Multiplexed Echo Locator: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Αυτό το διδακτικό περιγράφει πώς να φτιάξετε έναν εντοπιστή ηχώ "σάρωσης" χρησιμοποιώντας ένα Arduino και τέσσερις πολυπλεξικούς αισθητήρες υπερήχων. Δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη.

Η κατασκευή είναι απλή… το μόνο που χρειάζεστε είναι ένα κοφτερό μαχαίρι, δύο τρυπάνια, ένα κολλητήρι και ένα πριόνι.

Θεωρητικά, η θέση έως και τεσσάρων αντικειμένων μπορεί να είναι αιχμηρή. Στην πράξη το καλύτερο που έχω καταφέρει είναι τρία.

Το κύκλωμα και ο κώδικας είναι καθαρά πειραματικά και δημοσιεύονται με την ελπίδα ότι κάποιος θα τα βρει χρήσιμα.

Εικόνες

• Η φωτογραφία 1 δείχνει τον συναρμολογημένο εντοπιστή ηχώ.
• Το βίντεο δείχνει τον εντοπιστή ηχώ που καρφώνει την τοποθεσία με δύο αντικείμενα

Βήμα 1: Διάγραμμα καλωδίωσης

Η φωτογραφία 1 δείχνει το διάγραμμα καλωδίωσης για τον "εντοπιστή ηχώ τετραπλού αισθητήρα".

Οι αισθητήρες Β1 και Β2 καθίστανται "παθητικοί" τοποθετώντας πολλά στρώματα ταινίας κάλυψης πάνω από τους μετατροπείς μετάδοσης (Τ).

Αυτή η ταινία μπλοκάρει τον ήχο υπερήχων που διαφορετικά θα εκπέμπεται.

Βήμα 2: Λίστα μερών

Η φωτογραφία 1 δείχνει τα μέρη για τον εντοπιστή ηχώ με διπλό αισθητήρα. Ο εντοπιστής ηχώ τετραπλού αισθητήρα που περιγράφεται σε αυτό το άρθρο απαιτεί δύο επιπλέον αισθητήρες υπερήχων.

Τα ακόλουθα μέρη λήφθηκαν από τη διεύθυνση

• 1 μόνο Arduino Uno R3 πλήρες με καλώδιο USB
• 4 μόνο μετατροπείς υπερήχων HY-SRF05 ή HC-SR04

Τα ακόλουθα μέρη αποκτήθηκαν τοπικά:

• 1 μόνο αρσενική ταινία κεφαλίδας arduino
• 4 μόνο θηλυκές ταινίες κεφαλίδας arduino
• 2 μόνο κομμάτια θραύσματα αλουμινίου
• 2 μόνο μικρά κομμάτια ξύλου
• 2 μόνο μικρές βίδες
• 6 μόνο συνδετήρες καλωδίων
• 12 μόνο μήκη καλωδίου με πλαστική επίστρωση (διάφορα χρώματα) [1]

Σημειώσεις

[1]

Το συνολικό μήκος των καλωδίων πρέπει να ισούται με την επιθυμητή απόσταση μεταξύ των αισθητήρων συν μια μικρή ποσότητα για συγκόλληση. Τα σύρματα στη συνέχεια στρίβονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα καλώδιο.

Βήμα 3: Θεωρία

Το κύκλωμα βασίζεται στο "Dual Sensor Echo Locator". [1]

Διπλός αισθητήρας ηχώ εντοπισμού

Η φωτογραφία 1 δείχνει την "περιοχή ανίχνευσης" για τον παραπάνω εντοπισμό ηχώ.

Οι εξισώσεις για αυτόν τον αισθητήρα φαίνονται στη φωτογραφία 2.

Αυτός ο εντοπιστής ηχώ "διπλού αισθητήρα" λειτουργεί καλά, αλλά απαιτεί και οι δύο αισθητήρες να τοποθετηθούν κάτω από τη βασική γραμμή (δηλαδή απαιτείται μετατόπιση) για να αποφευχθούν μεγάλα "νεκρά σημεία" που προκύπτουν από τη χρήση μορφοτροπέων στενής δέσμης.

Τι γίνεται όμως αν μια τέτοια αντιστάθμιση δεν είναι δυνατή;

Εντοπιστής ηχώ τετραπλού αισθητήρα

Μου πέρασε από το μυαλό ότι αυτά τα «νεκρά σημεία» και τα «offset» θα μπορούσαν να εξαλειφθούν εάν τετραπλασιάσουμε τον αριθμό των περιοχών ανίχνευσης διπλασιάζοντας τον αριθμό των αισθητήρων όπως φαίνεται στη φωτογραφία 3.

