Υπερηχητικό ραντάρ χρησιμοποιώντας Arduino Nano και Serial Plotter: 10 Βήματα

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-13 06:57

Σε αυτό το Instructable θα μάθουμε για τα βασικά μιας σερβο βιβλιοθήκης καθώς και για τη ρύθμιση του αισθητήρα υπερήχων και θα τον χρησιμοποιήσουμε ως ραντάρ. η έξοδος αυτού του έργου θα είναι ορατή στη σειριακή οθόνη plotter.

Προμήθειες

-Ardduino Nano.

-Breadboard.

-Κολλητικό όπλο.

-Καλώδια βραχυκυκλωτήρων.

-PC σε USB Arduino.

Βήμα 1: Συνδέστε το Arduino με το Sensor and Servo

ακολουθήστε το σχήμα σύνδεσης όπως περιγράφεται.

αισθητήρας υπερήχων

- ενεργοποίηση στο pin2 του Arduino

- ηχώ στο pin3 του arduino

- Vcc και Gnd έως 5v και Gnd αντίστοιχα

σερβο:

- καφέ σύρμα στη γείωση

- κόκκινο σύρμα σε vcc

- κίτρινο/πορτοκαλί σύρμα στον πείρο 9 (οι συνδέσεις που εμφανίζονται στο διάγραμμα κυκλώματος δεν είναι ίδιες με αυτές που περιγράφονται ακολουθήστε την περιγραφή για καλύτερο αποτέλεσμα)

Βήμα 2: Ρύθμιση του αισθητήρα

ζεστή κόλλα το σερβο σε ένα κομμάτι χαρτόνι.

το σερβο έρχεται με μια σειρά προσαρτήσεων στον άξονα.

συνδέστε το επίπεδο και το μεγάλο στον άξονα του κινητήρα και περιστρέψτε το εντελώς προς τη μία πλευρά.

μπορείτε να δείτε ότι το σερβο μπορεί να περιστραφεί μόνο μέχρι ένα όριο 180 μοιρών οποιαδήποτε κατεύθυνση.

Τώρα ρυθμίστε το εξάρτημα ανάλογα, ώστε να κάθεται τέλεια ευθεία στη γωνία 180 μοιρών.

στη συνέχεια κολλήστε θερμά τον αισθητήρα στο εξάρτημα όπως φαίνεται στο σχήμα.

ο σερβο πρέπει τώρα να μπορεί να περιστρέφει τον αισθητήρα από 0 έως 180 μοίρες.

Βήμα 3: Ρύθμιση του Arduino

όταν ολόκληρη η ρύθμιση μοιάζει με αυτή της εικόνας, συνδέστε το Arduino στον υπολογιστή και ξεκινήστε το Arduino IDE. υπάρχει μια βήμα προς βήμα επεξήγηση για κάθε μπλοκ κώδικα στα ακόλουθα βήματα.

Βήμα 4: Δήλωση των μεταβλητών

#include είναι η βιβλιοθήκη που απαιτείται για την αποτελεσματική λειτουργία του σερβοκινητήρα που απαιτεί σήμα pwm.

σκανδάλη, ηχώ, διάρκεια, απόσταση είναι ακέραιοι. Οι ακίδες της σκανδάλης και της ηχώ καθορίζονται αναλόγως.

δημιουργείται μια μεταβλητή "σερβο" για να απευθυνθεί στον κινητήρα που συνδέσαμε το Arduino μπορεί να υποστηρίξει πολλαπλά σερβίς εφόσον μπορεί να τους τροφοδοτήσει και έχει αρκετές από αυτές τις ακίδες ελέγχου.

Βήμα 5: Ρύθμιση και βρόχος

στη συνάρτηση void setup, δηλώστε τις λειτουργίες pin όπως στο σχήμα.

στη λειτουργία κενό βρόχο κλήση δύο άλλες συναρτήσεις, όπως αριστερά και δεξιά, αυτές οι λειτουργίες θα κατασκευαστούν αργότερα για να περιστρέψουν τον άξονα του κινητήρα.

ξεκινήστε επίσης τη σειριακή επικοινωνία μεταξύ του Arduino και του υπολογιστή με ρυθμό baud 9600 που είναι αρκετός για να υποστηρίξει την εφαρμογή μας.

Βήμα 6: Αριστερά και Δεξιά

ο μικρο σερβο μπορεί να περιστραφεί μεταξύ 0 και γωνίας 180 μοιρών.

για να επιτευχθεί αυτή η κίνηση πρέπει να δημιουργήσουμε μια συνάρτηση κίνησης σάρωσης.

αν και μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας μια μόνο συνάρτηση, αυτός είναι ένας άλλος τρόπος να το κάνουμε.

