Multiplexovaný lokalizátor ozvěny: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Tento instruktážní návod popisuje, jak vytvořit „skenovací“lokalizátor ozvěny pomocí Arduina a čtyř multiplexovaných ultrazvukových senzorů. Neexistují žádné pohyblivé části.

Konstrukce je jednoduchá … vše, co potřebujete, je ostrý nůž, dvě vrtačky, páječka a pila.

Teoreticky lze přesně určit polohu až čtyř objektů. V praxi to nejlepší, co jsem zvládl, jsou tři.

Obvod a kód jsou čistě experimentální a jsou publikovány v naději, že je někdo bude považovat za užitečné.

snímky

• Fotografie 1 ukazuje sestavený echolokátor.
• Video ukazuje lokátor ozvěny ukazující na umístění dvou objektů

Krok 1: Schéma zapojení

Na obrázku 1 je schéma zapojení „lokátoru ozvěny čtveřice senzorů“.

Senzory B1 a B2 jsou vykresleny jako „pasivní“umístěním několika vrstev krycí pásky přes převodníky (T).

Tato páska blokuje ultrazvukový zvuk, který by jinak byl vydáván.

Krok 2: Seznam dílů

Fotografie 1 ukazuje díly pro můj duální snímač echo lokátoru. Lokátor echa se čtyřmi senzory popsaný v tomto článku vyžaduje další dva ultrazvukové senzory.

Následující části byly získány z

• 1 pouze Arduino Uno R3 kompletní s USB kabelem
• 4 pouze ultrazvukové snímače HY-SRF05 nebo HC-SR04

Následující části byly získány lokálně:

• 1 pouze samčí arduino záhlaví proužek
• 4 pouze ženské arduino záhlaví proužky
• 2 pouze kusy hliníkového šrotu
• 2 pouze malé kousky dřeva
• 2 pouze malé šrouby
• 6 pouze stahovací pásky
• 12 pouze drátů potažených plastem (různé barvy) [1]

Poznámky

[1]

Celková délka vodičů by se měla rovnat požadované vzdálenosti mezi senzory plus malé množství pro pájení. Dráty se pak stočí dohromady a vytvoří kabel.

Krok 3: Teorie

Obvod navazuje na můj „Dual Sensor Echo Locator“. [1]

Lokátor echa se dvěma senzory

Fotografie 1 ukazuje „detekční oblast“pro výše uvedený lokalizátor ozvěny.

Rovnice pro tento senzor jsou uvedeny na fotografii 2.

Tento lokátor ozvěny „se dvěma senzory“funguje dobře, ale vyžaduje, aby byly oba senzory namontovány pod základní linii (tj. Je vyžadován posun), aby se předešlo velkým „mrtvým bodům“, které vznikají používáním převodníků s úzkým paprskem.

Co když ale takový offset není možný?

Lokátor echa se čtyřmi senzory

Napadlo mě, že tato „mrtvá místa“a „offset“by bylo možné eliminovat, pokud bychom čtyřnásobně zvýšili počet detekčních oblastí zdvojnásobením počtu senzorů, jak je znázorněno na fotografii 3.

Rychlé přepínání (multiplexování) mezi čtyřmi možnými kombinacemi senzorů efektivně vytváří rotující paprsek (foto 3). Celá oblast je pokryta a „offset“byl odstraněn.

Ještě lépe … lze použít stejné rovnice (foto 2)!

Teoreticky tento lokátor echa „čtyř senzorů“:

• dokáže detekovat až čtyři objekty. [2]
• nemá žádná „hluchá místa“
• nevyžaduje žádný offset

Výsledek

Tento koncept funguje, protože lze detekovat více objektů, ale malá „mrtvá místa“stále zůstávají, protože úzké šířky paprsků zcela neosvětlují cílovou oblast, když je offset nulový. [3]

Poznámky

[1]

Úplné vysvětlení a vzorce najdete na

[2]

Čtyři objekty předpokládají:

• šířka paprsku 45 stupňů.
• žádné „stínování“jednoho objektu druhým

[3]

Šest senzorů namontovaných v 30stupňových intervalech by mělo zcela eliminovat „mrtvá místa“

Krok 4: Konstrukce

Snímky:

• foto 1: montážní držáky
• foto 2: čelní pohled
• foto 3: pohled zezadu
• foto 4: pohled shora

Montážní držáky

Dva montážní držáky byly vyrobeny z hliníkového plechu o rozměru 18 metodou popsanou v mém instruktážním

Pomocí pily na kov nebo cínových nůžek proveďte řez 30 mm od jednoho okraje k linii ohybu 45 stupňů. Nyní „zabodujte“obě strany středové linie od pily k základně a potom „kroutte“nežádoucí částí, dokud se neuvolní.