Η γρήγορη εναλλαγή (πολυπλεξία) μεταξύ των τεσσάρων πιθανών συνδυασμών αισθητήρων δημιουργεί αποτελεσματικά μια περιστρεφόμενη δέσμη (φωτογραφία 3). Ολόκληρη η περιοχή καλύπτεται και το "offset" έχει εξαλειφθεί.

Ακόμα καλύτερα… μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ίδιες εξισώσεις (φωτογραφία 2)!

Θεωρητικά, αυτός ο εντοπιστής ηχώ «τετραπλού αισθητήρα»:

• μπορεί να ανιχνεύσει έως και τέσσερα αντικείμενα. [2]
• δεν έχει «νεκρά σημεία»
• δεν απαιτεί αντιστάθμιση

Αποτελέσματα

Η ιδέα λειτουργεί, καθώς μπορούν να ανιχνευθούν πολλά αντικείμενα, αλλά παραμένουν μικρά «νεκρά σημεία», καθώς τα στενά πλάτη της δέσμης δεν φωτίζουν πλήρως την περιοχή-στόχο όταν η μετατόπιση είναι μηδενική. [3]

Σημειώσεις

[1]

Ανατρέξτε στη διεύθυνση https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… για μια πλήρη εξήγηση και τύπους.

[2]

Τέσσερα αντικείμενα υποθέτουν:

• πλάτος δέσμης 45 μοίρες.
• καμία «σκίαση» ενός αντικειμένου από άλλο

[3]

Έξι αισθητήρες τοποθετημένοι σε διαστήματα 30 μοιρών θα πρέπει να εξαλείψουν εντελώς τα «νεκρά σημεία»

Βήμα 4: Κατασκευή

Εικόνες:

• φωτογραφία 1: αγκύλες τοποθέτησης
• φωτογραφία 2: μπροστινή όψη
• φωτογραφία 3: πίσω όψη
• φωτογραφία 4: κάτοψη

Βάσεις στήριξης

Δύο στηρίγματα στήριξης κατασκευάστηκαν από φύλλο αλουμινίου 18 μετρητών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο που περιγράφεται στο διδακτικό μου

Χρησιμοποιήστε ένα πριόνι ή μανταλάκια από κασσίτερο, για να κάνετε μια τομή 30 χιλιοστών από τη μία άκρη έως τη γραμμή διπλώματος 45 μοιρών. Τώρα "βαθμολογήστε" και τις δύο πλευρές της κεντρικής γραμμής από το κόψιμο του πριονιού στη βάση και στη συνέχεια "κουνήστε" το ανεπιθύμητο τμήμα μέχρι να απελευθερωθεί.

Οι διαστάσεις για τις αγκύλες μου φαίνονται στη φωτογραφία 1.

Υποδοχές αισθητήρα

Οι υποδοχές αισθητήρων έχουν διαμορφωθεί από τυπικές υποδοχές κεφαλίδας Arduino.

Όλες οι ανεπιθύμητες καρφίτσες έχουν τραβηχτεί έξω και μια τρύπα 3 χιλ. Διάτρητη στο πλαστικό.

Κατά τη συγκόλληση των συνδέσεων προσέξτε να μην βραχυκυκλώσετε τα καλώδια στο στήριγμα αλουμινίου.

Ανακούφιση από στέλεχος

Ένα μικρό κομμάτι σωλήνα συρρίκνωσης θερμότητας σε κάθε άκρο του καλωδίου εμποδίζει το ξετύλιγμα των καλωδίων.

Οι σύνδεσμοι καλωδίων έχουν χρησιμοποιηθεί για να αποτρέψουν την ανεπιθύμητη κίνηση του καλωδίου.

Βήμα 5: Εγκατάσταση λογισμικού

Εγκαταστήστε τον ακόλουθο κώδικα με αυτήν τη σειρά:

Arduino IDE

Κατεβάστε και εγκαταστήστε το Arduino IDE (ολοκληρωμένο περιβάλλον ανάπτυξης) από τη διεύθυνση https://www.arduino.cc/en/main/software εάν δεν είναι ήδη εγκατεστημένο.

Επεξεργασία 3

Κατεβάστε και εγκαταστήστε το Processing 3 από τη διεύθυνση

Quad Sensor Echo Locator

Αντιγράψτε το περιεχόμενο του συνημμένου αρχείου, "quad_sensor _echo_locator.ino", σε ένα "σκίτσο" του Arduino, αποθηκεύστε το και, στη συνέχεια, ανεβάστε το στο Arduino Uno R3.

