Multiplexovaný lokalizátor ozveny: 6 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Tento návod popisuje, ako vytvoriť „skenovací“lokalizátor ozveny pomocou Arduina a štyroch multiplexovaných ultrazvukových senzorov. Neexistujú žiadne pohyblivé časti.

Konštrukcia je jednoduchá … stačí vám ostrý nôž, dve vŕtačky, spájkovačka a pílka.

Umiestnenie až štyroch predmetov môže byť teoreticky špicaté. V praxi to najlepšie, čo sa mi podarilo, sú tri.

Obvod a kód sú čisto experimentálne a sú publikované v nádeji, že ich niekto bude považovať za užitočné.

snímky

• Fotografia 1 zobrazuje zostavený lokalizátor ozveny.
• Video zobrazuje lokátor ozveny, ktorý ukazuje na dva objekty

Krok 1: Schéma zapojenia

Fotografia 1 zobrazuje schému zapojenia „lokalizátora ozveny quad senzora“.

Senzory B1 a B2 sa stanú „pasívnymi“umiestnením niekoľkých vrstiev krycej pásky na prevodové (T) prevodníky.

Táto páska blokuje ultrazvukový zvuk, ktorý by inak vychádzal.

Krok 2: Zoznam dielov

Fotografia 1 zobrazuje diely pre môj duálny snímač ozveny. Lokátor ozveny štvornásobného senzora popísaný v tomto článku vyžaduje ďalšie dva ultrazvukové snímače.

Nasledujúce diely boli získané z

• 1 iba Arduino Uno R3 s káblom USB
• 4 iba ultrazvukové prevodníky HY-SRF05 alebo HC-SR04

Nasledujúce časti boli získané lokálne:

• 1 iba mužský arduino hlavičkový pás
• 4 iba ženské hlavičkové pásy arduino
• 2 iba kusy hliníkového šrotu
• 2 iba malé kúsky dreva
• 2 iba malé skrutky
• 6 iba sťahovacie pásky
• 12 iba drôtov potiahnutých plastom (rôzne farby) [1]

Poznámky

[1]

Celková dĺžka vodičov by sa mala rovnať požadovanej vzdialenosti medzi snímačmi plus malé množstvo na spájkovanie. Potom sa drôty skrútia a vytvoria kábel.

Krok 3: Teória

Obvod nadväzuje na môj „duálny snímač ozveny“. [1]

Dvojitý senzorový lokalizátor ozveny

Fotografia 1 zobrazuje „detekčnú oblasť“pre vyššie uvedený lokalizátor ozveny.

Rovnice pre tento senzor sú uvedené na fotografii 2.

Tento lokátor ozveny „s dvoma senzormi“funguje dobre, ale vyžaduje, aby boli obidva senzory namontované pod základnou čiarou (t. J. Je potrebný offset), aby sa predišlo veľkým „mŕtvym bodom“, ktoré vznikajú pri použití prevodníkov s úzkym lúčom.

Ale čo keď takýto posun nie je možný?

Lokátor ozveny so štyrmi snímačmi

Prišlo mi, že tieto „mŕtve miesta“a „offset“by bolo možné odstrániť, ak by sme zoštvornásobili počet detekčných oblastí zdvojnásobením počtu senzorov, ako je to znázornené na fotografii 3.

Rýchle prepínanie (multiplexovanie) medzi štyrmi možnými kombináciami senzorov efektívne vytvára rotujúci lúč (foto 3). Celá oblasť je pokrytá a „offset“bol odstránený.

Ešte lepšie … je možné použiť rovnaké rovnice (foto 2)!

Teoreticky tento lokalizátor ozveny „so štyrmi snímačmi“:

• dokáže detekovať až štyri objekty. [2]
• nemá žiadne „hluché miesta“
• nevyžaduje žiadny ofset

Výsledky

Tento koncept funguje, pretože je možné detekovať viacero predmetov, ale malé „mŕtve miesta“stále zostávajú, pretože úzke šírky lúča úplne neosvetlia cieľovú oblasť, keď je posun nulový. [3]

Poznámky

[1]

Úplné vysvetlenie a vzorce nájdete na stránke

[2]

Štyri objekty predpokladajú:

• šírka lúča 45 stupňov.
• žiadne „zatienenie“jedného objektu druhým

[3]

Šesť senzorov namontovaných v 30 -stupňových intervaloch by malo úplne odstrániť „mŕtve miesta“

Krok 4: Konštrukcia

Snímky:

• foto 1: montážne konzoly
• foto 2: čelný pohľad
• foto 3: pohľad zozadu
• foto 4: pohľad zhora

Montážne konzoly

Dve montážne konzoly boli vyrobené z hliníkového plechu s rozmermi 18 mm metódou popísanou v mojom pokyne

Pomocou píly na kov alebo cínových nožníc urobte 30 mm rez od jedného okraja po 45 -stupňovú skladaciu čiaru. Teraz „obkreslite“obe strany stredovej čiary od píleného rezu k základni a potom „kmitajte“nežiaducou časťou, kým sa neuvoľní.

