения площади многоугольного помещения. Пользователь визуально делит помещение на треугольники, а дальномер вычисляет каждый из них. Затем сумма треугольников складывается и получается готовый результат, как показано на рисунке ниже.
Измерение треугольника
  • Непрерывное измерение. При такой функции устройство способно выводить данные в режиме реального времени. Например, человеку необходимо отодвинуть стеллаж точно на 60 сантиметров от стены, что легко сделать, запустив непрерывное измерение.

Читайте также:

Пятерка лучших дорожных фенов со складной ручкой
Фены со складной ручкой, которые удобно брать в поездки или бассейн. Измельчаем и смешиваем: ТОП-5 популярных погружных блендеров
Компактные помощники в измельчении пищи и смешивании ингредиентов. UltraHD-разрешение на средней диагонали экрана
Пятерка телевизоров с диагональю дисплея от 43 до 50 дюймов для потребления контента в формате 4К. ТОП-5 лучших активных сабвуферов для домашнего применения
Дополняем звуковую картину глубоким низкочастотным диапазоном. ТОП-6 лучших андроид смартфонов для селфи
Делаем классные селфи или как стать звездой Instagram.

ek.ua

Модуль подводного ультразвукового дальномера / Habr

Это устройство появилось на свет в процессе работы над проектом компьютера для дайвинга, который в своём составе должен был иметь узколучевой сонар-дальномер. То ли мы плохо искали, то ли, действительно, на рынке ничего подходящего по параметрам нет в продаже, но в итоге, вместо приобретения готового модуля, решили мы для дайвинг-компьютера изобрести свой дальномер. Тем более, что процесс интеграции в компактный корпус компьютера казался проще при разнесении излучателя и электронной схемы в соответствие со свободным пространством внутри корпуса.

Пока дайвинг-компьютер ожидает своего часа, нам пришла в голову мысль: а что если дальномер выделить в отдельный проект? Поскольку у нас возникли сложности с поиском подходящего модуля подводного дальномера, наверняка ещё кто-нибудь сталкивался с подобными трудностями поиска.

Первоначальные требования к модулю были обозначены следующие:

  • простой цифровой интерфейс. В идеале – UART с текстовыми командами/ответами.
  • напряжение питания – 5 Вольт
  • как можно более компактный водонепроницаемый корпус

Чтобы не затягивать с повествованием, привожу сразу первоначальную рабочую схему с некоторыми пояснениями в тексте.

Как видно, схема представляет собой классический вариант, условно разделенный на три основных блока:

  • Управляющий
  • Передающий
  • Принимающий

В качестве элемента управления был выбран МК STM32F302K8U6, как неплохое сочетание цены, производительности и габаритов. Зона ответственности этого блока состоит в том, чтобы сформировать сигнал для передающего блока, оцифровать и обработать сигнал с принимающего, а пользовательским приложениям предоставить доступ для конфигурирования системы и данным измерений в удобном для них формате.

Передающий блок содержит в себе: драйвер затворов, силовые ключи, согласующий-повышающий трансформатор, встречно-параллельная сборка диодов. Последний элемент, вообще говоря, не обязателен в подобных схемах, но, в нашем случае, выполняет важную роль по “отключению” трансформатора на этапе приёма, когда значение действующего напряжения на пьезоэлементе ниже напряжения открытия диодов, что помогает изолировать входной каскад усилителя принимаемого сигнала от трансформатора.

Принимающий блок — самый требовательный к качеству исполнения, от работы которого зависит практически всё. С одной стороны, должен переварить сотни вольт на входе на этапе генерации зондирующего импульса. С другой стороны, обеспечить усиление сигнала амплитудой порядка микровольт с приемлемым соотношением сигнал/шум и до уровня уверенного детектирования и захвата на АЦП. За способность оставаться целым и невредимым при сотнях вольт на входе отвечают два компонента: высоковольтный конденсатор C2, на котором происходит ограничение переменного тока и встречно-параллельная сборка диодов, ограничивающая напряжение до приемлемых значений. Стоит отметить, что эта цепь способна выполнять свою задачу только в импульсном режиме длительностью порядка десятков микросекунд.

