İkiqat Sensorlu Echo Lokator: 7 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bu təlimat bir Arduino, iki ultrasəs sensoru və Heronun üçbucaq formulundan istifadə edərək bir obyektin yerini necə təyin edəcəyinizi izah edir. Hərəkətli hissələr yoxdur.

Heron düsturu, hər tərəfinin məlum olduğu hər hansı bir üçbucağın sahəsini hesablamağa imkan verir. Üçbucağın sahəsini bildikdən sonra, trigonometriya və Pifaqordan istifadə edərək tək bir cismin mövqeyini (məlum bazaya nisbətən) hesablaya bilərsiniz.

Dəqiqlik əladır. Ümumi olaraq mövcud olan HC-SR04 və ya HY-SRF05 ultrasəs sensorlarından istifadə edərək böyük aşkarlama sahələri mümkündür.

Tikinti sadədir … sizə lazım olan tək şey iti bıçaq, iki matkap, bir lehimləmə dəmiri və ağac mişarıdır.

Şəkillər

• Video klip cihazın işlək vəziyyətdə olduğunu göstərir.
• Şəkil 1, yığılmış "echo lokatoru" göstərir
• Şəkil 2 tipik bir ekranı göstərir. Obyekt qırmızı (yanıb -sönən) nöqtədir.
• Şəkil 3, video test quruluşunu göstərir. Algılama sahəsini səslə tamamilə "işıqlandırmaq" üçün iki HY-SRF05 ultrasəs sensorunu təməl xəttdən 50 sm aşağıda yerləşdirmək lazım idi.

Addım 1: Bağlama Şeması

Şəkil 1 -də "ikili sensorlu əks -sədaqət" üçün naqillərin diaqramı göstərilir.

Sensor B, ötürücü (T) çeviricinin üzərinə bir neçə təbəqə maskeləmə lenti qoyaraq "passiv" hala gətirilir. Bu lent, əks halda yayılacaq ultrasəs səsini bloklayır.

Addım 2: Parça siyahısı

Şəkil 1 -də göstərildiyi kimi, bu layihəni tamamlamaq üçün çox az hissə lazımdır:

Aşağıdakı hissələr https://www.aliexpress.com/ saytından əldə edilmişdir:

• USB kabel ilə tamamlanan yalnız 1 Arduino Uno R3
• Yalnız 2 HY-SRF05 və ya HC-SR04, ultrasəs çeviriciləri

Aşağıdakı hissələr yerli olaraq alındı:

• 1 yalnız kişi arduino başlıq zolağı
• Yalnız 2 qadın arduino başlıq zolağı
• Alüminiumdan yalnız 2 ədəd
• 2 kiçik ağac parçası
• Yalnız 2 kiçik vida
• 3 yalnız kabel bağları
• Yalnız 4 uzunluqda plastik örtüklü tel (müxtəlif rənglər) [1]

Qeyd

[1]

Hər bir telin ümumi uzunluğu, sensorlar arasındakı istədiyiniz məsafəyə və lehimləmə üçün kiçik bir məbləğə bərabər olmalıdır. Sonra tellər bir -birinə bükülür və bir kabel meydana gətirir.

Addım 3: nəzəriyyə

Şüa Nümunələri

Şəkil 1, A və B çeviriciləri üçün üst -üstə düşən şüa nümunələrini göstərir.

Sensor A, "qırmızı sahədəki" hər hansı bir obyektdən əks -səda alacaq.

Sensor B yalnız cisim "ləkəli bölgədə" olarsa əks -səda alacaq. Bu sahənin xaricində bir cismin koordinatını təyin etmək mümkün deyil. [1]

Sensorlar geniş məsafədə yerləşərsə, böyük "ləçəkli" aşkarlama sahələri mümkündür.

Hesablamalar

Şəkil 2 -yə istinadən:

İstənilən üçbucağın sahəsi düsturla hesablana bilər:

sahə = baza*hündürlük/2 ……………………………………………………………. (1)

Tənliyi (1) yenidən düzəltmək bizə hündürlüyü (Y koordinatı) verir:

hündürlük = sahə*2/baza ……………………………………………………………. (2)

İndiyə qədər bu qədər yaxşıdır … amma ərazini necə hesablayırıq?

