Multipleksowany lokalizator echa: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Ta instrukcja opisuje, jak wykonać „skanujący” lokalizator echa za pomocą Arduino i czterech multipleksowanych czujników ultradźwiękowych. Brak ruchomych części.

Konstrukcja jest prosta… wystarczy ostry nóż, dwie wiertarki, lutownica i piła do metalu.

Teoretycznie można wskazać lokalizację do czterech obiektów. W praktyce najlepiej poradziłem sobie z trzema.

Obwód i kod są czysto eksperymentalne i są publikowane w nadziei, że ktoś uzna je za przydatne.

Obrazy

• Zdjęcie 1 przedstawia zmontowany lokalizator echa.
• Film pokazuje lokalizator echa wskazujący lokalizację dwóch obiektów

Krok 1: Schemat połączeń

Zdjęcie 1 przedstawia schemat połączeń „poczwórnego lokalizatora echa”.

Czujniki B1 i B2 stają się „pasywne” poprzez umieszczenie kilku warstw taśmy maskującej na przetwornikach transmisyjnych (T).

Ta taśma blokuje dźwięk ultradźwiękowy, który w innym przypadku byłby emitowany.

Krok 2: Lista części

Zdjęcie 1 pokazuje części do mojego dwuczujnikowego lokalizatora echa. Opisany w tym artykule czteroczujnikowy lokalizator echa wymaga dodatkowych dwóch czujników ultradźwiękowych.

Następujące części uzyskano z

• 1 tylko Arduino Uno R3 w komplecie z kablem USB
• 4 tylko HY-SRF05 lub HC-SR04, przetworniki ultradźwiękowe

Lokalnie pozyskano następujące części:

• 1 tylko męski pasek nagłówka arduino
• 4 tylko żeńskie paski nagłówka arduino
• 2 tylko kawałki złomu aluminium
• 2 tylko małe kawałki drewna
• 2 tylko małe śruby
• 6 tylko opaski kablowe
• 12 tylko odcinków drutu powlekanego tworzywem sztucznym (różne kolory) [1]

Uwagi

[1]

Całkowita długość przewodów powinna być równa żądanej odległości między czujnikami plus niewielka ilość do lutowania. Druty są następnie skręcane razem, tworząc kabel.

Krok 3: Teoria

Obwód opiera się na moim „Dual Sensor Echo Locator”. [1]

Lokalizator echa z dwoma czujnikami

Zdjęcie 1 przedstawia „obszar detekcji” dla powyższego lokalizatora echa.

Równania dla tego czujnika pokazano na zdjęciu 2.

Ten „dwuczujnikowy” lokalizator echa działa dobrze, ale wymaga zamontowania obu czujników poniżej linii bazowej (tj. wymagane jest przesunięcie), aby uniknąć dużych „martwych punktów”, które powstają w wyniku używania przetworników wąskowiązkowych.

Ale co, jeśli taki offset nie jest możliwy?

Czteroczujnikowy lokalizator echa

Przyszło mi do głowy, że te „martwe punkty” i „offset” można wyeliminować, jeśli zwiększymy czterokrotnie liczbę obszarów detekcji poprzez podwojenie liczby czujników, jak pokazano na zdjęciu 3.

Szybkie przełączanie (multipleksowanie) pomiędzy czterema możliwymi kombinacjami czujników skutecznie tworzy obracającą się wiązkę (zdjęcie 3). Cały obszar został pokryty, a „offset” został wyeliminowany.

Jeszcze lepiej… można zastosować te same równania (zdjęcie 2)!

Teoretycznie ten „czteroczujnikowy” lokalizator echa:

• może wykryć do czterech obiektów. [2]
• nie ma „martwych punktów”
• nie wymaga przesunięcia

Wyniki

Koncepcja działa, ponieważ można wykryć wiele obiektów, ale małe „martwe punkty” nadal pozostają, ponieważ wąskie szerokości wiązki nie oświetlają całkowicie obszaru docelowego, gdy przesunięcie wynosi zero. [3]

Uwagi

[1]

Zobacz https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… aby uzyskać pełne wyjaśnienie i formuły.

[2]

Cztery obiekty zakładają:

• szerokość belki 45 stopni.
• brak „zacieniania” jednego obiektu przez drugi

[3]

Sześć czujników zamontowanych co 30 stopni powinno całkowicie wyeliminować „martwe punkty”

Krok 4: Budowa

Obrazy:

• zdjęcie 1: wsporniki montażowe
• zdjęcie 2: widok z przodu
• zdjęcie 3: widok z tyłu
• zdjęcie 4: widok z góry

Wsporniki montażowe

Dwa wsporniki montażowe zostały wykonane z blachy aluminiowej o grubości 18 mm metodą opisaną w moim instruktażowym

Użyj piły do metalu lub nożyc do blachy, aby wykonać 30 mm cięcie od jednej krawędzi do linii zagięcia pod kątem 45 stopni. Teraz „nacinaj” obie strony linii środkowej od nacięcia piłą do podstawy, a następnie „poruszaj” niepożądaną sekcją, aż się uwolni.

