El sonar Cheapo Phased-Array

Sonar es un gran sensor que se puede agregar a cualquier proyecto de robot a pequeña escala. Y por unos pocos dólares, los omnipresentes módulos HC-SR04 facilitan la tarea. Si alguna vez ha utilizado estas simples unidades de sonda, definitivamente habrá notado que solo está devolviendo una pieza de información: la distancia al objeto más cercano al que apunta el altavoz. No tiene por qué ser así. [Graham Chow] construyó una tabla de fases simple usando dos módulos SR04, y parece que está obteniendo resultados decentes.

El truco comienza tirando del microcontrolador y empujando la placa recta, un truco inspirado en [Emil]Trabajar en ingeniería inversa de los SR04. Una vez [Graham] puede controlar los pines de la sonda y leer los resultados, comienza la diversión.

[Graham] utiliza el kit de herramientas de evaluación Cortex M4F LaunchPad de TI para generar un pin y recibir los reflejos. Con la sonda normal, el tiempo entre el envío de ping y su recepción está determinado por el intervalo hasta el objetivo. En una matriz de escenario, en este caso solo los dos módulos, la diferencia en los tiempos requeridos para que el ping regrese a cada módulo se usa para determinar el ángulo con el objetivo.

Si experimenta DSP, [Graham] utiliza una señal de onda cuadrada con desplazamiento de fase para que las correlaciones de las señales enviadas y devueltas tengan mejores picos. Esto también ayuda a los picos de correlación entre los dos SR04 de la tabla. Creemos que da bastante miedo [Graham] resuelve unos pocos grados en separación angular mientras movía su botella de vino. Con un par de unidades SR04 más, [Graham] también podría comenzar a recuperar información de altitud.

Por no mucho cero [Graham] tiene una configuración experimental que le permite jugar con un poco de procesamiento de señal pesado. Estamos impresionados y no podemos esperar a ver qué sucede a continuación. Agradecimientos especiales a [Graham] para publicar el código.

Y gracias [João] por la propina!

  • Tore Lund dice:

    Sí, esa es la forma de hacerlo. La ecografía médica también funciona de esta manera. Si esto se convierte en algo utilizable para la robótica SLAM Hobby 2D o 3D, obtendrá una nueva alternativa económica a LIDAR y la triangulación láser giratoria Neato.

    • enl dice:

      Como muchas otras herramientas ultrasónicas, como las que se utilizan para inspeccionar estructuras y recipientes a presión. Me alegra verlo hecho a esta escala. Los micrófonos direccionales de mesa de fase también están bastante desarrollados, si no son ampliamente conocidos, es decir, technologyniko.

    • Aldo dice:

      Estamos probando esto en este momento. De hecho, incluso fundamos una startup con este tipo de sensor en mente. (toposens si está interesado)

  • Jasurbek dice:

    Un truco muy impresionante. Espero que continúe mejorando el sistema.
    Sería muy bueno actualizarlo a un radar de escaneo submarino 3D.
    Gracias por compartir

  • MattAtHazmat dice:

    El gran problema con esto es que para minimizar los lóbulos laterales en la matriz, debe tener sus sensores a aproximadamente 0,7 lambda (la longitud de onda) separados, a 40 KHz y asumiendo que la velocidad del sonido es de 1100 pies / s, eso significa los sensores. debe tener un espacio de aproximadamente 1/3 de pulgada, o aproximadamente 8 mm. Es más grande que cualquier sensor ultrasónico que conozca. Para las patadas, hice un conjunto de 4 sensores, separados por aproximadamente 1.4 lambdo (que es lo más cerca que se puede llegar a los sensores que pude encontrar), y había lóbulos en el rayo, el centro fue la respuesta más grande, pero 45 grados de puntería (a lo largo del eje de la mesa), los lóbulos laterales estaban alrededor de 3dB hacia abajo.

    Intentaré agregar un enlace a mi proyecto como enlace a mi sitio. De lo contrario, busque mi proyecto en hazmat dot com.

    • ALINOME el A dice:

      No hay enlaces para ir desde el índice ... ¿quieres iluminarnos? : D

      • Centinela SOI dice:

        Haga clic en su nombre, se vincula a su proyecto de 1999. Sigue siendo importante.

        • MattAtHazmat dice:

          Si desea obtener una resolución decente con sensores regulares de 40 KHz, la única forma que conozco sería: 1) enfocar externamente el haz con un reflector parabólico (que tiene algunos problemas serios con la autointerferencia) o 2) usar un sintético Método de apertura, en el que hace ping, recopila, mueve la fracción del sensor de la longitud de onda, vuelve a hacer ping, y así sucesivamente; después de haber recopilado todos esos pings, puede enfocarse en la imagen; lleva más tiempo, pero puede obtener algunos realmente loca buena resolución. Hay algunas formas de abordar el SAR; en realidad, no es tan difícil, solo tal vez en algún momento.

          Y sí, el enlace al proyecto (lo admito, muy antiguo, pero los principios siguen siendo sólidos) es el enlace de mi nombre en este comentario.

          • Joao Carvalho dice:

            Hola,
            ¿Es posible tener una buena resolución con un RADAR SAR hecho solo por un altavoz de computadora y un micrófono, y moviéndolo?
            En principio, debería funcionar de la misma manera que lo hace el ultrasonido, pero con menos frecuencia y con un haz más amplio.
            Más amigable,

          • MattAtHazmat dice:

            Usar frecuencias más bajas es difícil, pero no imposible, básicamente porque termina teniendo demasiado ping saliente en la señal que recibe; desea dejar de transmitir antes de tener que escuchar; de lo contrario, desconecte el receptor. Empieza a requerir técnicas de cancelación de lujo bastante agradables.

    • fpgcomputadora dice:

      FYI: Hay micrófonos MEMS, algunos de ellos pasan a ultrasonidos. La mayor parte de la hoja de datos no los caracteriza más allá de los 20 kHz habituales.

      http://www.knowles.com/eng/Products/Sensors/Ultrasonic
      Este con salidas analógicas alcanza un pico de alrededor de 25 kHz, pero una hoja de datos lo muestra hasta 80 kHz. Al ser diminutos (3,76 mm x 3 mm x 1,1 mm), se pueden colocar según el tipo de distancia de la que se esté hablando. 8 mm es factible.

      Debe proporcionar su filtro de ancho de banda.

      • Elliot Williams dice:

        [Spambake] hace un detector de murciélagos basado en uno de los aquí en HaD.io (https://la-tecnologia.io/project/8353-worlds-smallest-bat-detector) y sé que un grupo de amigos murciélagos alemanes han usado esa misma parte con éxito .

        Es decir, un micrófono MEMS muy pequeño que funcionará como un ultrasonido.

  • Chris C. dice:

    Los transductores SR04 tienen un ancho de luz de 15 °. Esperaría que algo más amplio fuera más óptimo. Sin embargo, los resultados parecen sorprendentemente buenos.

  • emempi dice:

    El término "escenario" describe un conjunto de transmisores que emiten una señal de cambio de fase. Según la descripción del proyecto, se parece más a un sonar de varios estados (por ejemplo, https://en.wikipedia.org/wiki/Bistatic_sonar#Multistatic_sonar)

Pedro Molina
Pedro Molina

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