Cavab, iki ultrasəs ötürücüsünü bir -birindən uzaq məsafədə (baza) yerləşdirmək və hər bir sensorun ultrasəsdən istifadə edərək obyektdən olan məsafəni ölçməkdir.

Şəkil 2 bunun necə mümkün olduğunu göstərir.

A çeviricisi cismdən bütün istiqamətlərə sıçrayan bir nəbz göndərir. Bu nəbz həm A çeviricisi, həm də B çeviricisi tərəfindən eşidilir. B çeviricisindən nəbz göndərilmir… yalnız dinləyir.

A çeviriciyə qayıdış yolu qırmızı rəngdə göstərilmişdir. İkiyə bölündükdə və səsin sürəti nəzərə alındıqda "d1" məsafəsini düsturdan hesablaya bilərik: [2]

d1 (sm) = zaman (mikrosaniyələr)/59 ………………………………………………

B çeviriciyə gedən yol mavi rəngdə göstərilmişdir. Bu yol uzunluğundan "d1" məsafəsini çıxarsaq, "d2" məsafəsini alarıq. "D2" hesablamaq üçün düstur belədir: [3]

d2 (sm) = vaxt (mikrosaniyələr/29.5 - d1 …………………………………. (4)

İndi ABC üçbucağının hər üç tərəfinin uzunluğuna sahibik… "Heron" a daxil olun

Heron formulu

Heronun düsturu, üçbucağın üç tərəfinin hər birini əlavə edərək nəticəni ikiyə böldüyünüz "yarı perimetr" adlanan bir şeydən istifadə edir:

s = (a+b+c)/2 ………………………………………………………………………. (5)

İndi sahə aşağıdakı düsturla hesablana bilər:

sahə = sqrt (s*(s-a)*(s-b)*(s-c)) …………………………………………………. (6)

Sahəni bildikdən sonra yuxarıdakı (2) tənlikdən hündürlüyü (Y koordinatı) hesablaya bilərik.

Pifaqor

X-koordinatı indi düzbucaqlı üçbucaq yaratmaq üçün üçbucağın zirvəsindən bazaya doğru düşərək hesablana bilər. X koordinatı indi Pifaqor istifadə edərək hesablana bilər:

c1 = kvadrat (b2 - h2) ………………………………………………………………………………… (7)

Qeydlər

[1]

Sensorları təməl xəttin altına yerləşdirərək hədəf sahəsi səslə tamamilə "işıqlandırıla" bilər.

[2]

Sabit üçün 59 -un dəyəri aşağıdakı kimidir:

Səsin sürəti təxminən 340m/S -dir, bu 0.034cm/uS (santimetr/mikrosaniyə).

0.034cm/uS -in qarşılığı 29.412uS/sm -dir ki, geri dönmə yolunu təmin etmək üçün 2 -yə vurulduqda yuvarlaqlaşdırıldıqda 58.824 və ya 59 -a bərabərdir.

Bu dəyər hava istiliyini, rütubəti və təzyiqi nəzərə almaqla yuxarı/aşağı tənzimlənə bilər.

[3]

Sabit üçün 29.5 dəyəri aşağıdakı kimi alınır:

Dönüş yolu yoxdur, buna görə yuxarıdakı [2] istifadə olunan dəyərin yarısı olan 29.5 istifadə edirik.

Addım 4: Tikinti

Montaj mötərizələri

Təlimat verdiyim

Mötərizələrimin ölçüləri şəkil 1 -də göstərilmişdir.

"Başlanğıc" işarəsi olan iki deşik, hər bir sensora bir tel bağlamaq üçündür. Asanlıqla qurmaq üçün ipi lazımi aralığa bağlayın.

Sensor yuvaları

Sensor yuvaları (şəkil 2) standart Arduino başlıq prizlərindən hazırlanmışdır.

