Arduino Ultrasonic Mobile Sonar: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς να εξερευνήσετε το εσωτερικό της πυραμίδας; Η βαθιά σκοτεινή περιοχή του ωκεανού; Μια σπηλιά που μόλις ανακαλύφθηκε; Αυτά τα μέρη θεωρούνται μη ασφαλή για την είσοδο των ανδρών, επομένως απαιτείται ένα μη επανδρωμένο μηχάνημα για να κάνει τέτοιες εξερευνήσεις, όπως ρομπότ, κηφήνες κλπ. Συνήθως εξοπλισμένα με κάμερες, κάμερες υπερύθρων κ.λπ. απαιτεί κάποια ένταση φωτός και τα δεδομένα που λαμβάνονται είναι σχετικά μεγάλα. Ως εκ τούτου, το σύστημα σόναρ θεωρείται μια γενική εναλλακτική λύση.

Τώρα, μπορούμε να κατασκευάσουμε ένα τηλεκατευθυνόμενο όχημα ραντάρ σόναρ χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα υπερήχων. Αυτή η μέθοδος είναι φθηνή, σχετικά εύκολη στην απόκτηση των εξαρτημάτων και εύκολη στην κατασκευή, και το πιο σημαντικό, μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα το βασικό σύστημα προηγμένων οργάνων σάρωσης και χαρτογράφησης εναέριων.

Βήμα 1: Βασική θεωρία

Α. Σόναρ

Ο αισθητήρας υπερήχων HC-SR04 που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο είναι ικανός για σάρωση από 2cm έως 400cm. Συνδέουμε τον αισθητήρα σε σερβοκινητήρα για να δημιουργήσουμε ένα λειτουργικό σόναρ που γυρίζει. Ρυθμίζουμε το σερβο να γυρίζει για 0,1 δευτερόλεπτο και σταματάμε για άλλο 0,1 δευτερόλεπτο, ταυτόχρονα μέχρι να φτάσει τους 180 βαθμούς, και επαναλαμβάνουμε επιστρέφοντας στην αρχική του θέση και χρησιμοποιώντας το Arduino θα λαμβάνουμε την ανάγνωση του αισθητήρα τη στιγμή που σταματάει το σερβο. Συνδυάζοντας τα δεδομένα, σκιαγραφούμε ένα γράφημα των μετρήσεων απόστασης για ακτίνα 400 cm σε εύρος 180 μοιρών.

Β. Επιταχυνσιόμετρο

Ο αισθητήρας επιταχυνσιόμετρου MPU-6050 χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ποσότητας των επιταχύνσεων γύρω από τον άξονα x, y και z. Από την αλλαγή των μετρήσεων με ρυθμό μεταβολής 0,3 δευτερόλεπτα λαμβάνουμε μετατοπίσεις γύρω από αυτόν τον άξονα, οι οποίες μπορούν να συνδυαστούν με δεδομένα σόναρ για να εντοπιστεί με ακρίβεια η θέση κάθε σάρωσης. Τα δεδομένα μπορούν να προβληθούν από τη σειριακή οθόνη στο Arduino IDE.

C. RC 2WD Αυτοκίνητο

Η μονάδα χρησιμοποιεί 2 κινητήρες DC οι οποίοι ελέγχονται από τον οδηγό κινητήρα L298N. Βασικά η κίνηση ελέγχεται από την ταχύτητα περιστροφής (μεταξύ υψηλών και χαμηλών) κάθε κινητήρα και την κατεύθυνσή του. Στον κώδικα, τα χειριστήρια κίνησης (εμπρός, πίσω, αριστερά, δεξιά) μετατρέπονται σε εντολές για τον έλεγχο της ταχύτητας και της κατεύθυνσης κάθε κινητήρα, και στη συνέχεια μεταδίδονται μέσω του οδηγού κινητήρα που ελέγχει τους κινητήρες. Η μονάδα Bluetooth HC-06 χρησιμοποιείται για την παροχή ασύρματης σύνδεσης μεταξύ του Arduino και οποιασδήποτε συσκευής που βασίζεται σε Android. Αφού συνδεθεί η μονάδα με τον πείρο εκπομπής και λήψης, συνδέεται με τη συσκευή. Ο χρήστης μπορεί να εγκαταστήσει οποιαδήποτε εφαρμογή ελέγχου Bluetooth και να ρυθμίσει 5 βασικά κουμπιά και να εκχωρήσει απλές εντολές (l, r, f, b και s) στο κουμπί μόλις πραγματοποιηθεί η σύνδεση. (ο προεπιλεγμένος κωδικός σύζευξης είναι 0000) Στη συνέχεια, το κύκλωμα ελέγχου τελειώνει.