За усиление сигнала отвечают три каскада активных полосовых фильтров, из которых два последних являются узкополосными фильтрами второго порядка, обеспечивающих хорошую избирательность по частоте. Однако, ценой хорошей избирательности по частоте является более строгий подход выбору погрешностей для частотозадающих компонентов, иначе не обеспечить стабильность параметров от экземпляра к экземпляру. В рамках бюджетности устройства оптимальным для нашей задачи оказались погрешности 0,1% для резисторов и 0,5% для конденсаторов. Далее по схеме: амплитудный детектор и пассивный ФНЧ, для подавления остатков несущей, прошедшей через детектор.

Что касается акустической части устройства, которая не видна на принципиальной схеме, то здесь базовый элемент – это пьезоэлектрический диск ДЖГК.757681.008-172, диаметром 12,9мм, толщиной 3,1мм, резонансной частотой 640кГц. Этот элемент является одновременно и излучателем зондирующего импульса, и приёмником отражённого сигнала. Со стороны водной среды он изолирован четвертьволновым согласующим элементом (полиуретановая смола). Вместе с аналоговой схемой, конструкция излучателя/приёмника вносит большой вклад в качество устройства в целом. Скорость звука в пластике, который используется в излучателе как согласующий/изолирующий элемент, составляет 2400 м/с. Это определило толщину согласующего элемента – 0,9 мм.

В прототипе печатной платы присутствовали некоторые недочёты, но навесным монтажом мы заставили это устройство работать в минимально приемлемом режиме. Этого оказалось достаточно, чтобы снять характеристики диаграммы направленности.

В качестве стенда для измерения направленности мы не придумали ничего лучше, кроме как использовать пластиковое корыто полное воды, в котором установлен наш модуль-дальномер в качестве излучателя, и на небольшом расстоянии от него приёмник – пьезоэлемент, подключенный к осциллографу. Модуль-дальномер может поворачиваться влево-вправо от 0 до 180°, в это время с приёмника мы снимаем осциллограмму и определяем амплитуду принятого сигнала в зависимости от угла поворота излучателя.

Ниже приведен график итоговой диаграммы направленности.

Дальнейшие измерения проводились в импровизированном бассейне – пластиковой трубе, заполненной водой на высоту 1 метр. Кстати, удалось засечь три переотражения от дна и поверхности воды, прежде чем сигнал совсем исчез.

Поскольку мы решили использовать интерфейс UART с простыми текстовыми командами (на первом этапе), то не составило большого труда реализовать связку модуля дальномера с ГУИ на компьютере, выполненном на Processing.

На фото — попытка сканирования дна местного водоёма с помощью кораблика с установленным модулем дальномера и радиопередатчиком для получения данных с модуля на ноутбук. К сожалению, в моменты волнительного испытания железки, меньше всего думаешь о качестве фотографий процесса.

А используя приложение для смартфона Bluetooth Electronics и преобразователь USB->UART можно реализовать более мобильный вариант тестовой установки.

В данный момент мы работаем над следующим прототипом модуля дальномера, поскольку улучшать, на самом деле, есть что.

Например, реализовать постепенное усиление входного сигнала, чтоб отражение от ближайших объектов не зашкаливало, а от дальних объектов усиление было максимальным. Может, применить более дешёвую элементную базу. Продумать вариант заполнения внутреннего пространства каким-нибудь компаундом или силиконовым маслом для герметизации и противостоянии большому давлению.

Увидимся в следующем выпуске!

habr.com

Как работает ультразвуковой дальномер | РОБОТОША

Бесконтактные способы измерения расстояний, используя волны в ультразвуковом диапазоне широко применяются в нашей повседневной жизни. Мы сталкиваемся с ними, делая УЗИ в поликлинике, используя эхолот на рыбалке. Парктроник в автомобиле помогает нам избежать столкновения, сдавая задним ходом. И конечно же ультразвуковые датчики широко применяются в робототехнике, помогая нашему роботу лучше «осязать» мир. В живой природе принцип ультразвуковой локации используется, например, летучими мышами и дельфинами. Сегодня я расскажу как же все это работает.

 

Что такое ультразвук

Человек способен воспринимать звуковые волны, совершающие колебания в диапазоне от 20 до 20000 Гц (напомню, 1 Герц — это число колебаний в секунду). С возрастом диапазон воспринимаемых нами частот снижается, но в среднем, ребенок способен воспринимать звук именно в этом диапазоне. Если же колебания звуковых волн превысят этот диапазон, то человек перестает воспринимать их, но летучие мыши, собаки, дельфины, и мотыльки вполне могут их услышать. Такие колебания являются примерами ультразвука. Ультразвук — это упругие колебания и волны в диапазоне от 20 кГц до 1 ГГц. Термин упругие подчеркивает неэлектромагнитную природу этих колебаний и волн.

