Sensor Ultrasónico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COSTA RICA - UNA

Análisis del sensor ultrasónico

Robótica

Steven Brenes Chavarría, sbrenesms@gmail.com Mónica Esquivel Reyes, mokika91@gmail.com Arturo Cordero Segura, arturocordero20@gmail.com El presente trabajo consiste en un rápido análisis del sensor ultrasónico de la familia de Mindstorm. Un sensor ultrasonido permite detectar la proximidad de los objetos mediante el rebote o regreso de ondas de sonido. Este sensor es particularmente complejo y conlleva un alto grado de ajuste en las medidas, lo que podría incurrir en fallos de diseño. Supongamos que nuestro robot no ejecuta los requerimientos con el sensor ultrasónico, esto sería que no midiera la distancia correcta entre el sensor y el objeto. Este problema se puede resolver si se hace un ajuste cuando programamos el bloque; cabe resaltar que todos los sensores de este estilo tienen diferentes niveles de variación, lo que resulta en cierta medida tedioso a la hora de diseñar, puesto que siempre se debe hacer las mediciones para ajustar nuestro robot.                                                   Imagen 1. Partes de un sensor ultrasónico Los sensores ultrasónicos tienen como función principal la detección de objetos a través de la emisión y reflexión de ondas acústicas. Funcionan emitiendo un pulso ultrasónico contra el objeto  y detectar el pulso reflejado. En la imagen 1, se puede apreciar que suelen tener forma cilíndrica normalmente con dos sensores, y un material que detecta el rebote de la onda. Problemas que se deben conocer: 1.       La velocidad del sonido es variable, lo que puede afectar a las mediciones. 2.       El tiempo en blanco (blacking time) es el tiempo, donde el sensor lo puede lograr resultados exactos, este tiempo se da en objetos muy cercanos (3 a 15 cm). El origen de este problema es la velocidad con la que regresa la onda al sensor, que mide como fuera de rango. 3.       Cuando la distancia es muy larga, se da un problema llamado atenuación, en el sensor de Mindstorm, este valor se da a los 76 cm. 4.       Otro de los problemas es la ubicación del sensor, en la imagen 2 notamos que las superficies angulares suelen dar problemas al medir las distancia, esto por el efecto de la reflexión, dando normalmente mayores distancias que las reales. Imagen 2. Problemas del sensor Algunos datos de medición Valor obtenido del sensor Valor real (cm) 255 [0 - 6] 8 6 10 8 14 12 20 19 25 24 255 76 Como se puede apreciar, el sensor tiene problemas con distancias muy cortas o muy largas. Lo importante a rescatar son los factores de corrección en el sensor, véase que tiene un error entre 1cm hasta los 2 cm en promedio. El sensor mejora su precisión en distancias mayores a 15 cm y menores a 70 cm.