MIRS0403 技術調査報告書

番号

MIRS0403-TECH-0001


版 数
最終更新日
作 成
承 認
改 訂 記 事
A01
 2004.6.25 全員
 全員
 初 版
A02
2004.7.22
 上園隆文
 上園隆文
 ドキュメント番号の変更

超音波センサの精度

実際の距離[mm]測定距離[mm]
170測定不可
180229-230
190234-235
200240-243
300332-334
400430-433
500530-533
600629-634
700732-735
800828-835
900933-937
10001033-1036
11001129-1134
12001231-1235
13001338-1345
14001452-1459
15001542-1545
16001643-1646
17001747-1750
18001850-1864
18501896-1905
1900測定不可

表のようにそれぞれ50mm程度の誤差があった。また、距離が離れるほど誤差が大きくなり、1600からはたまに測定できないとき（999を返すとき）があった。測定距離の最低が170mm、最大が1850mm程度。MIRS2004競技規定より競技場の大きさは3.6m×3.6mなのでこのままでは競技場の隅々まで見渡すことはできるが精度は悪い。

精度の悪さと測定距離の短さを解消するために、PICを使って超音波センサを作ろうと思う。 測定距離最短5cm、最長10mという超音波センサを作った人もいるのでそれを参考に精度のようものを作ろうと思う。

参考 PIC Learning Studio



ＰＩＣ(Peripheral Interface Controller：周辺機器接続制御用ＩＣ)とは元々メインのＣＰＵの機能を分散して周辺機器の制御を行うために開発されたＩＣです。
人間に例えると頭脳がメインＣＰＵで自律神経に相当する部分をＰＩＣが行うと言うことでしょうか。

ＰＩＣの便利なところは演算機能部、メモリ、入出力部などが一つのＩＣに組み込まれている点です。
性能、機能は限定されていますが、いろいろなＩＣを組み合わせなくてもＰＩＣだけで制御部を構成できるので回路をコンパクトに作ることができます。

送信用 T40-16
受信用 R40-16
◆中心周波数 40±7kHz
◆音圧レベル 115dBmin
◆感度特性 -64dB/V/μBARmin
◆周波数帯域 6kHzmin
◆静電容量 2400pF±25%
◆外形寸法 16.2φ×12.2mm
価格は約600円。

超音波センサは圧電効果という現象を利用したセンサである。圧電効果には圧電気直接効果と圧電気逆効果があり、圧電気直接効果は圧電素子に超音波などの外部応力・振動変位が加わると、その出力端に電気信号が発生する現象で、超音波の受信に利用出来る。また圧電気逆効果は、圧電素子に外部から電圧を与えると、素子が機械的変位を生じる現象で、超音波の送信に利用出来る。基本的にこの二つの効果は一つの超音波センサで実現出来るが、送信波と受信波では空気の振動振幅にも大幅に異なり、しかもインピーダンスを変えたほうが効率がよいので、別個に利用するのが普通である。
駆動系の精度

タイヤを360度まわしてみたところ誤差は0.0005程度でロータリーエンコーダの精度はかなりのものといえる。移動距離を100mmにして移動させてみたところ20mmほどずれて左右の移動距離も一致しなかった。しかし、ロータリーエンコーダは精度がいいので距離を測定しながら移動すれば問題なさそうである。