Длина волны находится в обратной зависимости от ее частоты, следовательно ультразвуковые волны, по сравнению с обычным звуком имеют меньшую длину волны. Вследствие этого, ультразвуковые волны отражаются от различных препятствий гораздо лучше, чем обычные звуковые волны, что делает их весьма полезными на практике.

Автомобильный парктроник

 

Пьезоэффект и магнитострикция

Как же получить колебания в ультразвуковом диапазоне?

Кристаллы некоторых материалов (таких как кварц) способны совершать очень быстрые колебания, при прохождении через них электричества. Это, так называемый, обратный пьезоэффект. Во время вибрации, они толкают и тянут воздух вокруг себя, производя, тем самым, ультразвуковые волны. Устройства, которые производят ультразвуковые волны с помощью пьезоэлектричества известны как пьезоэлектрические преобразователи. Пьезоэлектрические кристаллы также работать в обратном порядке: если ультразвуковые волны, распространяясь по воздуху,  сталкиваются с пьезоэлектрическим кристаллом, слегка деформируют его поверхность, в результате чего в кристалле возникает электрическое поле. Итак, если подключить пьезоэлектрический кристалл к измерителю электрического напряжения, мы получим детектор ультразвука.

Пьезоэлектрический эффект

Ультразвуковые волны могут быть получены с использованием магнетизма вместо электричества. Так же, как пьезоэлектрические кристаллы производят ультразвуковые волны в ответ на электричество, существуют и другие кристаллы, которые излучают ультразвук в ответ на магнетизм. Это эффект магнистрикции. Такие кристаллы называются магнитострикционными кристаллами. Датчики, использующие их, называются магнитострикционными преобразователями.

В англоязычной литературе ультразвуковые датчики называются ultrasound sensor.

 

Ультразвуковой дальномер

Используя пьезоэлектрические или магнитострикционные преобразователи мы можем создать устройство, измеряющее расстояние до объектов — ультразвуковой дальномер, который работает следующим образом.

В момент измерения мы создаем электрическое колебание при помощи генератора, которое преобразуясь (например, при помощи пьезокристалла) в ультразвуковую волну, излучается в окружающее пространcтво. Эта волна отражается от препятствия и возвращается как эхо в приемник (также можно использовать пьезокристалл). Измеряя время между посылкой и приемом нашего отраженного сигнала и, зная скорость звуковой волны , распространяемой в данной среде (для воздуха это величина около 340 м/с), мы можем вычислить расстояние до препятствия.

   

Принцип действия ультразвукового дальномера

 

Ограничения

  • Повышением частоты (снижением длины) излучаемой волны можно увеличивать чувствительность прибора к более мелким объектам.
  • Частичные отражения, или как их называют паразитный эхо-сигнал, могут исказить результаты измерений (причиной могут стать криволинейные или наклонные по-отношению к направлению излучения сигнала поверхности).

Паразитный эхо-сигнал

  • Измерения объектов из звукопоглощающих, изоляционных материалов или имеющих тканевую (шерстяную) поверхность могут привести к неправильным измерениям вследствии поглощения (ослабления) сигнала. Домашний кошара может стать этаким «стелсом» для ультразвукового дальномера.
  • Чем меньше объект, тем меньшую отражающую поверхность он имеет. Это приводит к более слабому отраженному сигналу.

Отражение от маленького объекта приводит к слабому сигналу

  • При высокой влажности (дождь, снег) сигнал также может частично отражаться от капель (снежинок), что приводит к паразитному эхо-сигналу.
  • Сильный ветер может повлиять на распространение волн (буквально «сдуть»), что также приводит к ошибке измерений.

Зная ограничения, связанные с физической природой ультразвука можно решить подходит этот тип дальномера для вашей задачи или же нет.

 

Еще по этой теме

Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

robotosha.ru

Как выбрать лазерный или ультразвуковой дальномер?

Дальномеры, современные приборы, используются для замера расстояния и применяются в разных отраслях строительства и при изготовлении мебели. Своей популярностью они обязаны высочайшей точности и дальности измерений. Заменяя примитивную рулетку, дальномер отлично справляется с измерениями и дает более точные результаты. При измерении больших расстояний его погрешность составляет миллиметры.

