Ultrazvukový vyhledávač dosahu s Arduino a LCD: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Mnoho lidí vytvořilo instruktáž o tom, jak používat Arduino Uno s ultrazvukovým senzorem a někdy také s LCD obrazovkou. Vždy jsem však zjistil, že tyto další pokyny často přeskakují kroky, které nejsou pro začátečníky zřejmé. V důsledku toho jsem se pokusil vytvořit tutoriál, který bude obsahovat všechny možné detaily, aby se z něj ostatní začátečníci, doufejme, mohli poučit.

Nejprve jsem použil Arduino UNO, ale zjistil jsem, že je pro tento účel trochu velký. Poté jsem prozkoumal Arduino Nano. Tato malá deska nabízí téměř vše, co dělá UNO, ale s mnohem menším půdorysem. S určitým manévrováním jsem to dostal tak, aby se vešel na stejný prkénko jako LCD, ultrazvukový senzor a různé dráty, odpory a potenciometr.

Výsledná konstrukce je zcela funkční a je dobrým odrazovým můstkem pro trvalejší nastavení. Rozhodl jsem se vytvořit svůj první Instructable, abych zdokumentoval tento proces a doufejme, že pomůžu ostatním, kteří chtějí udělat totéž. Kdykoli to bylo možné, uvedl jsem, odkud jsem získal své informace, a také jsem se pokusil do skici vložit co nejvíce podpůrné dokumentace, aby každý, kdo ji čte, porozuměl tomu, co se děje.

Krok 1: Díly, které budete potřebovat

Potřebných dílů je jen hrstka a naštěstí jsou velmi levné.

1 - Breadboard v plné velikosti (830 pinů)

1 - Arduino Nano (s kolíkovými hlavičkami nainstalovanými na obou stranách)

1 - Ultrazvukový senzor HC -SRO4

1 - 16x2 LCD displej (s nainstalovaným jediným záhlavím). POZNÁMKA: nepotřebujete dražší I2C verzi tohoto modulu. Můžeme pracovat přímo se 16kolíkovou „základní“jednotkou

Potenciometr 1 - 10 K.

1 - Předřadný odpor pro použití s LED podsvícením pro 16x2 (normálně 100 Ohm - 220 Ohm, našel jsem 48 Ohm odpor, který mi nejlépe fungoval)

Rezistor omezující zatížení 1 -1K Ohm -pro použití s HC -SR04

Dráty na prkénko různých délek a barev.

VOLITELNĚ - napájení Breadboardu - napájecí modul, který se připojuje přímo k prkénku, což vám umožní být přenosnější místo toho, abyste zůstali připoutaní k počítači nebo napájení systému přes Arduino Nano.

1 - PC/ Laptop pro programování vašeho Arduino Nano - Poznámka Můžete také potřebovat ovladače CH340, aby se váš počítač s Windows mohl správně připojit k Arduino Nano. Stáhněte si ovladače ZDE

1 - Integrované vývojové prostředí Arduino (IDE) - Stáhněte si IDE ZDE

Krok 2: Nainstalujte IDE a poté ovladače CH340

Pokud ještě nemáte nainstalované ovladače IDE nebo CH340, pokračujte tímto krokem

1) Stáhněte si IDE ZDE.

2) Podrobný návod, jak nainstalovat IDE, najdete na webu Arduino ZDE

3) Stáhněte si sériové ovladače CH340 ZDE.

4) Podrobný návod, jak nainstalovat ovladače, najdete ZDE.

Vaše softwarové prostředí je nyní aktuální

Krok 3: Umístění součástí

Dokonce i prkénko plné velikosti má na sobě jen omezený prostor a tento projekt to bere na hranici svých možností.

1) Pokud používáte napájecí zdroj na prkénko, připojte jej nejprve na nejvíce kolících na vašem prkénku

2) Nainstalujte Arduino Nano tak, aby port USB směřoval doprava

3) Namontujte LCD displej na „horní část“prkénka (viz obrázky)

4) Nainstalujte HC-SR04 a potenciometr. Ponechte místo pro dráty a odpory, které budou vyžadovat.

5) Na základě Fritzingova diagramu připojte všechny vodiče na desce. Všimněte si také umístění 2 rezistorů na desce. - V případě zájmu jsem přidal soubor Fritzing FZZ, který si můžete stáhnout.

6) Pokud NEPOUŽÍVÁTE napájecí zdroj Breadboard, ujistěte se, že máte propojky vedené ze země a +V linku na „spodní části“desky, která běží na odpovídající čáry na „vrcholu“, abyste zajistili, že vše bude uzemněno a napájen.

Pro tuto konfiguraci jsem se pokusil udržet piny z LCD a piny na Arduinu v pořadí, aby byly věci co nejjednodušší (D7-D4 na LCD se připojuje k D7-D4 na Nano). To mi také umožnilo použít velmi čisté schéma pro ukázání zapojení.