Rozměry mých závorek jsou uvedeny na fotografii 1.

Zásuvky pro senzory

Zásuvky senzorů byly vyrobeny ze standardních zásuvkových hlavic Arduino.

Všechny nežádoucí kolíky byly vytaženy a plastem byl vyvrtán otvor o průměru 3 mm.

Při pájení spojů dávejte pozor, abyste nezkratovali vodiče k hliníkové konzole.

Odlehčení tahu

Malý kousek smršťovací bužírky na každém konci kabelu brání rozmotání vodičů.

Aby se zabránilo nežádoucímu pohybu kabelů, byly použity stahovací pásky.

Krok 5: Instalace softwaru

Nainstalujte následující kód v tomto pořadí:

Arduino IDE

Stáhněte a nainstalujte Arduino IDE (integrované vývojové prostředí) z https://www.arduino.cc/en/main/software, pokud ještě není nainstalováno.

Zpracování 3

Stáhněte si a nainstalujte Processing 3 z

Quad Sensor Echo Locator

Zkopírujte obsah přiloženého souboru „quad_sensor _echo_locator.ino“do „skici“Arduina, uložte a poté nahrajte do svého Arduino Uno R3.

Zavřete Ardino IDE, ale ponechte připojený USB kabel.

Displej se čtyřmi senzory

Zkopírujte obsah přiloženého souboru „quad_sensor_echo_locator.pde“do „skici“zpracování.

Nyní klikněte vlevo nahoře na tlačítko „Spustit“… na obrazovce by se měla zobrazit grafická obrazovka.

Odstraňování problémů

Pokud je potřeba změnit [číslo] přidružené k vašemu portu COM, zpracování si stěžuje, ale předtím to zobrazí seznam dostupných portů „COM“, každý s [číslem] v hranatých závorkách.

Jednoduše nahraďte [0] v následujícím řádku kódu jedním z těchto čísel:

myPort = new Serial (this, Serial.list () [0], Baud_rate);

Vyzkoušejte postupně … jeden z nich bude fungovat.

Krok 6: Testování

Připojte USB kabel Arduino k počítači a spusťte „dual_sensor_echo_locator.pde“kliknutím na tlačítko „vlevo nahoře“na vašem Processing 3 IDE (integrované vývojové prostředí).

Čísla oddělená čárkou by měla začít streamovat po obrazovce, jak ukazuje obrázek 1.

Poslední číslo je zóna… další dvě čísla jsou vzdálenosti snímače A1/A2 a snímače B1/B2.

Kdykoli je v cílové oblasti detekován objekt, na displeji se objeví červená (blikající) tečka. Další data se také objeví, jakmile senzory lokalizují předmět (foto 2).

Chybová zpráva při spuštění

Při spuštění se může zobrazit chybová zpráva.

Pokud ano, změňte [0] v řádku 85 fotografie 1 tak, aby odpovídal číslu přiřazenému k vašemu portu „COM“.

V závislosti na vašem systému může být uvedeno několik portů „COM“. Jedno z čísel bude fungovat.

Na fotografii 1 je číslo [0] spojeno s mým „COM4“.

Umístění senzorů

Umístěte senzory 100 cm od sebe s cílem 80 cm..100 cm vpředu.

Pomalu otáčejte oběma senzory směrem k diagonálně protějšímu rohu pomyslného 1 metru čtverečního.

Otáčením senzorů najdete polohu, kde se na grafickém displeji zobrazí blikající červená tečka (y).

Po zjištění objektu se zobrazí následující informace:

• zóna
• vzdálenost 1
• vzdálenost 2
• základní linie
• poloobvod
• plocha
• Souřadnice X
• Ycoordinate

snímky

Foto 1: Žádné objekty … všechny vzdálenosti spadají mimo oblast detekce.

Foto 2: V „Zóně 3“byl nalezen předmět

Kliknutím sem zobrazíte mé další pokyny.