Схема ультразвукового дальномера.

Существует 2 типа этого измерительного прибора, но то, какой выбрать дальномер (лазерный или ультразвуковой), можно определить после изучения технических характеристик и качеств каждого из аппаратов.

Самым простым и дешевым аппаратом, разработанным современными конструкторами, является ультразвуковой дальномер. Аналогичную конструкцию по-другому называют эхолотом. Они довольно часто используются во многих бытовых и промышленных сферах.

В конструкцию ультразвукового дальномера включается приемный и передающий блок, а также микропроцессор, который несет запоминающую функцию и впоследствии обрабатывает и отображает полученную информацию.

Принцип работы ультразвукового дальномера

Принцип действия ультразвукового дальномера.

Дальномер ультразвуковой работает путем направления испускаемого звука на какой-то предмет, который, в свою очередь, отражает его. Дальномер улавливает приемным блоком. Этот ультразвук не слышим окружающим. Скорость звука напрямую зависит от плотности воздуха, что способствует более точному расчету расстояния.

В процессе внедрения новых технологий и производственных возможностей конструктора добились усовершенствования конструкции аппарата. Это позволило создать новый прибор, более точно направленный звуковым пучком. Был создан ультразвуковой дальномер с лазерной указкой. Такой аппарат значительно увеличил точность измерений и облегчил проведение работ.

Приобрести ультразвуковой дальномер на сегодня можно на любых торговых точках, занимающихся измерительными приборами.

Такой аппарат имеет значительные недостатки. Главным минусом является точность замера, так как она определяется с учетом окружающей среды, в которой будет распространяться звук. Параметры и значения (главным из которых является плотность) не могут быть постоянными и имеют способность изменяться в период работ. Немаловажным недостатком считается и ограничение длины измерений, так как пределы расстояния – от 30 см до 20 м.

В связи с этим использовать ультразвуковые приборы можно в том случае, когда не требуется точных замеров и замеров не более допустимых пределов. В иных случаях лучше приобрести дальномер лазерный, хотя он стоит немного дороже, но имеет лучшие технические характеристики.

Вернуться к оглавлению

Лазерный дальномер: особенности

Устройство лазерного дальномера.

Сегодня лазерный дальномер, или как называют его по-другому – лазерная рулетка, является необходимым прибором при строительстве и отделке. Он используется для проведения как внутренних, так и наружных работ.

Этот тип дальномеров представляет собой небольшой оптико-электронный аппарат для проведения замеров расстояния. Сегодняшние производители рады предложить широкий спектр моделей с расширенными функциями, позволяющими производить вычисление площади, объем помещения, выполнять измерения объектов, расположенных в недоступных местах, которые производятся по теореме Пифагора. Помимо того, во время проведения работ можно передавать данные для обработки на ПК и, в зависимости от модификации прибора, выполнять другие дополнительные функции.

Многие модели оснащены противоударными, пыле- и влагозащитными корпусами, в связи с чем их можно применять при любых условиях проведения работ.

Вернуться к оглавлению

Принцип работы с лазерным дальномером

При работе с такой модификацией прибор устанавливается на ровную плоскость и включается.

Схема работы лазерного дальномера.

После этого аппарат необходимо настроить и генерировать лазерный луч, который имеет красный цвет и направляется в требуемую точку. Эта точка отражается в приемный блок, и расстояние прибора до объекта фиксируется на специальном дисплее, расположенном в корпусе дальномера.

Работает лазерный дальномер по следующему принципу: аппаратом посылаются импульсы на цель, которая, в свою очередь, их отражает, а встроенный элемент микропроцессора определяет длину с учетом времени с того момента, когда был послан импульс, до приема отражения.

Вернуться к оглавлению

Преимущества дальномера в отличие от простой рулетки

Проекты с ультразвуковым дальномером.

Лазерный дальномер характеризуется следующими особенностями:

  1. При замерах можно обойтись без посторонней помощи.
  2. Используя лазерный дальномер, появляется возможность измерять объекты с препятствиями, которые невозможно замерить при помощи обычной рулетки.
  3. Применение таких дальномеров значительно сокращает время проведения работ и проводит замеры наиболее точно.
  4. Видимый лазерный луч является ориентиром, и в связи с этим проще и удобней работать.
  5. При помощи лазерного прибора без проблем можно проводить и другие работы, например, устанавливать оконные рамы, подоконники, заливать цементный пол.
  6. Такие приборы способны измерять не только длину, но площадь и объем.

