MaxBotix无人机超声波传感器操作

MaxBotix无人机超声波传感器操作

MaxBotix Inc.传感器已成功应用于多旋翼无人机中。许多用户对于超声波传感器在多旋翼无人机飞行过程中如何可靠地工作存在疑问，这是一个充满挑战性的应用环境。明显的问题是，超声波传感器周围的气流紊乱，这是由螺旋桨产生的噪音。
电机所使用的电能（电流安培数）通常共用相同的微控制器，控制飞行和读取传感器，因此很可能传导电噪声。另外，电子的电流通常是迅速开启和关闭也可能辐射电噪声，和常见的对讲机如ZigBee XBee等。此外，一些多旋翼无人机存在机架的振动。总之，这些问题是实质性的，只纠正一个问题，而忽视其他问题可能无法提供可靠的操作。

空气扰动
螺旋桨引起大量的空气湍流，但它们以可预测的方式进行。应避免将传感器直接安装在螺旋桨涡流中。通过将传感器安装在远离螺旋桨的位置，将获得佳的操作和结果。如果使用传感器测量到地面的距离，通常安装传感器的佳位置是机身下方和机身中心附近。机体是多旋翼无人机支持部件如电机、APM、布线等其他成分。
一个强大的电动无人机的测量表明，这种效应引起的传感器接收到的信号能量降低，有时超过十倍！这类问题一般是通过使用我们的XL-maxsonar-EZ系列传感器克服，但通过细心的安装，一些客户已经成功使用我们的LV -maxsonar -EZ系列传感器。
可视化效果。在你的眼睛前面放一个冰块，然后看着它。当然，你可以看到冰块，但大部分光线是指向或来自其他地方的。空气扰动的作用类似于光穿过冰块的路径，以不稳定的方式改变声波的方向和强度。

深圳工采网向您介绍

1.MaxBotix  USB超声波传感器MB1210 XL-MaxSonar-EZ 系列

XL-MaxSonar-EZ 系列USB超声波传感器输出功率高，针对变化的环境（温度、电压和声学及电气噪音） 具备实时自动标定功能，确保用户每次采集的读数都是可靠（空气中）的数据。

XL-MaxSonar-EZ/AE超声波传感器的电压要求低（3.3~5.5V），能在小而紧凑的外形结构中提供长短距离检测和测距。

MB1200和 MB1300传感器能够检测相距0cm(1)至765cm（25.1英尺）或1608cm（35英尺）的物体（选择模块），并提供20cm（2）至765cm或1608cm（选择模块）分辨率为1cm的声呐测距信息。一般情况下认为相距0cm(1)至20cm(2)的物体的距离信息为 20cm。传感器的具备的接口输出形式包含脉宽输出（MB1200系列）、实时模拟输出包络（MB1300系列）、模拟电压输出 和串行数字输出。
(1)无法检测相距0mm~1mm的物体；(2)对于MB1200/MB1300，MB1210/MB1310，MB1261/MB1361此距离为25cm

2.液位超声波传感器 XL-MaxSonar-WR系列 MB7052特征和优点：

杂波抑制在视场内提供大幅度反射的对象的距离信息
实时标定、噪声抑制及额外的过滤确保距离信息稳定
在存在杂波或无噪声的环境中能够检测到大目标的性能优异

是要求持续精确输出应用的良好选择

优越的抗声学和电气噪声能力

MB7092的刷新率为10Hz

MB7052的刷新率为6.6Hz

螺旋桨噪声
螺旋桨声学噪声与空气湍流非常相似，除了改变传感器实际探测到的能量外，它还会增加额外的外部声波能量给传感器。大部分的噪音来自于螺旋桨叶尖涡流区。
对一种强大的电动多轴飞行器的测量显示，这种影响可以导致敏感的传感器，如EZ0、EZ1，有时甚至是EZ2传感器和xl-maxsonar-ez，会错误的检测到这一噪音。这种检测可以导致比正常情况下更低的范围。经过再一次仔细的安装，许多用户发现我们的任何一个lv-maxsonar-ez或xl-maxsonar-ez传感器都可以很好地运行。
我们建议用户避免在传感器直接路径到任何螺旋桨的地方安装传感器。如果你能看到传感器从螺旋桨上经过，传感器就会听到这个声音。好的安装泡沫橡胶可以用来阻挡这条路径，用户可以在飞行电子设备下安装传感器，也可以使用两者的组合。
可视化效果。在你的眼睛旁边放一个手电筒，但是直接指向你的眼睛(请不要这样做，但是试着在你的脑海中想象这个效果)，然后在一个遥远的场景旁边看着它。你可能会发现一些功能，但是大部分功能在你的视觉上都是模糊的。螺旋桨的噪音与空气路径相似，以不规则的方式增加了额外的声学能量。

