Arduino Ultrasonic Mobile Sonar: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak zbadać wnętrze piramidy? Głęboki, ciemny obszar oceanu? Jaskinia, która właśnie została odkryta? Miejsca te są uważane za niebezpieczne dla ludzi, dlatego do takich eksploracji potrzebna jest bezzałogowa maszyna, taka jak roboty, drony itp. Zazwyczaj wyposażone w kamery, kamery na podczerwień itp. do oglądania i mapowania nieznanego obszaru na żywo, ale te wymaga pewnego natężenia światła, a zebrane dane są stosunkowo duże. Dlatego system sonaru jest uważany za ogólną alternatywę.

Teraz możemy zbudować jeden zdalnie sterowany pojazd radarowy z sonarem za pomocą czujnika ultradźwiękowego. Metoda ta jest niedroga, stosunkowo łatwa do uzyskania komponentów i łatwa do zbudowania, a co ważniejsze, pozwala lepiej zrozumieć podstawowy system zaawansowanych przyrządów do skanowania i mapowania lotniczego.

Krok 1: Podstawowa teoria

A. Sonar

Czujnik ultradźwiękowy HC-SR04 użyty w tym projekcie może skanować od 2cm do 400cm. Podłączamy czujnik do serwomotoru, aby zbudować działający sonar, który się obraca. Ustawiamy serwo tak, aby obracało się na 0,1 sekundy i zatrzymywało na kolejne 0,1 sekundy, jednocześnie aż osiągnie 180 stopni, i powtarzamy wracając do pozycji wyjściowej, a za pomocą Arduino uzyskamy odczyt czujnika w danym momencie za każdym razem, gdy serwo zatrzyma się. Łącząc dane, szkicujemy wykres odczytów odległości dla promienia 400 cm w zakresie 180 stopni.

B. Akcelerometr

Czujnik przyspieszenia MPU-6050 służy do pomiaru wielkości przyspieszeń wokół osi x, y i z. Ze zmiany pomiarów z szybkością zmiany 0,3 sekundy otrzymujemy przemieszczenia wokół tych osi, które można połączyć z danymi sonaru, aby określić położenie każdego skanu. Dane można przeglądać z monitora szeregowego w Arduino IDE.

C. Samochód RC 2WD

Moduł wykorzystuje 2 silniki prądu stałego, które są sterowane przez sterownik silnika L298N. Zasadniczo ruch jest kontrolowany przez prędkość obrotową (pomiędzy wysoką i niską) każdego silnika i jego kierunek. W kodzie elementy sterujące ruchem (do przodu, do tyłu, w lewo, w prawo) są przekształcane w polecenia sterujące prędkością i kierunkiem każdego silnika, a następnie przekazywane przez sterownik silnika, który steruje silnikami. Moduł Bluetooth HC-06 służy do bezprzewodowego połączenia Arduino z dowolnymi urządzeniami z systemem Android. Po połączeniu modułu z pinem nadawczym i odbiorczym następuje połączenie z urządzeniem. Użytkownik może zainstalować dowolną aplikację do sterowania Bluetooth i skonfigurować 5 podstawowych przycisków oraz przypisać proste polecenia (l, r, f, b i s) do przycisku po nawiązaniu połączenia. (domyślny kod parowania to 0000) Następnie obwód sterowania jest zakończony.

D. Połączenie z komputerem i wynikiem danych

Uzyskane dane muszą zostać przesłane z powrotem do komputera, aby mogły zostać odczytane przez Arduino i MATLAB w celu przetworzenia. Odpowiednią metodą byłoby skonfigurowanie połączenia bezprzewodowego za pomocą modułu Wi-Fi, takiego jak ESP8266. Moduł tworzy sieć bezprzewodową, a komputer musi się z nią połączyć i odczytać przez port połączenia bezprzewodowego, aby odczytać dane. W tym przypadku nadal używamy kabla danych USB do połączenia z komputerem w celu stworzenia prototypu.

Krok 2: Części i komponenty

Krok 3: Montaż i okablowanie

1. Zamocuj czujnik ultradźwiękowy na mini płytce prototypowej i przymocuj mini płytkę stykową do skrzydła serwomechanizmu. Serwo powinno być przymocowane z przodu zestawu samochodowego.

2. Montaż zestawu samochodowego zgodnie z dołączonymi instrukcjami.

3. Pozostałe pozycje części można dowolnie rozmieścić w zależności od układu okablowania.

4. Okablowanie:

Moc:

Z wyjątkiem sterownika silnika L298N, pozostałe części wymagają tylko wejścia zasilania 5 V, które można uzyskać z portu wyjściowego 5 V Arduino, podczas gdy piny GND do portu GND Arduino, dlatego moc i GND można wyrównać na płytce stykowej. W przypadku Arduino zasilanie pobierane jest z kabla USB, podłączonego do komputera lub powerbanku.

B. Czujnik ultradźwiękowy HC-SR04

Sworzeń wyzwalający - 7

Szpilka Echo - 4

C. Serwo SG-90

Kołek kontrolny - 13

D. Moduł Bluetooth HC-06

Kołek odbiorczy - 12

Pin Tx - 11

*Polecenia Bluetooth:

Przód - „f”

Tył - „b”

Lewo - „l”

Prawo - „r”

Zatrzymaj jakikolwiek ruch - 's'

E. Akcelerometr MPU-6050

SCL Pin - analogowy 5

SDA Pin - analogowy 4

INT Pin - 2

F. Sterownik silnika L298N

Vcc - bateria 9V i wyjście Arduino 5V

GND - Dowolna bateria GND i 9V

+5 - wejście VIN Arduino

INA - 5

INB - 6

INC - 9

IND - 10

OUTA - Prawy silnik prądu stałego -

OUTB - Prawy silnik prądu stałego +

OUTC – Lewy silnik prądu stałego –

OUTD - Lewy silnik prądu stałego +

ENA – Sterownik 5V (wyłącznik)

ENB - Sterownik 5V (wyłącznik)

Krok 4: Kod Arduino

Kredyty dla twórców oryginalnych kodów zawartych w pliku i Satyavrat

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

Krok 5: Kod MATLAB

Zmień port COM zgodnie z używanym portem.

Kod uzyska dane przesyłane z Arduino przez port. Po uruchomieniu często zbiera dane zgodnie z ilością przemiatań wykonywanych przez sonar. Działający kod MATLAB musi zostać zatrzymany w celu uzyskania danych w postaci wykresów graficznych łuku. Odległość od punktu środkowego do wykresu to odległość zmierzona przez sonar.

Krok 6: Wynik

Krok 7: Wniosek

Ze względu na precyzję zastosowania ten projekt jest daleki od doskonałości, dlatego nie nadaje się do profesjonalnych zadań pomiarowych. Ale jest to dobry projekt DIY dla odkrywców, aby uzyskać wiedzę na temat sonaru i projektów Arduino.