Вернуться к оглавлению

Как выбрать дальномер: рекомендации

Электрооптический дальномер.

Перед приобретением дальномерного устройства необходимо определиться с предстоящими работами, то есть с тем, для каких целей он нужен. Чем больше функций у прибора, тем он дороже будет стоить.

Пункты, которые необходимо учесть перед выбором:

  1. Классификация.

Подобные приборы бывают:

  • бытовые;
  • профессиональные.

Если прибор приобретается для внутренней отделки квартир, то для этих целей подойдет простое бытовое устройство. Если предстоит работать при более суровых условиях и на сложных строительных объектах, то необходимо призадуматься над профессиональным оборудованием. Но цена на профессиональные приборы значительно выше. Бывает и так, что некоторые бытовые дальномеры могут быть оснащены дополнительными функциями.

  1. Дальность замера.

Структурная схема импульсного лазерного дальномера.

Современные лазерные измерительные приборы могут иметь дальность луча до 200 м. Приобретая устройства с максимальной дальностью измерения, необходимо обратить внимание на приспособление для установки штатива, так как производя замеры на больших расстояниях, нужно иметь штатив. В случае использования прибора для строительства загородного дома или на строительных площадках небольшого размера, достаточно использовать дальномер с дальностью до 50 м.

  1. Точность дальномера.

В основном все лазерные дальномеры обладают точностью измерений с погрешностью от 1.5 до 2 мм, что решает проблемы при бытовых и профессиональных застройках.

  1. Производитель.

Качество дальномеров также напрямую зависит и от производителя. Самыми лучшими компаниями по производству дальномеров считаются BOSH, Stabila. Как правило, устройства европейских производителей намного дороже продукции китайского производства, но и качество китайских намного уступает.

  1. Гарантийное обслуживание.

Любая известная компания на свое оборудование предоставляет гарантийный талон, предоставляющий право на сервисное обслуживание. В обычных случаях гарантия дается на 1-2 года на бытовые лазерные приборы и до 3 лет на профессиональное оборудование. Приобретая дальномер, необходимо выяснить, имеется ли центр для обслуживания оборудования той или иной фирмы.

  1. Дизайн и удобство при использовании.

При подборе лазерного устройства необходимо его подержать в руках. Он должен быть удобным, нетяжелым и не выпадать из рук. Чем меньше габариты устройства, тем удобней его использовать, так как можно поместить даже в карман. Для удобства применения дальномера многие производители оснащают его корпус резиновыми деталями.

  1. Функциональность.

Вернуться к оглавлению

Дополнительные моменты

Структурная схема ультразвукового дальномера.

Цена на дальномеры увеличивается при наличии дополнительных функций. Приборы в свою конструкцию могут включать следующие функции:

  1. Память. Можно применять для сохранения величин, которые часто используются при работе.
  2. Откидная скоба. При ее помощи производится измерение внутренних углов.
  3. Bluetooth. Это беспроводная система передачи на расстоянии данных, которая позволяет моментально перенести измерения на ПК.
  4. Определитель площади и объема.
  5. Оптический визир. Необходим для визуализации лазерной точки и наведения на предмет. Это очень удобно в солнечную погоду.

Соблюдая все рекомендации, вы без особого труда сделаете правильный выбор. Удачи!

moiinstrumenty.ru

Ультразвуковой дальномер

Или как я его называю «беспроводная рулетка».
Измеряет расстояние довольно точно, погрешности не заметила, но ко мне пришел бракованный, не откалиброванный, врет на 2 см, приходится от каждого измерения вычитать эти 2 см, эта проблема только у меня.
Для удобства есть функции сохранения в памяти 3-х измерений, подсчет из них площади и объема, сложение и вычитание, а также лазерный указатель для наводки на объект, до которого нужно измерить расстояние, еще есть датчик температуры и другие системы измерений.

Упаковка с характеристиками



Минимальное расстояние до объекта должно быть не меньше 50 см, максимальное до 18 м. Погрешность производитель указал ± 1 см, такая же и цена деления — 1 см. Округляет значение больше границы в 0,5 см в большую сторону и при значении меньше границы в 0,5 см в меньшую сторону.
Погрешность ни разу не проявилась, честно пыталась ее поймать, но не удалось. В подобном обзоре кто-то нашел помещение, где можно измерить максимальное расстояние, оказалось у прибора максимум — 12 м.

