Capteur d'ultrasons

Source : pièces Légo

Attentes de fin de fiche

Comprendre le principe de fonctionnement du capteur d'ultrasons.
Connaître les données mesurables et leur précision.
Connaître les contextes d'utilisation et leurs sources d'erreurs.

Connaissances à construire

Le capteur d'ultrasons est utilisé pour mesurer la distance qui le sépare d'un obstacle.

Comme son nom l'indique, cette distance est déterminée à l'aide d'ultrasons qui sont des ondes de fréquences inaudibles pour l'humain, soit supérieures à 20 KHz. La mesure de cette distance dépend de la vitesse de l'onde dans un milieu donné et du temps.

La vitesse des ultrasons dans l'air est d'environ 340 m/s, soit plus de 1200 km/h à 20 degrés Celsius. À 25 degrés Celsius, elle est d'environ 343 m/s.

Principe de fonctionnement

Comme vous avez pu le voir dans la vidéo, le capteur d'ultrasons est composé d'un émetteur et d'un récepteur. L'émetteur envoie des ultrasons vers l'obstacle qui, lorsqu'ils le touchent, sont réfléchis vers le récepteur du capteur.

Les ultrasons parcourent donc la distance deux fois lorsqu'ils se dirigent vers un obstacle, à l'aller et au retour. Toutefois, aucun traitement de données n'est nécessaire lorsque le capteur enregistre les données puisqu'il effectue lui-même les calculs.

Branchement et test

Source : modifiée de Expo-Robots par Cyrille Rustom
(les prises 1, 2, 3 ou 4 peuvent être utilisés dans n'importe quel ordre)

Programmation

Il y a un bloc de programmation pour le capteur d'ultrasons.

Panneau de programmation

Aide détaillée sur le bloc « Ultrasons »
Source : Légo Mindstorm

Contextes d'utilisation et sources d'erreurs

Exemples d'utilisation et programmation

Pour vous familiariser avec ce capteur, visionnez les capsules du logiciel "LEGO MINDSTORMS Education NXT Progammation" disponible sur votre ordinateur et testez votre capteur.

Dans la palette commune du "Robot Educator":
14. Détecter la distance.
15. Contrôle de la distance.

Dans la palette complète du "Robot Educator":
22. Réagir à la distance

Données mesurables et précision

Distance maximale de détection: environ 250 cm (précision de +/- 3 cm)
< 3 cm: non mesurable (temps de retour nécessaire de l'onde)
< 20 cm: mesure assez précise (pour un angle entre -8 et 30 degrés)
entre 20 et 80 cm: mesure fiable (erreur inférieure à 8%)

Les mesures à gauche sont moins précises que celles effectuées à droite étant donné que le récepteur du capteur est à gauche et l'émetteur est à droite.

La forme et la texture de l'obstacle peuvent aussi influencer les mesures.

Plus la surface sera réfléchissante, plus la distance de détection sera grande.

Pour aller plus loin...

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