接地和电源
无人机的电源和接地是控制系统和电机共用。超声波传感器的电源通常是来自于读取它的系统，例如控制系统。这些物品的配线会对系统中的电子器件产生明显的影响。如果控制系统的电源或接地都是噪声，那么控制系统上的模拟数字转换器(ADC)就会被严重地干扰。这种情况下，即使传感器可能具有无噪声输出，也能使传感器读取许多ADC计数的“噪声”。
“Star”电源和接地系统通常是好的。“Star”是使用由电源和地面组成的单独的扭曲对来设置的，每一个使用电源的器件都有它自己的扭曲对，从电源，例如电池包，到电源输入。在这个系统的设置中，每个项目都有自己的电力，并返回到源。如果一个元件有一个高电流的吸引，例如一个马达，只有那个部件会使它的电压降低。这种电压降低是由于线路的电阻。具有高电流吸引力的项目，以及对电源和地面的相关变化，都与其他所有被供电的项目相隔离。很多时候，只有地面连接在一个Star上。如果只有地面连接在一个Star上，那么从高电流项目中获得的电压下降可能会流到系统中其他较低的电流项目中。从系统功率到每个负载的单独的双绞对都是不错的，并且非常推荐。对于Star线图，请参阅右侧的图片。
一个菊花链通常不是用来分配电量的推荐方法。在一个菊花链系统中，所有的能量和地面都从一个项目到下一个项目，使用少的线路。链上的所有项都将相互作用。在这个系统中，不常用的是一对扭曲的电线，而且对于每一件物品所使用的功率或电流的数量也不太关心。有时，这种连接方式可以将具有相似电流的组件分组，但是需要考虑连接组件之间的交互。敏感的物品，如控制器和传感器，应该用“Star”接线方法连接起来。关于一个菊花链的样子，请参考图2。

图1

图2

进行电噪声
当四轴飞行器被驱动时，产生了电子噪音。许多安培电流被用来驱动马达，并将在地面上的电压水平和四轴飞行器上的电力线路上的电压下降。此外，Zigbee、Zigbee、MaxStream、NEXbee等无线电设备在四轴飞行器上传输的信号可以在传输过程中产生电压。这种对超声波传感器供电的噪音可能会导致传感器操作不当。一个简单的电源过滤器可以缓解大部分的问题。像MB7961电源滤波器这样的RC滤波装置有100个，10欧姆和100欧姆的电阻，当使用的时候，将会消除大部分的电子噪音，使我们的传感器无法到达我们的传感器。
多旋翼无人机已经用简单的滤波器解决了大部分错误的距离。下面的图表显示了之前和之后的范围读数的图片，而无需电源过滤器。

上图显示的信号来自于多旋翼无人机的传感器，该传感器具有不稳定的电源。

 
上面的图显示了在电力滤波器已被应用到一个不稳定的电源的多旋翼无人机的传感器

辐射电噪音
用于驱动四旋翼飞行器上的电动马达的高开关电流产生大量的辐射电噪音。另外，从四轴飞行器发射的无线电将会产生辐射电能。这种辐射能对四轴飞行器上的其他系统和传感器起到干扰(噪音)的作用。
如果我们使用的是MB7961电源滤波器，辐射电噪音一般不会引起我们的超声波测距传感器不正确的读取问题。当用户正确安装电源滤波器并使用我们的一个数字接口，如I2C，串行，或脉冲宽度输出传感器的距离读数通常不会被辐射的电子噪声损坏。
我们的传感器的模拟电压输出的用户在使用辐射电子噪声的环境中使用传感器输出时可能会遇到问题，除非使用一种屏蔽的配线装置。我们的屏蔽电缆，MB7954可以很好地工作。电缆上的屏蔽必须在微控制器端正确地接地。如果屏蔽线在微控制器上没有连接到地面上，那么屏蔽将不会有什么作用。相邻(-)地销钉在负(或地)的旁边，工作得很好。
对高功率四轴飞行器的测量显示，模拟电压输出的典型噪音从10mV峰到峰值，在不使用屏蔽电缆的情况下，从10mV峰值上升到峰值。当使用了屏蔽线，马达完全功率时，噪音几乎从10mV增加到12mV。即使使用了屏蔽电缆，屏蔽线也被保留了(不连接)，噪音从10mV峰值上升到峰值，达到240mV峰值。重要的是用户只能在微控制器一侧接地屏蔽！

框架振动
除了声音噪声和辐射的电子噪声外，框架振动也是我们传感器的一个可能的噪源。这可以被认为是接触声噪音，从框架的能量传输到传感器。在我们的测试中，在我们测试的强大的四轴飞行器上没有观察到来自框架振动的噪音。这并不能完全消除框架振动，作为其他多因素的可能来源。橡胶垫圈，泡沫胶带，或任何其他消除框架振动作为噪声源的方法都是推荐的。

传感器故障诊断

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