Внешний вид:


В рабочем состоянии:

Лазерная точка:

Батарейный отсек:

К сожалению мой прибор измеряет он не от дальней своей стенки, а где то 2 см от нее, поэтому от измерения нужно отнимать еще 2 см, калибровки у него нет. Но это только у моего дальномера, видимо магазин избавился так от бракованного товара, у других владельцев данного устройства такой проблемы нет. Решение предлагают — приклеить к нему 2 см брусок, но так как у меня нет необходимости считать площадь и объем помещения, мне не сложно в уме вычитать 2 см.


Инструкция была не правильная, по ней ничего не получалось, поэтому не выкладываю, а разобралась сама, все как в калькуляторе:

На видео нет сложения и вычитания, забыла, но оно происходит как на калькуляторе: М1 + М2, и тут же выдает результат, также при вычитании из меньшего большее рисует знак "-".

Интересно стрелять им в ухо. Человек стоит далеко, а звук как будто рядом у тебя что-то трещит возле уха, забавно…

Плюсы и минусы:

+ Удобный инструмент для работы в небольших помещениях, логично и хорошо налажены функции вычисления,
+ Есть измерение в футах и дюймах,
+ Есть лазерная точка и температурный датчик.

— Приходится вычитать 2 см, нет калибровки чтобы убрать эти 2 см, из-за этого он сводит на нет остальные удобные функции сложения, вычитания и умножения, но, опять же повторюсь, эта проблема только с моим прибором,
— Температуру измеряет только при включении, чтобы снова измерить, необходимо дождаться выключения и включить снова,
— Лазер работает не долго, с котом не поиграешь, нужно постоянно включать его снова,
— На открытом воздухе бесполезен, так как результаты будут неточные из-за ветра

Товар предоставлен бесплатно для обзора.

mysku.ru

Ультразвуковой дальномер-рулетка CP-3001

Заказал это устройство из-за своей тяги к многофункциональными гаджетам. Дальномер, да еще рулетка для измерений небольших расстояний в одном флаконе – это прикольно! Конечно, я был в курсе, что измерение расстояния ультразвуком имеет множество недостатков и не идет в никакое сравнение с измерением лазерным дальномером, но возможность протестировать новое, да еще не описанное устройство взяла верх, и я его заказал.

Так что, если вам интересно, что из этого получилось…

Дальномер пришел в стандартной для магазина OEM-упаковке – белой картонной коробке. В комплекте был сам дальномер, источник питания (редкая для наших краев батарейка 23A 12V) и инструкция.

По дизайну и размерам дальномер сходен с обычной рулеткой. Только в отличие от рулетки сбоку расположены жидкокристаллический дисплей и функциональные кнопки.

С противоположной стороны – батарейный отсек и кнопка для сворачивания рулетки. Да, здесь в отличие от обычной рулетки лента фиксируется при извлечении.

С лицевой стороны – излучатель / приемник ультразвука, лазерный целеуказатель и кнопка активации измерения.

Сверху — тумблер включения и выход рулетки. Общая длина рулетки – 1 м. Материал – пластик. С одной стороны шкала в миллиметрах, с другой — в дюймах. По сравнению с моей 3-х метровой рулеткой из металлической ленты смотрится довольно скромно.

Вес дальномера с батарейкой – почти 90 г.

Корпус прибора скреплен только двумя болтами (два других закрывают отсек с рулеткой). Это позволило без проблем его вскрыть, для того чтобы ознакомиться с внутренним строением.

Измерения


Заявленные параметры устройства:

Измеряемое расстояние: 0.5 – 18 м.
Точность: 0.5%
Рабочая частота: 40 kHz
Рабочая температура: 0 – +43 градуса Цельсия

В отличие от измерений рулеткой, для осуществления корректных измерений ультразвуком требуется выполнение определенных условий:

1) Так как измерение осуществляется по принципу эхолокации (измеряется время, за которое ультразвуковая волна доходит до препятствия, отражается от него и возвращается назад), необходимо чтобы пространство между прибором и объектом, расстояние до которого измеряется, было свободно. Также нежелательно проводить измерения до предметов, которые могут поглощать звуковую волну (например, штор) и имеют неровную поверхность.