Δ. Σύνδεση με υπολογιστή και αποτέλεσμα δεδομένων

Τα δεδομένα που λαμβάνονται πρέπει να διαβιβάζονται στον υπολογιστή για να διαβαστούν από το Arduino και το MATLAB για επεξεργασία. Η κατάλληλη μέθοδος θα ήταν η δημιουργία ασύρματης σύνδεσης χρησιμοποιώντας μια μονάδα wifi όπως το ESP8266. Η μονάδα δημιουργεί ένα ασύρματο δίκτυο και ο υπολογιστής καλείται να συνδεθεί σε αυτό και να διαβάσει τη θύρα ασύρματης σύνδεσης για να διαβάσει τα δεδομένα. Σε αυτήν την περίπτωση, εξακολουθούμε να χρησιμοποιούμε καλώδιο δεδομένων USB για σύνδεση με υπολογιστή για πρωτότυπο.

Βήμα 2: Μέρη και εξαρτήματα

Βήμα 3: Συναρμολόγηση και καλωδίωση

1. Συνδέστε τον αισθητήρα υπερήχων στη μίνι σανίδα ψύξης και συνδέστε το μίνι ψωμί στο φτερό του σερβο. Το σερβο πρέπει να στερεωθεί στο μπροστινό μέρος του κιτ αυτοκινήτου.

2. Συναρμολόγηση του κιτ αυτοκινήτου ακολουθώντας τις οδηγίες που περιλαμβάνονται.

3. Η υπόλοιπη θέση των εξαρτημάτων μπορεί να διευθετηθεί ελεύθερα ανάλογα με τη διάταξη καλωδίωσης.

4. Καλωδίωση:

Α. Ισχύς:

Εκτός από τον οδηγό μοτέρ L298N, τα υπόλοιπα εξαρτήματα απαιτούν μόνο είσοδο ισχύος 5V που μπορεί να ληφθεί από τη θύρα εξόδου 5V του Arduino, ενώ το GND συνδέεται με τη θύρα GND του Arduino, επομένως η ισχύς και το GND μπορούν να ευθυγραμμιστούν στο breadboard. Για το Arduino, η ισχύς λαμβάνεται από το καλώδιο USB, είτε συνδεδεμένο σε υπολογιστή είτε σε powerbank.

B. Υπερηχητικός αισθητήρας HC-SR04

Trigger Pin - 7

Echo Pin - 4

C. SG-90 Servo

Καρφίτσα ελέγχου - 13

Δ. Μονάδα Bluetooth HC-06

Rx Pin - 12

Tx Pin - 11

*Εντολές Bluetooth:

Μπροστά - 'f'

Πίσω - 'b'

Αριστερά - 'l'

Δεξιά - 'r'

Σταματήστε κάθε κίνηση - s

Ε. Επιταχυνσιόμετρο MPU-6050

SCL Pin - Αναλογικό 5

Καρφίτσα SDA - Αναλογική 4

INT Pin - 2

F. L298N Πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα

Vcc - Μπαταρία 9V & έξοδος Arduino 5V

GND - Οποιαδήποτε μπαταρία GND & 9V

+5 - Είσοδος Arduino VIN

INA - 5

INB - 6

INC - 9

IND - 10

OUTA - Δεξί κινητήρας DC -

OUTB - Δεξιά DC Motor +

OUTC - Αριστερό μοτέρ DC -

OUTD - Αριστερό DC Motor +

ENA - Πρόγραμμα οδήγησης 5V (Διακόπτης κυκλώματος)

ENB - Πρόγραμμα οδήγησης 5V (Διακόπτης κυκλώματος)

Βήμα 4: Κωδικός Arduino

Συντελεστές στους δημιουργούς των πρωτότυπων κωδικών που περιλαμβάνονται στο αρχείο και Satyavrat

www.instructables.com/id/Ultrasonic-Mapmake…

Βήμα 5: Κώδικας MATLAB

Αλλάξτε τη θύρα COM ανάλογα με τη θύρα που χρησιμοποιείτε.

Ο κωδικός θα λάβει τα δεδομένα που μεταδίδονται από το Arduino μέσω της θύρας. Μόλις εκτελεστεί, συλλέγει τα δεδομένα συχνά ακολουθώντας την ποσότητα των σάρωσης που εκτελεί το σόναρ. Ο τρέχων κώδικας MATLAB πρέπει να διακοπεί για να ληφθούν δεδομένα με τη μορφή γραφικών γραφημάτων ενός τόξου. Η απόσταση από το κέντρο στο γράφημα είναι η απόσταση που μετράται από το σόναρ.

Βήμα 6: Αποτέλεσμα

Βήμα 7: Συμπέρασμα

Για χρήση ακριβείας, αυτό το έργο δεν είναι καθόλου τέλειο, επομένως ακατάλληλο για επαγγελματικές εργασίες μέτρησης. Αλλά αυτό είναι ένα καλό έργο DIY για τους εξερευνητές να γνωρίσουν τα σόναρ και τα έργα Arduino.