Medidor ultrasónico de velocidad y distancia

Abstract

El objetivo del proyecto es desarrollar un sistema que mida velocidad y distancia relativas entre dos cuerpos, constituyendo esto una pieza fundamental en sistemas de control automático de movimiento. La técnica requiere de una señal que, luego de ser emitida por uno de los dos cuerpos en cuestión, recorra la distancia que los separa (en ida y vuelta, con un tiempo despreciable), y al regresar al emisor contenga los datos necesarios para obtener la información dinámica deseada (velocidad y distancia relativas). Se utiliza con este fin una onda mecánica (ultrasonido en el rango de los 40KHz). Para la medición con ultrasonido se hace uso de leyes físicas, como ser el efecto Doppler (para medición de valores instantáneos), o el método diferencial (para medición de valores promedio). El primero es conveniente para altas velocidades relativas, mientras que el segundo para bajas velocidades relativas. Todo sistema que involucre desplazamiento espacial, debe poder conocer la evolución dinámica de su entorno. Para eso es fundamental medir distancias y velocidades relativas del entorno con respecto al sistema. Se encuentran diversas aplicaciones de interés tecnológico, como ser robots exploradores, o equipos de automatización para control vehicular. Un ordenador con información suficiente para delimitar el entorno de un vehículo, puede controlar desde acciones simples de baja velocidad, como ser un estacionamiento seguro, hasta constituir un verdadero sistema de piloto automático, que tome serias decisiones en una carretera, siendo fundamental contar con sensores que entreguen mediciones confiables. El actual proyecto es impulsado por el interés de desarrollar un "sensor” ultrasónico de velocidad y distancia relativas, de bajo costo, que pueda ser utilizado en las aplicaciones mencionadas. Se combina electrónica y software en el prototipo desarrollado. Este utiliza el método diferencial para lograr su fin. Dicho sistema requiere de una etapa electromecánica que genere el ultrasonido, otra que sintetice las señales recibidas necesarias para obtener las mediciones, y principalmente un software de adquisición de datos que mediante un microcontrolador permita la coordinación de todos los procesos, y el cálculo de la información requerida.