2) Скорость распространения ультразвука в воздухе зависит от температуры. Для оценки температуры в дальномер встроен термодатчик. Поскольку он находится внутри прибора, то при переносе его из одной температурной среды в другую перед измерением следует подождать, чтобы температура прибора сравнялась с температурой окружающей среды.

3) Фронт звуковой волны по мере распространения расширяется, поэтому если объект до которого проводится измерение находится на большем расстояния, он также должен быть достаточно большим (то есть измерение длины узкого и длинного коридора может оказаться некорректным).

4) Атмосферные колебания также оказывают влияние на измерение, поэтому прибор не рекомендуется использовать на открытом воздухе.

Ограничения, накладываемые на измерения, как видите, настолько существенны, что исключают профессиональное использование этого инструмента.

В быту же измерения необходимы довольно редко, они как правило происходят в более комфортных условиях и не требуют точности до миллиметра. Лично я делал их обычной рулеткой. Применимость ультразвукового дальномера для бытовых измерений в моем представление зависело от того, насколько удобным и точным это будет по сравнению с рулеткой.

Прежде всего, проверим точность определения температуры. Думаю приемлемо.

Процесс измерения заключается в наведении прибора на поверхность, до которой измеряется расстояние и нажатии на кнопку «MEAS». Поверхность в месте приложения звуковой волны подсвечивается лазером (это для того чтобы было видно, до куда конкретно мы измеряем расстояние), слышен негромкий щелчок и на экране отображается результат. Все занимает пару секунд.

Что касается точности измерений. В дальномере предусмотрен выбор измерения расстояния от задней (по умолчанию) или передней кромки. Независимо от выбора кромки, прибор почему то прибавляет 2 см. к результату измерения. Судя по схожей проблеме, описанной в обзоре дальномера другой модели, это очевидно какой-то нюанс электроники. Точность, как вы можете убедиться, в обоих случаях соизмерима точности рулетки (естественно учитывая отступ в 2 см). Расстояние между кромками – 7см.

От задней кромки

От передней кромки

Измерения проводились в узком и длинном коридоре, как раз в условиях, где применение ультразвукового дальномера не рекомендуется. По этой причине отправная точка измерений располагалась примерно посередине коридора, расстояния измерялись в обе стороны от нее, а для определения общей длины была использована функция суммирования (кнопка "+/=").

В одну сторону получилось 5.29 м.

В другую – 9.29 м.

Итого – 14.58 м. Общее время измерений – секунд 30.

В принципе, таким способом можно суммировать любое число расстояний, тут главное не сбиться в процесс измерения.

Длина коридора по замерам рулеткой составила 15 м, а сам процесс измерения 3-х метровой рулеткой – около 5 минут (с учетом простановку пометок карандашом). Этот результат более точен, но трудозатраты значительно выше.

Помимо суммирования, прибор может умножать значения (кнопка "x/="), что позволяет вычислять площадь

и объем

Выводы


Касательно применения ультразвукового дальномера как такового:


Плюсы:

Удобно. Не нужно мотаться с рулеткой по помещению. Процесс измерения занимает считанные секунды.

Минусы:

Низкая точность измерения. На процесс прохождения звука влияет довольно много внешних факторов, поэтому погрешность измерения в различных условиях будет также разная. К тому же, если рулеткой мы можем мерять просто по полу не смотря на его наклон, то дальномер придется фиксировать по уровню чтобы волна не ушла в сторону.

Ограниченная область применения. Расстояния можно измерять только до относительно больших и плоских предметов и только в помещении.

Касательно самой идеи совмещения рулетки и дальномера.


Как обычно у китайцев – отличная идея и хромающая реализация. Сам по себе ультразвуковой дальномер мало востребован из-за низкой точности и ограниченной области применения. Если снабдить его рулеткой, то можно проводить измерения на скорую руку дальномером, а более точные или недоступные дальномеру измерения рулеткой.

В реальности же, область применения измерений рулеткой значительно выше, следовательно, нужно было бы к качественной рулетке приделать дальномер. То есть чтобы в качестве дополнительной опции выступал дальномер, а не посредственная рулетка делала из посредственного дальномера многофункциональное устройство.