Wymiary dla moich wsporników są pokazane na zdjęciu 1.

Gniazda czujników

Gniazda czujników zostały ukształtowane ze standardowych gniazd nagłówka Arduino.

Wszystkie niechciane piny zostały wyciągnięte i wywiercony 3mm otwór w plastiku.

Podczas lutowania połączeń należy uważać, aby nie zwierać przewodów do aluminiowego wspornika.

Odciążenia przewodów

Mały kawałek rurki termokurczliwej na każdym końcu kabla zapobiega rozplątywaniu się przewodów.

Zastosowano opaski kablowe, aby zapobiec niepożądanemu ruchowi kabla.

Krok 5: Instalacja oprogramowania

Zainstaluj następujący kod w tej kolejności:

IDE Arduino

Pobierz i zainstaluj Arduino IDE (zintegrowane środowisko programistyczne) z https://www.arduino.cc/en/main/software, jeśli nie zostało jeszcze zainstalowane.

Przetwarzanie 3

Pobierz i zainstaluj Processing 3 z

Czteroczujnikowy lokalizator echa

Skopiuj zawartość załączonego pliku „quad_sensor _echo_locator.ino” do „szkicu” Arduino, zapisz, a następnie prześlij go do Arduino Uno R3.

Zamknij Ardino IDE, ale pozostaw podłączony kabel USB.

Wyświetlacz z czterema czujnikami

Skopiuj zawartość załączonego pliku „quad_sensor_echo_locator.pde” do przetwarzającego „szkicu”.

Teraz kliknij lewy górny przycisk „Uruchom”… na ekranie powinien pojawić się ekran graficzny.

Rozwiązywanie problemów

Przetwarzanie będzie narzekać, jeśli [numer] powiązany z portem COM wymaga zmiany, ale zanim to zrobi, wyświetli listę dostępnych portów „COM”, każdy z [numer] w nawiasach kwadratowych.

Po prostu zastąp [0] w następującym wierszu kodu jednym z tych numerów:

myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], Baud_rate);

Wypróbuj każdy po kolei… jeden z nich zadziała.

Krok 6: Testowanie

Podłącz kabel Arduino USB do komputera i uruchom „dual_sensor_echo_locator.pde”, klikając przycisk uruchamiania „u góry po lewej” na IDE Processing 3 (zintegrowane środowisko programistyczne).

Liczby oddzielone przecinkiem powinny zacząć płynąć w dół ekranu, jak pokazano na zdjęciu1.

Ostatnia liczba to strefa … pozostałe dwie liczby to odległości czujnika A1/A2 i czujnika B1/B2.

Czerwona (migająca) kropka pojawi się na wyświetlaczu po wykryciu obiektu w obszarze docelowym. Dodatkowe dane pojawią się również, gdy czujniki zlokalizują obiekt (zdjęcie 2).

Komunikat o błędzie podczas uruchamiania

Podczas uruchamiania może pojawić się komunikat o błędzie.

Jeśli tak, zmień [0] w wierszu 85 zdjęcia 1, aby dopasować numer powiązany z twoim portem „COM”.

W zależności od systemu może być wyświetlonych kilka portów „COM”. Jedna z liczb zadziała.

Na zdjęciu 1 numer [0] jest powiązany z moim „COM4”.

Pozycjonowanie czujników

Rozstaw czujniki w odległości 100 cm od celu 80 cm..100 cm z przodu.

Obracaj powoli oba czujniki w kierunku przeciwległego po przekątnej rogu wyimaginowanego kwadratu o długości 1 metra.

Obracając czujniki, znajdziesz pozycję, w której na wyświetlaczu graficznym pojawi się migająca czerwona kropka.

Po wykryciu obiektu pojawią się następujące informacje:

• strefa
• odległość1
• odległość2
• linia bazowa
• półobwodu
• powierzchnia
• Współrzędna X
• Współrzędna Y

Obrazy

Zdjęcie 1: Brak obiektów … wszystkie odległości wychodzą poza obszar detekcji.

Zdjęcie 2: Znaleziono obiekt w "Strefie 3"

Kliknij tutaj, aby wyświetlić inne moje instrukcje.