HC-SR04 VS VL53L0X - Test 1 - Zastosowanie w samochodach robotów: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Ta instrukcja proponuje prosty (choć tak naukowy, jak to tylko możliwe) proces eksperymentowania w celu porównania z grubsza skuteczności dwóch najpopularniejszych czujników odległości, które mają zupełnie inne fizyczne funkcjonowanie. HC-SR04 wykorzystuje ultradźwięki, czyli fale dźwiękowe (mechaniczne), a VL53L0X wykorzystuje fale radiowe podczerwone, czyli elektromagnetyczne bardzo bliskie (w częstotliwości) widma optycznego.

Jaki jest praktyczny wpływ takiej różnicy gruntu?

Jak stwierdzić, który czujnik najlepiej pasuje do naszych potrzeb?

Eksperymenty do wykonania:

1. Porównanie dokładności pomiarów odległości. Ten sam cel, płaszczyzna celu pionowo do odległości.
2. Porównanie wrażliwości materiału docelowego. Ta sama odległość, płaszczyzna celu w pionie do odległości.
3. Kąt płaszczyzny docelowej do linii porównania odległości. Ten sam cel i odległość.

Oczywiście jest jeszcze wiele do zrobienia, ale dzięki tym eksperymentom ktoś może uzyskać ciekawy wgląd w ocenę czujników.

W ostatnim kroku podawany jest kod układu arduino, który umożliwia ocenę.

Krok 1: Materiały i wyposażenie

1. drewniany kij 2cmX2cmX30cm, który służy jako podstawa

2. kołek o długości 60 cm o grubości 3 mm cięty na dwa równe kawałki

   kołki muszą być mocno i pionowo wbite w patyk w odstępie 27cm (ta odległość nie ma większego znaczenia, ale jest związana z wymiarami naszego obwodu !)

3. cztery różne rodzaje przeszkód o wielkości typowego zdjęcia 15cmX10cm

   1. twardy papier
   2. twardy papier - czerwonawy
   3. pleksiglas
   4. twardy papier pokryty folią aluminiową
4. dla posiadaczy przeszkód zrobiłem dwie tuby ze starych ołówków, które można obracać wokół kołków

dla układu arduino:

1. arduino UNO
2. płytka do krojenia chleba
3. kable rozruchowe
4. jeden czujnik ultradźwiękowy HC-SR04
5. jeden czujnik laserowy na podczerwień VL53L0X,

Krok 2: Niektóre informacje o czujnikach…

Ultradźwiękowy czujnik odległości HC-SR04

Klasyka robotyki ekonomicznej z dawnych czasów, bardzo tania, choć śmiertelnie wrażliwa w przypadku złego połączenia. Powiedziałbym (choć nieistotny dla celu tej instrukcji) nie ekonomiczny dla czynnika energetycznego!

Laserowy czujnik odległości na podczerwień VLX53L0X

Wykorzystuje fale elektromagnetyczne zamiast mechanicznych fal dźwiękowych. W planie podaję tam złe połączenie, co oznacza, że zgodnie z kartą katalogową (i moim doświadczeniem!) powinno być podłączone do 3,3 V zamiast 5 V na schemacie.

Dla obu czujników dostarczam karty katalogowe.

Krok 3: Wpływ aparatu na eksperyment

Przed rozpoczęciem eksperymentów musimy sprawdzić wpływ naszego "urządzenia" na nasze wyniki. W tym celu wykonujemy pomiary bez naszych celów eksperymentalnych. Więc po zostawieniu kołków w spokoju staramy się je "zobaczyć" naszymi czujnikami. Zgodnie z naszymi pomiarami na 18cm i w odległości 30cm od kołków czujniki dają nieistotne wyniki. Nie wydają się więc odgrywać żadnej roli w naszych przyszłych eksperymentach.

Krok 4: Porównanie dokładności odległości

Zauważamy, że w przypadku odległości mniejszych niż 40 cm dokładność podczerwieni jest lepsza niż na większych odległościach, gdzie ultradźwięki wydają się działać lepiej.

Krok 5: Dokładność zależna od materiału

W tym eksperymencie użyłem różnokolorowych tarcz z twardego papieru bez różnicy w wynikach (dla obu czujników). Duża różnica, zgodnie z oczekiwaniami, dotyczyła przezroczystego tarczy z pleksiglasu i klasycznej tarczy z twardego papieru. Pleksi wydawała się niewidoczna dla podczerwieni, zamiast ultradźwięków, w których nie było różnicy. Aby to pokazać przedstawiam zdjęcia z eksperymentu wraz z pomiarami z nim związanymi. Tam, gdzie dokładność czujnika podczerwieni dominuje nad konkurencją jest w przypadku silnie odbijającej powierzchni. Czyli twardy papier pokryty folią aluminiową.

Krok 6: Porównanie dokładności odległości w zależności od kąta

Według moich pomiarów znacznie silniejsza jest zależność dokładności od kąta w przypadku czujnika ultradźwiękowego niż czujnika podczerwieni. Niedokładność czujnika ultradźwiękowego wzrasta znacznie bardziej wraz ze wzrostem kąta.

Krok 7: Kod Arduino do oceny

Kod jest tak prosty, jak to tylko możliwe. Celem jest jednoczesne wyświetlanie na ekranie komputera pomiarów z obu czujników, tak aby można je było łatwo porównać.

Baw się dobrze!