В общем, как идея такой «комбайн» вполне имеет право на жизнь. Что касается этой конкретной реализации – решать вам. Лично я удовлетворил свое любопытство, получив этот инструмент бесплатно на обзор от интернет — магазина Chinabuye.com. Купил бы я его? Думаю — нет. Слишком мало ситуаций в которых я бы нашел ему применение.

mysku.ru

подключение, схема, характеристики [Амперка / Вики]

Ультразвуковой дальномер рассчитан на определение расстояния до объектов в радиусе четырёх метров.

Работа модуля основана на принципе эхолокации. Модуль посылает ультразвуковой сигнал и принимает его отражение от объекта. Измерив время между отправкой и получением импульса, не сложно вычислить расстояние до препятствия.

Подключение ультразвукового дальномера к Arduino

Модуль подключается четырьмя проводами. Контакты VCC и GND служат для подключения питания, а Trig и Echo— для отправки и приема сигналов дальномера. Подключим их к пинам 10 и 11 соответственно.

Напряжение питания дальномера 5 В. Модуль работает и с платами, напряжение которых 3,3 В — в этом случае подключайте его к пинам группы с P8 по P13. Установите джампер выбора питания V2 на Troyka Shield в положение V2+5V. Пин микроконтроллера, соединённый с пином Echo должен быть толерантен к 5 В. Приведённая схема подходит для подключения дальномера к Iskra JS.

Пример работы

Рассмотрим как работает дальномер.

  • Для того чтобы инициализировать отправку сигнала дальномером, необходимо подать высокий сигнал длительностью 10 μs на пин Trig.

  • После получения высокого сигнала длительностью 10 μs на пин Trig, модуль генерирует пучок из восьми сигналов частотой 40 кГц и устанавливает высокий уровень на пине Echo.

  • После получения отраженного сигнала модуль устанавливает на пине Echo низкий уровень.

Зная продолжительность высокого сигнала на пине Echo можем вычислить расстояние, умножив время, которое потратил звуковой импульс, прежде чем вернулся к модулю, на скорость распространения звука в воздухе (340 м/с).

Функция pulseIn позволяет узнать длительность импульса в μs. Запишем результат работы этой функции в переменную duration.

Теперь вычислим расстояние переведя скорость из м/с в см/мкс:

distance = duration * 340 м/с = duration * 0.034 м/мкс

Преобразуем десятичную дробь в обыкновенную

distance = duration * 1/29 = duration / 29

Принимая во внимание то, что звук преодолел расстояние до объекта и обратно, поделим полученный результат на 2

distance = duration / 58

Оформим в код всё вышесказанное и выведем результат в Serial Monitor

ultrasonic.ino
// Укажем, что к каким пинам подключено int trigPin = 10; int echoPin = 11;   void setup() { Serial.begin (9600); pinMode(trigPin, OUTPUT); pinMode(echoPin, INPUT); }   void loop() { int duration, distance; // для большей точности установим значение LOW на пине Trig digitalWrite(trigPin, LOW); delayMicroseconds(2); // Теперь установим высокий уровень на пине Trig digitalWrite(trigPin, HIGH); // Подождем 10 μs delayMicroseconds(10); digitalWrite(trigPin, LOW); // Узнаем длительность высокого сигнала на пине Echo duration = pulseIn(echoPin, HIGH); // Рассчитаем расстояние distance = duration / 58; // Выведем значение в Serial Monitor Serial.print(distance); Serial.println(" cm"); delay(100); }

Работа с библиотекой

Количество строк кода можно существенно уменьшить, используя библиотеку для работы с дальномером.

ultrasonic_lib.ino
#include <NewPing.h>   #define TRIGGER_PIN 10 #define ECHO_PIN 11 #define MAX_DISTANCE 400   NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE);   void setup() { Serial.begin(9600); }   void loop() { delay(50); Serial.print("Ping: "); Serial.print(sonar.ping_cm()); Serial.println("cm"); }

Работа с Iskra JS

var sonic = require('@amperka/ultrasonic') .connect({trigPin: P10, echoPin: P11});   sonic.ping(function(err, value) { if (err) { console.log('An error occurred:', err); } else { console.log('The distance is:', value, 'millimeters'); } }, 'mm');

Характеристики

  • Напряжение питания: 5 В

  • Потребление в режиме тишины: 2 мА

  • Потребление при работе: 15 мА

  • Диапазон расстояний: 2–400 см

  • Эффективный угол наблюдения: 15°

  • Рабочий угол наблюдения: 30°

Ресурсы

wiki.amperka.ru


Смотрите также