A Development of Ultrasonic Based Distance Meter Through Detachment of Receiving and Transmitting Capacitive Ultrasonic Transducer

This paper presents a novel ultrasonic sensor system to overcome limited distance detection range that can be measured only more than 30cm by single ultrasonic transducer. This is accomplished by separation of receiving capacitive ultrasonic transducer from transmitting capacitive ultrasonic transducer. And hardwares and software of the system are described in detail. The system makes very close range as well as long range detect by wireless precisely. Frequency of trigger pulse is 10Hz, but it is very low frequency for transmitting data in wireless module. Therefore, for triggering between receiver and transmitter, an algorithm for mixing and distinguishing trigger pulse from carrier pulse by software is proposed. The system is designed by common microprocessor 8051. The performance of the proposed method has been assessed through two types. The first, transmitting and receiving transducer are put on both sides. And then, distance of two point is measured as far as 0mm. Secondly, transmitting transducer send out ultrasonic pulse and measure the time of flight(TOF) until a first echo from an object detected by the detached receiving transducer. The distance between the detached transducers and a reflecting object is measured as far as 7cm. Images of measured ultrasonic waves and TOF for two methods presented to prove effectiveness of results.

송.수신 분리형 초음파 거리 측정기 개발

본 논문에서는 30cm 이하의 단거리의 물체를 인식하기 어려운 초음파 센서의 특성을 개선하기 위하여 2개의 커패시터 초음파 트랜스듀서를 사용하여 송신과 수신을 분리함으로써 단거리 측정과 무선에 의한 원거리 정밀 측정이 가능한 시스템을 제안한다. 이 시스템은 무선으로 송수신 하도록 설계되었으며 무선으로 연결된 송신, 수신의 동기를 일치시켜야 한다. 트리거 펄스는 10Hz이며, 이 주파수는 무선 모듈에서 데이터를 전송하기에 매우 낮은 주파수이므로 캐리어 신호와 트리거 신호를 합성 및 분리하는 방법을 제안한다. 개발한 시스템은 범용 마이크로프로세서인 8051을 이용하여 구현하였으며, 그 유용성을 입증하기 위한 실험 결과 송신 센서와 수신 센서를 마주보게 배치하여 송신 초음파가 수신 초음파 센서로 직접 보낼 때 센서간의 거리가 0mm부터 측정이 가능하며 송신 센서에서 초음파가 송신되고 물체에 반사한 후 수신 센서로 수신되었을 때 7cm부터 물체를 감지하였다.