Rozmery mojich zátvoriek sú uvedené na fotografii 1.

Zásuvky senzorov

Zásuvky snímačov boli vyrobené zo štandardných zásuviek Arduino.

Všetky nechcené kolíky boli vytiahnuté a cez plast bol vyvŕtaný 3 mm otvor.

Pri spájkovaní spojov dávajte pozor, aby ste nezkratovali vodiče k hliníkovému držiaku.

Odľahčenie kmeňa

Malý kúsok teplom zmrštiteľnej trubičky na každom konci kábla bráni rozmotaniu drôtov.

Na zamedzenie nechceného pohybu káblov boli použité sťahovacie pásky.

Krok 5: Inštalácia softvéru

Nainštalujte nasledujúci kód v tomto poradí:

Arduino IDE

Ak ešte nie je nainštalovaný, stiahnite si a nainštalujte Arduino IDE (integrované vývojové prostredie) z

Spracovanie 3

Stiahnite a nainštalujte si Processing 3 z

Quad Sensor Echo Locator

Skopírujte obsah priloženého súboru „quad_sensor _echo_locator.ino“do „skice“Arduino, uložte ho a potom nahrajte do svojho Arduino Uno R3.

Zatvorte Ardino IDE, ale nechajte kábel USB zapojený.

Štvoritý senzorový displej

Skopírujte obsah priloženého súboru „quad_sensor_echo_locator.pde“do procesného „náčrtu“.

Teraz kliknite na tlačidlo „Spustiť“vľavo hore … na vašej obrazovke by sa mala objaviť grafická obrazovka.

Riešenie problémov

Ak je potrebné zmeniť [číslo] priradené k vášmu portu COM, spracovanie sa bude sťažovať, ale predtým sa zobrazí zoznam dostupných portov „COM“, každý s [číslom] v hranatých zátvorkách.

Jednoducho nahraďte [0] v nasledujúcom riadku kódu jedným z týchto čísel:

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

Skúste každý po jednom … jeden z nich bude fungovať.

Krok 6: Testovanie

Pripojte kábel Arduino USB k počítaču a spustite program „dual_sensor_echo_locator.pde“kliknutím na tlačidlo spustenia „vľavo hore“na IDE Processing 3 (integrované vývojové prostredie).

Čísla oddelené čiarkou by mali začať streamovať po vašej obrazovke, ako je to znázornené na fotografii 1.

Posledné číslo je zóna … ďalšie dve čísla sú vzdialenosti senzora A1/A2 a senzora B1/B2.

Červená (blikajúca) bodka sa zobrazí na displeji vždy, keď je v cieľovej oblasti detekovaný nejaký predmet. Ďalšie údaje sa tiež objavia, akonáhle senzory lokalizujú predmet (foto 2).

Chybové hlásenie pri štarte

Pri spustení sa môže zobraziť chybové hlásenie.

Ak je to tak, zmeňte [0] v riadku 85 na fotografii 1 tak, aby zodpovedal číslu priradenému k vášmu portu „COM“.

V závislosti od vášho systému môže byť uvedených niekoľko portov „COM“. Jedno z čísel bude fungovať.

Na fotografii 1 je číslo [0] priradené k môjmu „COM4“.

Umiestnenie senzorov

Rozmiestnite svoje senzory 100 cm od seba s cieľom 80 cm..100 cm vpredu.

Oba senzory pomaly otáčajte smerom k diagonálne protiľahlému rohu pomyselného 1 metra štvorca.

Pri otáčaní senzorov nájdete polohu, kde sa na grafickom displeji zobrazujú blikajúce červené bodky.

Po zistení objektu sa zobrazia nasledujúce informácie:

• zóna
• vzdialenosť 1
• vzdialenosť 2
• základná línia
• poloobvod
• oblasť
• Súradnica X
• Ycoordinate

snímky

Foto 1: Žiadne objekty … všetky vzdialenosti spadajú von do detekčnej oblasti.

Foto 2: V „Zóne 3“bol nájdený predmet

Kliknutím sem zobrazíte ďalšie moje pokyny.