Zatímco mnoho stránek požaduje 220 ohmový odpor k ochraně podsvícení LCD na displeji 2x20, zjistil jsem, že je to v mém případě příliš vysoké. Zkoušel jsem několik postupně menších hodnot, dokud jsem nenašel tu, která mi dobře fungovala. V tomto případě to funguje na odpor 48 ohmů (to je to, co ukazuje jako na mém ohmmetru). Měli byste začít s 220 ohmy a snižovat pouze tehdy, není -li LCD dostatečně jasný.

Potenciometr slouží k nastavení kontrastu na LCD displeji, takže možná budete muset pomocí malého šroubováku vnitřní zásuvku otočit do polohy, která vám nejlépe vyhovuje.

Krok 4: Skica Arduino

Jako inspiraci pro svou skicu jsem použil několik zdrojů, ale všechny vyžadovaly významnou úpravu. Také jsem se pokusil kód plně komentovat, aby bylo jasné, proč je každý krok proveden tak, jak je. Věřím, že komentáře převyšují skutečně kódující pokyny o slušné procento !!!

Nejzajímavější část této skici se pro mě točí kolem ultrazvukového senzoru. HC-SR04 je velmi levný (méně než 1 americký nebo kanadský dolar na Ali Express). Je také docela přesný pro tento typ projektu.

Na senzoru jsou 2 kulatá „oči“, ale každé má jiný účel. Jeden je vysílač zvuku a druhý je přijímač. Když je kolík TRIG nastaven na HIGH, je vyslán impuls. Pin ECHO vrátí hodnotu v milisekundách, což je celkové zpoždění mezi odesláním impulsu a přijetím. Ve skriptu existuje několik jednoduchých vzorců, které vám pomohou převést milisekundy na centimetry nebo palce. Pamatujte, že vrácený čas je třeba zkrátit na polovinu, protože pulz jde k objektu a pak se NÁVRATÍ, přičemž vzdálenost urazí dvakrát.

Pro více podrobností o tom, jak funguje ultrazvukový senzor, vřele doporučuji návod Dejana Nedelkovského na Howtomechatronics. Má vynikající video a schémata vysvětlující koncept mnohem lépe, než jsem mohl!

POZNÁMKA: Rychlost zvuku není konstantní. Liší se v závislosti na teplotě a tlaku. Velmi zajímavé rozšíření tohoto projektu by přidalo teplotní a tlakové čidlo pro kompenzaci „driftu“. Jako výchozí bod jsem dal několik vzorků pro alternativní teploty, pokud chcete udělat další krok!

S těmito hodnotami přišel internetový zdroj, který věnoval výzkumu těchto senzorů spoustu času. Doporučuji kanál You Tube Andrease Spiesse pro řadu zajímavých videí. Z jedné z nich jsem vytáhl tyto hodnoty.

// 340 M/s je rychlost zvuku při 15 ° C (0,034 CM/s) // 331,5 M/s je rychlost zvuku při 0 ° C (0,0331,5 CM/s)

// 343 M/Sec je rychlost zvuku při 20 ° C (0,0343 CM/s)

// 346 M/s je rychlost zvuku při 25 ° C (0,0346 cm/s)

LCD displej je trochu výzva, už jen proto, že k ovládání vyžaduje tolik pinů (6!). Stinná stránka je, že tato základní verze LCD je také velmi levná. Snadno ho najdu na Aliexpressu za méně než 2 kanadské dolary.

Naštěstí, jakmile to máte zapojené, ovládání je velmi přímočaré. Vymažte to, poté nastavte, kam chcete text odeslat, poté vydejte řadu příkazů LCD. PRINT, aby se text a čísla přenesly na obrazovku. Na Vasco Ferraz jsem našel skvělý návod na vascoferraz.com. Změnil jsem jeho rozložení pinů, aby bylo jasnější pro začátečníka (jako jsem já!).

Krok 5: Závěr

Nepředstírám, že jsem elektrotechnik nebo profesionální kodér. (Původně jsem se naučil programovat v 70. letech!). Z tohoto důvodu považuji celý prostor Arduina za nesmírně osvobozující. Já, jen se základními znalostmi, mohu začít smysluplnými experimenty. Vytváření věcí, které skutečně fungují a ukazují dostatečnou užitečnost ze skutečného světa, že i moje žena říká „Super!“.

Jak to všichni děláme, používám zdroje, které mám k dispozici z internetu, abych se naučil, jak věci dělat, a poté je propojím, abych, doufejme, vytvořil něco užitečného. Udělal jsem vše, co je v mých silách, abych připsal tyto zdroje v rámci tohoto textu a ve svém náčrtu.

Po cestě věřím, že mohu pomoci ostatním, kteří také začínají svou cestu učení. Doufám, že to považujete za užitečný návod a uvítám jakékoli komentáře nebo dotazy, které byste mohli mít.