HEAL DSpace

Ηλεκτρονικό Σύστημα Μέτρησης Απόστασης και Ταχύτητας με την χρήση Υπερήχων

DSpace/Manakin Repository

Show simple item record

dc.contributor.author Μουστάκας, Κωνσταντίνος el
dc.contributor.author Moustakas, Konstantinos en
dc.date.accessioned 2015-04-01T10:39:44Z
dc.date.available 2015-04-01T10:39:44Z
dc.date.issued 2015-04-01
dc.identifier.uri http://dspace.lib.ntua.gr/handle/123456789/40532
dc.description Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Συστήματα Αυτοματισμού” el
dc.rights Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα *
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ *
dc.subject Υπέρηχοι el
dc.subject Ηλεκτρονικό Σύστημα el
dc.subject Μέτρηση Απόστασης el
dc.subject Ταχύτητα el
dc.subject Ultrasonic en
dc.subject Velocity en
dc.subject Electronic Suste, en
dc.title Ηλεκτρονικό Σύστημα Μέτρησης Απόστασης και Ταχύτητας με την χρήση Υπερήχων el
dc.title Electronic Distance and Velocity Measurement System Using Ultrasound en
heal.type masterThesis
heal.classification Ηλεκτρονική Φυσική el
heal.classification Κβαντική Ακουστική el
heal.classification Electronic en
heal.classification Electrical Measurements en
heal.classification Ultrasound en
heal.classificationURI http://localhost:8080/healp/data/11/6/8
heal.classificationURI http://localhost:8080/healp/data/5/9
heal.classificationURI http://localhost:8080/healp/data/11/7
heal.classificationURI http://localhost:8080/healp/data/5/5/3/4
heal.language el
heal.access free
heal.recordProvider ntua el
heal.publicationDate 2014-10-10
heal.abstract Ένα ηλεκτρονικό σύστημα μέτρησης απόστασης και ταχύτητας με την χρήση υπερήχων σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε βασιζόμενο στην μέθοδο pulse - echo. Χρησιμοποιεί δύο πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς (transducers) που έχουν τον ρόλο του πομπού και του δέκτη του παλμού ηπερηχητικού κύματος που παράγεται ανακλάται και στην συνέχεια ανιχνεύεται. Βασίζεται στον μικροελεγκτή ATMEGA328 και αποτελείται από τον πομπό που αναλαμβάνει την παραγωγή μιας παλμοσειράς τετραγωνικών παλμών 40KHz και την οδήγηση του πιεζοκρυστάλλου και τον δέκτη που αναλαμβάνει την λήψη του επιστρεφόμενου παλμού και την μετατροπή σε τάση με την βοήθεια του πιεζοηλεκτρικού μετατροπέα, την ενίσχυση, το φιλτράρισμα, την ανόρθωση και την ανίχνευση κορυφής του σήματος και τέλος την σύγκριση με ένα κατώφλι ανίχνευσης. Το σύστημα περιλαμβάνει έναν αισθητήρα θερμοκρασίας με το ολοκληρωμένο κύκλωμα LM35 για την αντιστάθμιση των μεταβολών της ταχύτητας του ήχου με την θερμοκρασία, μια οθόνη LCD για την ένδειξη των μετρήσεων και σειριακή επικοινωνία με ηλεκτρονικό υπολογιστή. Οι επιδόσεις του συστήματος μετρήθηκαν, αναλύθηκαν και έγινε αντιστάθμιση μέσω του λογισμικού του μικροελεγκτή της καθυστέρησης που εισάγει το σύστημα στην μέτρηση για βελτίωση της ακρίβειας. Το εύρος μέτρησης του συστήματος είναι από 10cm έως 6m και η διακριτική ικανότητα 0,85cm περίπου περιοριζόμενη από το μήκος κύματος. Στην συνέχεια αναπτύχθηκαν δύο ειδικές εφαρμογές επεξεργασίας των αποτελεσμάτων που αποστέλλονται σε ηλεκτρονικό υπολογιστή. Η πρώτη αναπτύχτηκε με την βοήθεια του LabVIEW και αφορά την καταγραφή της κίνησης ενός αντικειμένου για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα και τον υπολογισμό της ταχύτητάς του. Επειδή η τεχνική της αριθμητικής διαφόρισης που χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της ταχύτητας ενισχύει τον θόρυβο και τα σφάλματα ανάλογα με την περίοδο του κύκλου μέτρησης εφαρμόζεται ψηφιακό φίλτρο Savitzky – Golay για την εξομάλυνση της ταχύτητας. Η δεύτερη εφαρμογή αναπτύχθηκε με την βοήθεια της γλώσσας προγραμματισμού Processing και αφορά την σάρωση του περιβάλλοντος χώρου σε γωνίες ±90ο. Για να είναι εφικτή η λειτουργία αυτή (sonar) οι πιεζοηλεκτρικοί μετατροπείς τοποθετήθηκαν στον άξονα περιστροφής ενός σερβοκινητήρα έτσι ώστε να είναι δυνατή η μέτρηση σε διαφορετικές γωνίες. Τα αντικείμενα που ανιχνεύονται αποτυπώνονται στην οθόνη του Η/Υ με την μορφή γραφήματος κυκλικών τόξων κινούμενης σάρωσης τύπου radar με κλίμακα. el
heal.abstract Based on the pulse - echo technique, an electronic range and velocity measuring system has been developed and constructed. It employs two piezoelectric transducers for the transmitter and the receiver of the pulse train that is generated and the echo that is received respectively. The system is based on the ATMEGA328 microcontroller and is consists of the transmitter and the receiver circuitry. The transmitter creates the 40KHz pulse train and drives the piezocrystal of the transducer. The receiver is used for the signal conditioning of the voltage signal that is generated by the transducer receiving the echo. It amplifies and filters the waveform, restores the DC offset by voltage clamping and involves an envelope and peak detection stage. The peak value is continuously compared to a threshold level for detection. The system includes a temperature sensor using the IC LM35 for the compensation of the variability of the speed of sound with temperature and an LCD screen for measurement display and serial communication. The system’s performance has been measured, and the factors that affect it have been identified. Because the system inherently adds some delay to the measured time, it is compensated by subtracting this value in the software, improving measurement accuracy. The measurement range varies from 10cm to 6m and the resolution is 0,85cm limited by the ultrasound wavelength. Measurement data that is send to a pc via serial communication is further processed by two applications that have been developed. The first one is written in LabVIEW and its purpose is to record the successive positions of a moving object for a given amount of time and graph the data. The objects velocity vs time is then calculated using numerical differentiation. Because this method of calculation amplifies noise and error proportionally to the measurement cycle, a digital Savitzky – Golay filter is applied for smoothing out the data. The second one is written in Processing and its purpose is to scan the surrounding environment at angles ±90ο. For this operation (sonar) to be possible a servo motor is used to rotate the piezoelectric transducers around its axis. Objects that are identified are visible on the computer screen by using a radar like graph with arcs on a calibrated scale and a moving scan line. en
heal.advisorName Χριστοφόρου, Ευάγγελος el
heal.committeeMemberName Χριστοφόρου, Ευάγγελος el
heal.committeeMemberName Τσαραμπάρης, Παναγιώτης el
heal.committeeMemberName Θεοδώρου, Νικόλαος el
heal.academicPublisher Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών el
heal.academicPublisherID ntua
heal.numberOfPages 107 σ. el
heal.fullTextAvailability true


Files in this item

The following license files are associated with this item:

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα Except where otherwise noted, this item's license is described as Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα