3. MaxSonar 초음파센서 아날로그 전압을 이용하여 거리 측정하기

3번 핀에서 거리값 계산하기

MaxSonar 센서 제품군의 아날로그 전압 핀은 개발자들이 많이 사용하는 출력핀입니다. 모든 MaxSonar 제품군은 이 핀을 포함하고 있습니다. 본 게시물은 아날로그 전압핀을 이용하여 탐지된 물체의 거리를 어떻게 계산하는지 보여줄 것입니다. 아날로그 전압 출력은 센서의 전압입력 값에 대하여 스케일 되어 있습니다. 아날로그 전압 출력은 물체가 센서로부터 멀리 떨어져 있을 수로 값이 커지는 전압(linear voltage)을 출력합니다. 스케일 방법은 각각의 센서 데이터 쉬트를 참고 하십시오. 언급하는 예제에서는 모든 입력전압은 5VDC입니다.

LV-MaxSonar 제품군 및 XL-MaxSonar 제품군은 상온이 22.5도라고 가정합니다. 이 센서들은 온도변화에 따른 보정기능이 없는 제품입니다. HR-MaxSonar 센서 제품군은 온도변화에 따른 자동 보정을 실시합니다. 온도 변화에 따른 보정을 실시하기 위해서는 다음의 문서를 참고하십시오. Temperature compensation

LV-MaxSonar 센서 제품군

본 설명은 LV-MaxSonar-EZ, LV-MaxSonar-WR, LV-MaxSonar-WRC 용 입니다. 모든 LV-MaxSonar 센서 제품군은 거리를 인치로 표시합니다. LV-MaxSonar 센서 제품군의 전압 스케일 공식은 아래와 같습니다.

[(Vcc/512) = Vi]
Vcc = Supplied Voltage
Vi = Volts per inch (Scaling)

Example 1
[(5.0V/512) = 0.009766V per inch = 9.766mV per inch]

거리 계산하기

전압 스케일을 알게되었으며 아래의 공식을 이용하여 거리를 계산합니다.

[(Vm/Vi) = Ri]
Vm = Measured Voltage
Vi = Volts per Inch (Scaling)
Ri = Range in inches

Example 2:
멀티미터가 292.98mV 를 측정하였다면 계산은 아래와 같습니다.
[(292.98mV/9.766mV) = 30 inches]

Example 3:
계산이 올바른지 꺼꾸로 계산하여 보십시오.

[(Ri x Vi) = Vm]
[(30 x 9.766) = 292.98]

LV-MaxSonar 센서를 ADC (Analog Digital Converter)와 사용하기

LV-MaxSonar 센서를 ADC와 사용할 경우, 센서와 MCU가 동일한 전압과 그라운드를 참조하고 있어야 합니다. 또 ADC는 정교하게 동작하여야 합니다.

인치로 스케일된 센서의 출력값을 10비트 ADC로 읽을때, 인치로 된 거리값을 얻기 위해서 ADC 출력을 2로 나누십시오.
만약 ADC 출력이 508(maximum output)을 읽는다면 거리는 254 인치이며, ADC출력이 250을 읽는 다면 거리는 125인치입니다.

XL-MaxSonar 제품군

본 설명은 XL MaxSonar EZ, XL-MaxSonar-AE, XL MaxSonar WR, XL MaxSonar WRC 용 입니다. 이 공식은 10미터용 센서(XL-MaxSonar-WRL1/WRLA1, XL-MaxSonar-EZL0/AEL0, XL-MaxSonar-EZL1/AEL1)에 대한 스케일링은 포함하고 있지 않습니다.

XL-MaxSonar 센서 제품군에 대한 전압 스케일링 공식은 다음과 같습니다.

[(Vcc/1024) = Vcm]
Vcc = Supplied Voltage
Vcm = Volts per cm (Scaling)

Example 1:
The formula should read:
[(5.0V/1024) = 0.004883V per cm = 4.883mV per cm]

거리 계산하기

전압 스케일링을 알게 되면 거리를 적절히 계산할 수 있습니다.

공식은 다음과 같습니다.

[(Vm/Vcm) = Rcm]
Vm = Measured Voltage
Vcm = Volts per cm (Scaling)
Rcm = Range in cm

Example 2:
멀티미터가 439.47mV를 측정하면, 아래의 계산을 이용할 수 있습니다.
[(439.47mV/4.883mV) = cm] 이 경우 거리는 90cm

Example 3:
계산이 맞는지 확인하기 위하여 꺼꾸로 계산하여 보십시오.

[(Rcm x Vcm) = Vm]
[(90 x 4.883mV) = 439.47mV]

XL-MaxSonar 센서를 ADC(Analog Digital Converter)와 사용하기

XL-MaxSonar 센서를 ADC와 사용할 경우, 센서와 MCU가 동일한 전압과 그라운드를 참조하고 있어야 합니다. 또 ADC는 정교하게 동작하여야 합니다.

센티미터로 스케일된 센서의 출력값을 10비트 ADC로 읽을때, 거리는 ADC 출력에서 바로 읽을 수 있습니다.
만약 ADC 출력이 700을 읽는다면 거리는 700cm이며, ADC출력이 200을 읽는 다면 거리는 200cm입니다.

XL-MaxSonar 원거리 센서

10미터까지 측정가능한 원거리 센서의 계산 공식은 다음과 같습니다.

[(Vcc/1024) = V2cm]
Vcc = Supplied Voltage
V2cm = V per every 2 cm

하드웨어 제한사항으로 인해 아날로그 전압 출력은 2cm단위로 출력됩니다.

최종거리를 구하는 공식은 다음과 같습니다.
[(Vm/V2cm)=U] x 2= cm

Vm = Volts measured
V2cm = V per every 2 cm
U = half measurement

Example 1:
멀티미터가 439.47mV을 읽었을 경우
[(439.47/4.883)=90] x 2 = 180cm

Example 2:
계산이 맞는지 확인하기 위해서 꺼꾸로 계산하여 보십시오.

[(cm/2) x V2cm]=Vm
[(180/2)x4.883]=439.47mv

원거리 XL-MaxSonar 센서를 ADC (Analog Digital Converter)와 사용하기

XL-MaxSonar 센서를 ADC와 사용할 경우, 센서와 MCU가 동일한 전압과 그라운드를 참조하고 있어야 합니다. 또 ADC는 정교하게 동작하여야 합니다.

센티미터로 스케일된 센서의 출력값을 10비트 ADC로 읽을때, 거리 출력은 2cm 분해능을 갖습니다. 만약ADC 출력이 500을 읽는다면 거리는 1000cm이며, ADC출력이 200을 읽는 다면 거리는 400cm입니다.

5-Meter HR-MaxSonar 센서

전압을 사용하여 거리를 계산하기 위해서는 아래의 공식을 사용하십시오.

(Vcc/5120)=Vmm
Vcc = supplied voltage
Vmm = Volts per mm

센서 하드웨어의 제한때문에 아날로그 전압은 5mm 단위로 출력이 됩니다. 공식은 아래와 같습니다.

Vmm x 5=V5mm or [(Vcc/5120)=Vmm]x5=V5mm
Vmm = Volts per mm
V5mm = Volts per 5‑mm

Example 1
[(5/5120)=Vmm]x5=0.004885 이 경우에는 Vmm은 mm당 0.0009765 이나 0.977mV가 되고 V5mm은 5mm당 0.004885V 나 4.885mV 가 됩니다.

전압 스케일이 결정된 후 거리 계산을 할 수 있습니다.

거리를 계산하기 위해서는 아래의 공식을 사용하십시오.
(Vm/V5mm)x5=Rmm

Vm = Volts Measured
V5mm = Volts per 5 mm
Rmm = Range in mm

Example 2
멀티미터가 2.427V (2427.5mV)측정할때 거리를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.
(2427.5/4.885)x5=Rmm
본 예제에서는 거리는 2500 mm입니다.

Example 3
계산이 올바른지 꺼꾸로 계산하여 보십시오.
(Rmm/5) X V5mm)=Vm


(2500/5)X 4.885=Vm
계산하면 Vm은 2427.5mV (2.427V)입니다.

5-Meter HR-MaxSonar를 ADC (Analog Digital Converter)와 사용하기

5-meter HR-MaxSonar 센서를 ADC와 사용할 경우, 센서와 MCU가 동일한 전압과 그라운드를 참조하고 있어야 합니다. 또 ADC는 정교하게 동작하여야 합니다.

10비트 ADC를 사용한다면 아날로그 출력 비트를 읽어 단순히 비트값에 5를 곱하여서 거리를 mm로 구할수 있습니다. 예를 들어 60비트는 300mm(60x5)이고 1000비트는 5000mm입니다.

 

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