HC -SR04 VS VL53L0X - Test 1 - Použití pro aplikace v robotických automobilech: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tento instruktážní návrh navrhuje jednoduchý (i když tak vědecký, jak je to jen možné) experimentální postup pro srovnání zhruba účinnosti dvou nejběžnějších senzorů vzdálenosti, které mají zcela odlišné fyzikální fungování. HC-SR04 používá ultrazvuk, což znamená zvukové (mechanické) vlny, a VL53L0X používá infračervené rádiové vlny, které jsou elektromagnetické velmi blízké (frekvenčně) optickému spektru.

Jaký je praktický dopad takového základního rozdílu?

Jak můžeme dospět k závěru, který senzor nejlépe vyhovuje našim potřebám?

Experimenty, které je třeba provést:

1. Porovnání přesnosti měření vzdálenosti. Stejný cíl, rovina cíle svisle na vzdálenost.
2. Srovnání citlivosti cílového materiálu. Stejná vzdálenost, rovina cíle svisle na vzdálenost.
3. Úhel cílové roviny k přímce porovnání vzdálenosti. Stejný cíl a vzdálenost.

Samozřejmě je třeba udělat mnohem více, ale s těmito experimenty může někdo zaujmout zajímavý pohled na hodnocení senzorů.

V posledním kroku je uveden kód pro obvod arduino, který umožňuje vyhodnocení.

Krok 1: Materiály a vybavení

1. dřevěná tyč 2cmX2cmX30cm, která slouží jako základna

2. kolík 60 cm dlouhý, 3 mm tlustý, rozřezaný na dva stejné kusy

   kolíky musí být pevně a svisle umístěny v tyči 27 cm od sebe (tato vzdálenost není ve skutečnosti důležitá, ale souvisí s našimi rozměry obvodu!)

3. čtyři různé druhy překážek o velikosti typické fotografie 15 cm x 10 cm

   1. tvrdý papír
   2. tvrdý papír - načervenalý
   3. plexisklo
   4. tvrdý papír pokrytý hliníkovou fólií
4. pro držitele překážek jsem vytvořil dvě tuby ze starých tužek, které se mohou otáčet kolem kolíků

pro obvod arduino:

1. arduino UNO
2. prkénko
3. propojovací kabely
4. jeden ultrazvukový senzor HC-SR04
5. jeden infračervený laserový senzor VL53L0X

Krok 2: Některé informace o senzorech…

Ultrazvukový snímač vzdálenosti HC-SR04

Starověké klasiky ekonomické robotiky, velmi levné, i když smrtelně citlivé v případě špatného připojení. Řekl bych (i když to není pro cíl tohoto pokynu relevantní) ne energetické pro energetický faktor!

Infračervený laserový senzor vzdálenosti VLX53L0X

Místo mechanických zvukových vln používá elektromagnetické vlny. V plánu, který tam dodávám, je špatné připojení, což znamená, že podle datového listu (a mých zkušeností!) By mělo být připojeno k 3,3 V namísto 5 V v diagramu.

K oběma senzorům dodávám datové listy.

Krok 3: Vliv zařízení na experiment

Před zahájením experimentů musíme zkontrolovat vliv našeho „spotřebiče“na naše výsledky. Abychom to udělali, vyzkoušíme některá měření bez našich experimentálních cílů. Takže když je kolíky necháme na pokoji, pokusíme se je „vidět“pomocí našich senzorů. Podle našich měření ve vzdálenosti 18 cm a vzdálenosti 30 cm od kolíků senzory poskytují irelevantní Výsledek. Zdá se tedy, že v našich nadcházejících experimentech nehrají žádnou roli.

Krok 4: Porovnání přesnosti vzdálenosti

Všimli jsme si, že v případě vzdáleností menších než 40 cm je přesnost infračerveného záření lepší, namísto delších vzdáleností, kde se zdá, že ultrazvuk funguje lépe.

Krok 5: Přesnost závislá na materiálu

Pro tento experiment jsem použil různě barevné terče z tvrdého papíru bez rozdílu ve výsledcích (u obou senzorů). Velký rozdíl, jak se očekávalo, byl u plexisklového transparentního terče a klasického terče z tvrdého papíru. Zdálo se, že plexisklo je pro infračervené záření neviditelné, místo ultrazvuku, na kterém nebyl žádný rozdíl. Abych to ukázal, předkládám fotografie experimentu spolu se souvisejícími měřeními. Tam, kde dominuje přesnost infračerveného senzoru, je konkurence v případě silně reflexního povrchu. To je tvrdý papír pokrytý hliníkovou fólií.

Krok 6: Porovnání přesnosti vzdálenosti související s úhlem

Podle mých měření je mnohem silnější závislost přesnosti na úhlu v případě ultrazvukového senzoru místo infračerveného senzoru. Nepřesnost ultrazvukového senzoru se zvětšením úhlu mnohem více zvyšuje.

Krok 7: Arduino kód pro hodnocení

Kód je co nejjednodušší. Cílem je ukázat na obrazovce počítače současně měření z obou senzorů, aby bylo možné je snadno porovnávat.

Bavte se!