Collimater un faisceau sonar

Vous vous demandez si quelqu'un est au courant d'un moyen de modifier un capteur de proximité à ultrasons, de telle sorte que sa portée de visibilité directe reste inchangée, mais sa propagation angulaire est réduite, quelque peu dans le sens du "collimateur" (en termes de lumière). Pour expliquer le problème, j'ai expérimenté avec le capteur el-cheapo HC-SR04, essayant de détecter le niveau d'eau dans un seau en plastique (25 litres vol.). Bien que je ne sois pas sûr à 100%, mais je pense que le diamètre du seau, c'est un problème, que, même lorsque le niveau d'eau est bas (à environ 18-19 pouces du capteur), j'obtiens une lecture qui se traduit par environ 8 pouces. La seule explication que j'ai, c'est que le sonar lit les vagues qui rebondissent sur les parois du seau.

Je me demandais si une sorte de collimateur construit avec des matériaux insonorisants pourrait fonctionner? J'essaierai d'expérimenter avec de la mousse à basse densité (peut-être en polystyrène) mais je ne sais pas si c'est vraiment absorbant.

Par coïncidence, je joue avec presque exactement ce à quoi la question se réfère, depuis hier. Mon capteur de distance possède un angle de 25 degrés, mais j'ai rencontré les mêmes problèmes avec mon seau d'eau.

Ma solution n'est peut-être pas une merveille d'ingénierie, et il y aura probablement une réaction des puristes, mais voici ce qui fonctionne:

• Le capteur est orienté directement dans un tube en carton souple d'environ 2 pouces de diamètre et 8 pouces de long, le noyau d'un rouleau de papier d'aluminium: cela réduit considérablement les faux échos des côtés. TX et RX sont à l'intérieur du tube.
• Quelques plis de papier de soie sur l'émetteur à ultrasons TX, pour atténuer le signal ultrasonore extérieur.

Ce dernier était nécessaire car le HC-SR04 ne fournissait aucun moyen simple de réduire le signal sortant, et il était suffisamment fort pour les faux positifs de toutes les directions: la réduction de la tension d'alimentation ne faisait pas beaucoup de différence jusqu'à ce que le module devienne irrégulier à un moment donné.

J'ai maintenant une assez bonne précision sur la mesure de la profondeur de l'eau dans mon seau, à partir de différentes hauteurs.

[Modifier] Je ne peux pas croire que je fais ça: Des photos de mon expérience, dans ma salle de bain, à la demande des commentaires!

La version améliorée a maintenant deux tubes en carton, respectivement pour TX et RX - Encore plus de précision et de papier de soie n'est plus nécessaire. L'arrangement est maintenu par des élastiques, car le ruban adhésif approuvé par l'ingénierie n'est pas pratique. Il est suspendu à la pince crocodile d'un support de soudage Helping Hand.

La carte de circuit imprimé sur le dessus est le capteur à ultrasons, la carte de circuit imprimé est un clone Arduino Nano. L'objet circulaire bleu au bas de l'image est la chambre de détection de profondeur officielle , c'est-à-dire mon seau.

Les TX et RX s'adaptent parfaitement au centre, un dans chaque tube en carton.

Au bord gauche se trouve le représentant officiel du département d'ingénierie, ou du moins le bout des doigts de cette personne, moi.

Voici à quoi ressemble la configuration de côté, au cas où cela aiderait à mieux visualiser l'arrangement.

J'espère que ce show-and-tell a été utile.

L'angle de dispersion des ondes acoustiques dans l'air est inversement proportionnel à la fréquence. En d'autres termes, plus la fréquence est élevée, plus le faisceau est "serré". Tout "collminateur" que vous créez doit respecter ces lois fondamentales de la physique. Cependant, je ne pense pas que ce soit votre problème.

L'unité sonar que vous utilisez a un angle de mesure de 30 degrés (+/- 15 degrés par rapport à la ligne centrale). En faisant le calcul, à 19 pouces au-dessus de l'eau, vous aurez une zone de mesure d'environ 10 pouces de diamètre. C'est à peine plus petit que le diamètre du fond d'un seau de 5 gallons. Bref, ça devrait marcher.

Vous pouvez facilement tester si les côtés du seau interfèrent avec vos mesures. Tapisser les côtés du seau avec quelque chose de doux mais de densité quelque peu élevée, comme une couverture, un pull ou plusieurs couches de serviettes. Ensuite, voyez si vous pouvez détecter quelque chose de réfléchissant en bas (comme le fond lui-même).

La mousse de polystyrène ne permet pas une bonne absorption acoustique, en particulier aux fréquences plus élevées auxquelles les appareils à ultrasons fonctionnent. La mousse de polystyrène a une surface relativement dure et plate qui réfléchit bien le son. Il a également peu de masse pour empêcher le son de se propager à travers lui. Les couvertures en laine, le feutre épais, le velours épais et les matériaux similaires sont bons. Je dois souligner que les matériaux qui absorbent bien le son sont également très efficaces pour absorber l’EAU.