Arduino projelerimizde sıkça kullanılan sensörlerin başında olan ultrasonik mesafe sensöründen bahsedeceğim. Bu sensör yarasaları taklit eden bir yapıya sahiptir. Sensörün üzerinde bulunan bir adet hoparlör ve bir adet mikrofon sayesinde karşıda bir engel olup olmadığını algılamanın yanında ne kadar uzaklıkta bir cisim olduğunu da hesaplayabilmekteyiz. Aşağıdaki görselden de anlaşılacağı üzere hoparlörden çıkan yüksek frekanstaki ses bir engele çarpıp yankısının tekrar geri dönmesi sonucu mikrofona ulaştığı an engel ve mesafe hakkında veriler oluşturulmaktadır.
Trigger bağlı olduğu ardunio Output (Çıkış) pininden Sinyal değerini Lojik 1 (açık) olarak işaretlendiğinde sensörün hoparlöründen ultrasonic ses dalgaları yayıyor, bu ses dalgaları bir cisme çarpıp geri döndüğünden dönen ses dalgaları sensörün mikrofon tarafından algılandığında Echo pininden arduino üzerinde bağlı olan Input (Giriş) dijital pine Lojik 1 (açık) değerini aktarıyor ve bu sayede sensör önünde bulunan nesneleri en az 2cm en fazla 4m den algılayabilmektedir. Arduino açık bağlantı şeması aşağıdaki gibi yapılır.
Gelelim ölçümü nasıl hesapladığına: Öncelikle 29.1 değeri nedir nereden geliyoru anlamamız gerekir. Bu sensörün çalışma prensibi yazımın başında da belirttiğim gibi yarasalardan ilham alınarak yapılmıştır. Hoparlörden çıkan ultrasonic ses dalgaları cisme kadar gidip çarpar ve mikrofon alıcısına kadar gittiği yolu tekrar dönerek ulaşır. Burası önemli mesafe hesaplanırken yolun sadece gidiş yada dönüş kısmı hesaplanmalıdır dolayısı ile giden ve gelen ses dalgasının süresi mesafeyi iki kez hesaplanmaması için geçen süre ikiye bölünmelidir.
Buraya kadar tamamdır umarım ancak 29.1 hala açıklığa kavuşmadı dediğinizi duyar gibiyim işte şimdi bu değerin geldiği yeri açıklıyorum. Ses dalgası sıfır santigrat derecede 331 metre/saniye yol almaktadır, bu bir fizik kuralıdır ayrıca normal oda sıcaklığının 20 santigrat derece kabul edildiğinide hatırlarsak bu değeri ispatlamaya başlayalım.
Ses dalgasının hızı bulunulan konumun sıcaklığına bağlı olarak değişkenlik gösterdiğinden sıcaklık faktörünü dikkate alan şu formülü kullanarak bu değere ulaşmaya çalışalım.
T (Bulunulan ortamın sıcaklığı) değerine bağlı olarak ses dalgası saniyede kaç metre yol alıyor hesaplanıyor. Oda sıcaklığı 20 santigrat derece alarak yerine koyarsak.
Bizim ardunio da sensör üzerinden bu değerin hesabında mikro saniye ve cm cinsinden hesaplıyoruz ve ayrıca zaman / uzunluk oranı yapılırken, ispat formülünde bulunan sonuç metre ve sn cinsinden olması ve ayrıca oranın uzunluk / zaman olduğuna dikkat ediniz.
Metreden santimetreye ve saniyeden mikrosaniye dönüşüm yapmak istersek dönüşüm birimleri
1 metre = 100cm
1 sn = 1 000 000 MikroSaniye olduğuna göre bu oran ile çarparsak
Burada dikkat ederseniz uzunluk / zaman oranı var bizim arduinodaki oranımız zaman / uzunluk bu orana dönüştürmek için sonucu ters çevirme işlemini 1 / 0.3429102606 yapıyoruz.
gördüğünüz gibi 29.1 değerinin 20 santigrat dereceli ortamda kullanıldığını ispatlamış olduk. Sorulması gereken şu olmalı peki ölçüm yapılan ortamın sıcaklığı 30 santigrat derece olursa ne olur?
Elbette hatalı bir ölçüm yapmış oluruz. Ortamın sıcaklığına göre davranan bir yapı kurmamız ve bu sıcaklığı tespit ettikten sonra yukarda gördüğünüz hesaplamaları arduino programında hesaplatmalısınız böylece gerçek ölçüm sonucuna ulaşabilirsiniz.