σε κάθε ένα από τα μπλοκ κώδικα που βρίσκουμε στον ακέραιο αριθμό "απόσταση" δίνεται η τιμή επιστροφής της συνάρτησης echoloop ().

αυτή η συνάρτηση υπολογίζει την απόσταση του αντικειμένου από τον αισθητήρα.

οι συναρτήσεις περιέχουν τους όρους serial.print () και serial.println ().

για να επιτύχουμε τον σειριακό σχεδιαστή να σχεδιάσει τις μεταβλητές πρέπει να τις εκτυπώσουμε σε αυτήν τη μορφή.

Serial.print (variable1);

Serial.print ("");

Serial.println (variable2);

στην περίπτωσή μας η μεταβλητή1 είναι η γωνία και η μεταβλητή2 είναι η απόσταση.

Βήμα 7: Υπολογισμός της απόστασης

ο αισθητήρας απαιτεί παλμό 10 μικροδευτερολέπτων για να στείλει το υπερηχητικό σήμα ηχητικής έντασης το οποίο στη συνέχεια θα πρέπει να αντανακλάται από το αντικείμενο και θα ληφθεί από τον δέκτη. όπως φαίνεται στην παράλειψη, ο κώδικας έχει σχεδιαστεί για αυτό ακριβώς.

Μόλις γίνει γνωστή η διάρκεια της αντανάκλασης, η απόσταση του αντικειμένου μπορεί να υπολογιστεί εύκολα.

Ο υπέρηχος κινείται επίσης με την ταχύτητα του ήχου στον αέρα 343m/s.

η υπολογιζόμενη απόσταση επιστρέφεται τώρα όπου και αν καλείται η συνάρτηση.

Βήμα 8: Ανεβάστε τον κωδικό και ξεκινήστε

Μόλις ο κώδικας επαληθευτεί και μεταφορτωθεί, απλώς τοποθετήστε μερικά αντικείμενα μπροστά από τον αισθητήρα και εκτελέστε τον.

θυμηθείτε τα αντικείμενα που τοποθέτησα

- ένα πολύμετρο στα αριστερά του αισθητήρα

- ένα μαύρο κουτί κοντά και μπροστά από τον αισθητήρα

- ένα μπλε κουτί στα δεξιά σε κάποια απόσταση

Βήμα 9: Ερμηνεία του Serial Plotter

ανοίξτε το σειριακό σχεδιαστή πηγαίνοντας στα εργαλεία.

το πιο πρόσφατο Arduino IDE έχει το σειριακό plotter, οπότε ενημερώστε το IDE.

στην πλοκή βρίσκουμε ένα μπλε τριγωνικό κύμα που είναι το διάγραμμα της γωνίας του σερβο.

το κόκκινο διάγραμμα είναι αυτό της απόστασης που υπολογίζεται από τον αισθητήρα.

όσο πιο κοντά το αντικείμενο τόσο χαμηλότερα πέφτει το κόκκινο σχέδιο.

όσο πιο μακριά το αντικείμενο τόσο υψηλότερο και λίγο ακανόνιστο γίνεται το κόκκινο σχέδιο.

μπορείτε να παρατηρήσετε τις τρεις μεγάλες καταθλίψεις στην πλοκή

- κοντά στους μηδενικούς βαθμούς στο μπλε σχέδιο - το πολύμετρο.

- στη μέση της ανοδικής κλίσης καθώς και της κλίσης προς τα κάτω - το μαύρο κουτί

- στην κορυφή του μπλε σχεδίου - μια μικρότερη κατάθλιψη επειδή το αντικείμενο είναι πιο μακριά - το μπλε κουτί τοποθετείται πολύ στη δεξιά πλευρά.

χρησιμοποιήστε το μπλε διάγραμμα ως σημείο αναφοράς της γωνίας που κυμαίνεται από 0 έως 180 μοίρες

η απόσταση των μετρημένων αντικειμένων κυμαίνεται από 2 έως 200 cm ανάλογα με την ευαισθησία του αντικειμένου.

Βήμα 10: Προφυλάξεις

μην τοποθετείτε αντικείμενα από ύφασμα. το ύφασμα διασκορπίζει τους υπερήχους και προκαλεί το έργο να χτυπήσει τιμές στην περιοχή των 2000cm.

είναι καλό για στερεά αντικείμενα.

βεβαιωθείτε ότι το ύψος του αντικειμένου είναι αρκετό για να υποκλαπεί στον παλμό υπερήχων.

ρυθμίστε την καθυστέρηση στη λειτουργία δεξιά (), αριστερά (), για να περιστρέψετε τον αισθητήρα γρηγορότερα.