초음파 센서(ultrasonic sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor)

 

초음파 센서(ultrasonic sensor)

·       초음파 센서를 이용하면 초음파를 쏘아서 벽이나 물체에 초음파가 튕겨서 되돌 아 오는 시간을 측정하여 거리를 알아낼 수 있습니다.

·       초음파 센서는 약 40KHz 정도의 주파수를 생성하여, 5~7m 정도까지의 거리를 측정할 수 있습니다.

 

·       소리는 음의 크기와 높이를 가집니다. 소리의 진폭이 커지면 소리가 커집니다.

·       소리의 높이는 주파수와 관련이 있으면 주파수는 1초동안의 소리의 떨림을 의미하며 소리의 떨림이 많을 수로 주파수는 올라가게 됩니다.

 

·       사람이 들을 수 있는 주파수(가청영역)는 20~20000Hz이며 주파수가 이보다 높거나 낮으면 사람은 들을 수 없습니다.

·       초음파(Ultrasonic)는 사람이 들을 수 없는 높은 주파수 대역을 가지고 있습니다.

·       초음파의 속도는 약 340m/s이며, 확산, 흡수, 산란 등에 의해 감쇠되는 성질을 가지고 있어

·       로봇 청소기 같은 가전제품에서부터 의료용, 산업용에 이르기까지 매우 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.

 

 

 

초음파를 이용한 거리 계산

·       번개가 친후 번개 불빛과 꽝하고 울리는 소리의 차이를 이용해 현재 위치에서 번개가 친  곳까지의 거리를 추정할 수 있는 것과 같은 원리를 사용합니다.

 

·       거리측정을 위한 초음파 센서는 송신부와 수신부로 나뉘어져 있습니다.

·       송신부 에서 일정한 시간의 간격을 둔 짧은 초음파 펄스를 방사하고, 물체에 부딪혀 돌아온 에코 신호를 수신부에서 받습니다.

·       초음파가 물체에 부딪친 후 다시 되돌아 오는 시간을 측정하여 거리를 측정하게 됩니다. 이를 통해 장애물의 유무, 물체의 거리 또는 속도 등을 측정할 수 있습니다.

 

·       초음파센서의 Trig부분에서 초음파가 발사됩니다. 발사된 초음파가 물체에 부딪친 후 반사되어 다시 Echo부분에 되돌아 오게 됩니다. 초음파가 반사되어 돌아오는 시간을 통해 사물과의 거리를 계산할 수 있습니다.

 

 

 

1cm를 이동하는데 걸리는 시간 공식

 

구분	설명
t	신호가 되돌아 올때까지 걸리는 시간(second)
L	물체와의 거리 m
Vs	음속  m/s

 

 

 

초음파가 1cm를 이동하는데 걸리는 시간은 약 29μs가 걸립니다.

 

 

 

초음파가 반사된 물체와의 거리 공식

 

구분	설명
duration	왕복에 걸린 시간
1cm를 이동하는데 걸리는 시간	위에서는 29μs가 됩니다.
2	왕복