Ηλεκτρονικό Σύστημα Μέτρησης Απόστασης και Ταχύτητας με την χρήση Υπερήχων

Μουστάκας, Κωνσταντίνος; Moustakas, Konstantinos

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	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40532
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5086
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