Κλείστε το Ardino IDE αλλά αφήστε το καλώδιο USB συνδεδεμένο.

Οθόνη τετραπλού αισθητήρα

Αντιγράψτε τα περιεχόμενα του συνημμένου αρχείου, "quad_sensor_echo_locator.pde" σε ένα "Sketch" επεξεργασίας.

Τώρα κάντε κλικ στο επάνω αριστερό κουμπί "Εκτέλεση" … θα εμφανιστεί μια οθόνη γραφικών στην οθόνη σας.

Αντιμετώπιση προβλημάτων

Η επεξεργασία θα παραπονεθεί εάν ο [αριθμός] που σχετίζεται με τη θύρα COM σας πρέπει να αλλάξει, αλλά πριν το κάνετε αυτό θα εμφανίσει μια λίστα με τις διαθέσιμες θύρες "COM" η καθεμία με [αριθμό] σε αγκύλες.

Απλώς αντικαταστήστε το [0] στην ακόλουθη γραμμή κωδικού με έναν από αυτούς τους αριθμούς:

myPort = νέο Σειριακό (αυτό, Serial.list () [0], Baud_rate);

Δοκιμάστε το καθένα με τη σειρά του … ένα από αυτά θα λειτουργήσει.

Βήμα 6: Δοκιμή

Συνδέστε το καλώδιο USB Arduino στον υπολογιστή σας και εκτελέστε το "dual_sensor_echo_locator.pde" κάνοντας κλικ στο κουμπί "πάνω-αριστερά" στο Processing 3 IDE (ενσωματωμένο περιβάλλον ανάπτυξης).

Οι αριθμοί, χωρισμένοι με κόμμα θα πρέπει να αρχίσουν να μεταδίδονται στην οθόνη σας, όπως φαίνεται στη φωτογραφία 1.

Ο τελευταίος αριθμός είναι η ζώνη… οι άλλοι δύο αριθμοί είναι οι αποστάσεις αισθητήρα Α1/Α2 και αισθητήρας Β1/Β2.

Μια κόκκινη (αναβοσβήνει) κουκκίδα θα εμφανίζεται στην οθόνη κάθε φορά που ανιχνεύεται ένα αντικείμενο εντός της περιοχής στόχου. Επιπλέον δεδομένα θα εμφανιστούν μόλις οι αισθητήρες εντοπίσουν ένα αντικείμενο (φωτογραφία 2).

Μήνυμα σφάλματος κατά την εκκίνηση

Ενδέχεται να λάβετε ένα μήνυμα σφάλματος κατά την εκκίνηση.

Εάν ναι, αλλάξτε το [0] στη γραμμή 85 της φωτογραφίας 1 για να ταιριάζει με τον αριθμό που σχετίζεται με τη θύρα "COM".

Ανάλογα με το σύστημά σας, ενδέχεται να αναφέρονται αρκετές θύρες "COM". Ένας από τους αριθμούς θα λειτουργήσει.

Στη φωτογραφία 1 ο αριθμός [0] σχετίζεται με το "COM4" μου.

Τοποθέτηση των αισθητήρων σας

Τοποθετήστε τους αισθητήρες σας σε απόσταση 100 cm με το στόχο 80 cm..100 cm μπροστά.

Περιστρέψτε και τους δύο αισθητήρες αργά προς τη διαγώνια αντίθετη γωνία ενός φανταστικού τετραγώνου 1 μέτρου.

Καθώς περιστρέφετε τους αισθητήρες, θα βρείτε μια θέση όπου μια κόκκινη κουκκίδα που αναβοσβήνει εμφανίζεται στην οθόνη γραφικών.

Οι ακόλουθες πληροφορίες θα εμφανιστούν μόλις εντοπιστεί ένα αντικείμενο:

• ζώνη
• απόσταση 1
• απόσταση 2
• βασική γραμμή
• ημιπερίμετρο
• περιοχή
• Συντεταγμένη Χ
• Συντονίζω

Εικόνες

Φωτογραφία 1: Κανένα αντικείμενο… όλες οι αποστάσεις πέφτουν έξω στην περιοχή ανίχνευσης.

Φωτογραφία 2: Βρέθηκε ένα αντικείμενο στη "Ζώνη 3"

Κάντε κλικ εδώ για να δείτε τις άλλες οδηγίες μου.