I sensori a ultrasuoni

Potremmo dire, senza nemmeno esagerare più di tanto, che la tecnologia a ultrasuoni è vecchia come il mondo. Delfini e pipistrelli la utilizzano da milioni di anni senza nemmeno sapere che cosa sia un’onda. Madre Natura, si sa, quando trova una soluzione che funziona, la usa quanto più spesso le riesce. E l’uomo, si sa anche questo, tutte le volte che può cerca di replicare ciò che vede attorno a sé. Unite insieme queste due cose, aggiungete un pizzico di elettronica, mescolate per bene e otterrete l’articolo di oggi: come realizzare un semplice sistema di eco-localizzazione basato sugli ultrasuoni.

ONDA SU ONDA

Gli ultrasuoni sono onde; onde sonore, ma pur sempre onde. Tutti i dispositivi che lavorano appoggiandosi ad un qualche genere di fenomeno ondulatorio, dalla radio, ai laser, agli occhi, funzionano tutti su uno di due principi: si spara un segnale e si misura ciò che si riceve dall’altro lato, o ciò che torna indietro. Con un’onda radio si può ricevere dell’informazione misurando e decodificando l’onda che ci arriva; con un laser potreste sapere a che distanza si trova un qualcosa sparando un raggio e misurando ciò che torna indietro; i nostri occhi costantemente misurano la luce riflessa da tutti gli oggetti che ci circondano. Con un sensore ad ultrasuoni si può ad esempio individuare la presenza di un ostacolo inviando un’onda e controllando se torna o meno qualcosa indietro. Come fanno i sonar.

Di onde, fondamentalmente, ce ne sono solo due tipi: quelle elastiche e quelle elettromagnetiche. Le onde elastiche hanno bisogno di un mezzo fisico per propagarsi; le onde elettromagnetiche no. Onde elastiche sono quelle sonore, che viaggiano in aria, quelle del mare, che viaggiano in acqua, o quelle sismiche, che si propagano nel terreno. Senza un mezzo, le onde elastiche non vanno da nessuna parte. Le onde elettromagnetiche, invece, non si fanno di questi problemi e vanno dove vogliono.

Il fatto che certi tipi di onde abbiano bisogno di un mezzo per propagarsi non è fine a se stessa, ma cambia completamente il modo in cui queste onde possono essere generate. Per emettere un’onda elettromagnetica, basta far muovere un po’ di elettroni. Per emettere un’onda elastica, dovete letteralmente percuotere il mezzo attraverso l’onda si propaga. Se l’Incredibile Hulk prendesse a pugni il pavimento con forza sufficiente, potrebbe generare un terremoto. Se colpiste la superficie di uno stagno con un sasso, generereste delle ondine. E se percuoteste l’aria con una corda da chitarra, generereste un suono. [...]

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