แก้ปัญหาเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก: ปัญหาการสะท้อน สัญญาณรบกวน และการครอสโอเวอร์กลายเป็นความท้าทาย

หลักการประยุกต์ใช้ของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเป็นเรื่องง่าย สะดวก และต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันมีความท้าทายบางประการในการวัดระดับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก เช่น ปัญหาการสะท้อน สัญญาณรบกวน และครอสโอเวอร์

 

 

1. ปัญหาการสะท้อนกลับ:

วัตถุที่ถูกตรวจพบมักจะไม่ได้อยู่ในมุมที่เหมาะสม ซึ่งส่งผลให้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกไม่ค่อยตรวจพบวัตถุได้อย่างถูกต้อง ข้อผิดพลาดหลัก ได้แก่ :

▪ข้อผิดพลาดเกี่ยวกับตรีโกณมิติ: เมื่อวัตถุที่วัดอยู่ในมุมที่กำหนดด้วยเซ็นเซอร์วัดระยะอัลตราโซนิค จะมีข้อผิดพลาดระหว่างระยะทางที่ตรวจพบกับระยะทางจริง

▪การสะท้อนแบบพิเศษ: การสะท้อนแบบพิเศษบนพื้นผิวเรียบของวัตถุจะป้องกันไม่ให้คลื่นเสียงสะท้อน ส่งผลให้ไม่สามารถตรวจจับวัตถุได้อย่างถูกต้อง

การสะท้อนหลายครั้ง: เมื่อตรวจจับมุมหรือโครงสร้างที่คล้ายกัน คลื่นเสียงจะได้รับหลังจากการสะท้อนหลายครั้ง ส่งผลให้ค่าการตรวจจับจริงแตกต่างจากค่าระยะห่างที่แท้จริง

ปัญหาเหล่านี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้คอยล์อัลตราโซนิกหลายตัวเรียงกันเป็นมุมเพื่อกรองค่าที่อ่านได้ถูกต้อง

2. เสียงรบกวน:

แม้ว่าส่วนใหญ่เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกsทำงานที่ความถี่สูงถึง 40-45kHz ซึ่งสูงกว่าความถี่การได้ยินของมนุษย์มาก สภาพแวดล้อมโดยรอบยังก่อให้เกิดเสียงรบกวนที่ความถี่ใกล้เคียงกัน ตัวอย่างเช่น เสียงความถี่สูงในขณะที่มอเตอร์ทำงาน เสียงที่เกิดจากล้อเสียดสีบนพื้นแข็ง การสั่นสะเทือนของหุ่นยนต์เอง และคลื่นเสียงที่ปล่อยออกมาจากเซ็นเซอร์หุ่นยนต์อื่นๆ สิ่งเหล่านี้อาจทำให้เซ็นเซอร์รับสัญญาณผิดพลาดได้

เพื่อแก้ปัญหานี้ คลื่นอัลตราโซนิกที่ปล่อยออกมาสามารถเข้ารหัสได้ ตัวอย่างเช่น โดยการปล่อยชุดคลื่นเสียงที่มีความยาวต่างกัน และเมื่อเครื่องตรวจจับตรวจพบคลื่นเสียงที่รวมกันเหมือนกันเท่านั้น จึงจะคำนวณระยะทาง วิธีนี้สามารถหลีกเลี่ยงการอ่านผิดที่เกิดจากเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. ปัญหาที่ตัดขวาง:

เมื่อหลายเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกsติดตั้งบนเครื่องในมุมที่กำหนด ปัญหาครอสโอเวอร์อาจเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น คลื่นเสียงที่ปล่อยออกมาจากคลื่นอัลตราโซนิก X จะถูกจับโดยเซ็นเซอร์ Z และ Y หลังจากการสะท้อนของกระจก ทำให้ Z และ Y คำนวณค่าระยะทางที่ไม่ถูกต้องตามสัญญาณ

วิธีแก้ไขคือการเข้ารหัสสัญญาณที่ปล่อยออกมาจากเซ็นเซอร์แต่ละตัวเพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละตัวเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกรับสัญญาณเสียงของตัวเองเท่านั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนข้าม