Bütün lazımsız sancaqlar çıxarıldı və plastikdən 3 mm -lik bir delik açıldı.

Bağlantıları lehimləyərkən telləri alüminium mötərizəyə bağlamayın.

Gərginlik relyefləri

Kabelin hər bir ucundakı kiçik bir istilik büzücü boru, tellərin açılmasının qarşısını alır.

İstenmeyen kabel hərəkətinin qarşısını almaq üçün kabel bağları istifadə edilmişdir.

Addım 5: Proqramın Quraşdırılması

Bu qaydada aşağıdakı kodu quraşdırın:

Arduino IDE

Arduino IDE -ni (inteqrasiya edilmiş inkişaf mühiti) https://www.arduino.cc/en/main/software -dən yükləməyib quraşdırın.

Qenerasiya 3

Processing 3 -ü https://processing.org/download/ saytından yükləyin və quraşdırın

Arduino eskiz

Əlavə edilmiş "dual_sensor _echo_locator.ino" faylının məzmununu Arduino "eskizinə" kopyalayın, qeyd edin və sonra Arduino Uno R3 -ə yükləyin.

Ardino IDE -ni bağlayın, ancaq USB kabelini bağlı qoyun.

Eskizin İşlənməsi

Əlavə edilmiş "dual_sensor_echo_locator.pde" faylının məzmununu İşləmə "Sketch" ə kopyalayın.

İndi sol üstdəki "Çalış" düyməsini basın … ekranda bir qrafik ekranı görünməlidir.

Addım 6: Test

Arduino USB kabelini kompüterinizə qoşun

Processing 3 IDE (inteqrasiya edilmiş inkişaf mühiti) üzərindəki "sol üst" işləmə düyməsini basaraq "dual_sensor_echo_locator.pde" işləyin.

Vergüllə ayrılmış nömrələr, şəkil 1 -də göstərildiyi kimi ekranınızın aşağı axınına başlamalıdır.

Başlanğıcda səhv mesajı

Başlanğıcda bir səhv mesajı ala bilərsiniz.

Əgər belədirsə, şəkil 1 -in 88 -ci sətrindəki [0] işarəsini "COM" portunuzla əlaqəli nömrəyə uyğun olaraq dəyişdirin.

Sisteminizdən asılı olaraq bir neçə "COM" portu verilə bilər. Nömrələrdən biri işləyəcək.

Şəkil 1 -də [0] rəqəmi mənim "COM4" ilə əlaqələndirilir.

Sensorlarınızı yerləşdirin

Sensorlarınızı bir -birindən 100 sm aralıda, obyektin qarşısında 100 sm məsafədə yerləşdirin.

Hər iki sensoru yavaş -yavaş xəyali 1 metrlik kvadratın diaqonal olaraq əks küncünə doğru çevirin.

Sensorları döndərərkən, qrafik ekranında yanıb -sönən qırmızı nöqtənin göründüyü bir mövqe tapacaqsınız.

Sensorlar obyektinizi tapdıqdan sonra əlavə məlumatlar da görünəcək (şəkil 2):

• məsafə1
• məsafə 2
• ilkin
• ofset
• yarı perimetri
• sahə
• X koordinatı
• Y koordinasiya edin

Addım 7: göstərin

Ekran 3 -cü İşləmə üsulu ilə yazılıb … 100 sm əsas xətt göstərilir.

Əsas xəttin dəyişdirilməsi

Başlanğıc xəttimizi 100 sm -dən 200 sm -ə dəyişək:

"Float Baseline = 100;" dəyişdirin İşləmə başlığında "float Baseline = 200;"

"Draw_grid ()" İşləmə rutinindəki "50" və "100" etiketlərini "100" və "200" oxumaq üçün dəyişdirin.

Ofsetin dəyişdirilməsi

Sensorları baza xəttinin altına yerləşdirsək daha böyük hədəf sahələri izlənilə bilər.

Bunu etməyi seçsəniz, İşləmə başlığındakı "Ofset" dəyişən dəyişdirilməlidir.

Digər təlimatlarımı görmək üçün bura vurun.