HC -SR04 VS VL53L0X - Test 1 - Použitie pre aplikácie v robotických automobiloch: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento návod navrhuje jednoduchý (aj keď čo naj vedeckejší) experimentálny postup na zhruba porovnanie účinnosti dvoch najbežnejších senzorov vzdialenosti, ktoré majú úplne odlišné fyzikálne fungovanie. HC-SR04 používa ultrazvuk, čo znamená zvukové (mechanické) vlny, a VL53L0X používa infračervené rádiové vlny, ktoré sú elektromagnetické veľmi blízke (frekvenčne) optickému spektru.

Aký je praktický vplyv takéhoto základného rozdielu?

Ako môžeme dospieť k záveru, ktorý snímač najlepšie vyhovuje našim potrebám?

Experimenty, ktoré je potrebné vykonať:

1. Porovnanie presnosti meraní vzdialenosti. Rovnaký cieľ, rovina cieľa vertikálne voči vzdialenosti.
2. Porovnanie citlivosti cieľového materiálu. Rovnaká vzdialenosť, rovina cieľa od vertikály k vzdialenosti.
3. Uhol cieľovej roviny k čiare porovnania vzdialenosti. Rovnaký cieľ a vzdialenosť.

Samozrejme, je potrebné urobiť oveľa viac, ale s týmito experimentmi môže niekto urobiť zaujímavý pohľad na hodnotenie senzorov.

V poslednom kroku je uvedený kód pre obvod arduino, ktorý umožňuje vyhodnotenie.

Krok 1: Materiály a vybavenie

1. drevená palica 2cmX2cmX30cm, ktorá slúži ako podložka

2. kolík 60 cm dlhý, 3 mm hrubý, rozrezaný na dve rovnaké časti

   kolíky musia byť pevne a zvisle v tyči vzdialené 27 cm od seba (táto vzdialenosť nie je skutočne dôležitá, ale súvisí s rozmermi nášho obvodu!)

3. štyri rôzne druhy prekážok o veľkosti typickej fotografie 15 cm x 10 cm

   1. tvrdý papier
   2. tvrdý papier - červenkastý
   3. plexisklo
   4. tvrdý papier potiahnutý hliníkovou fóliou
4. pre držiteľov prekážok som vyrobil dve tuby zo starých ceruziek, ktoré sa môžu otáčať okolo kolíkov

pre obvod arduino:

1. arduino UNO
2. breadboard
3. prepojovacie káble
4. jeden ultrazvukový senzor HC-SR04
5. jeden infračervený laserový senzor VL53L0X

Krok 2: Niektoré informácie o senzoroch …

Ultrazvukový snímač vzdialenosti HC-SR04

Staroveká klasika ekonomickej robotiky, veľmi lacná, aj keď smrteľne citlivá v prípade nesprávneho pripojenia. Povedal by som (aj keď to nie je relevantné pre cieľ tohto návodu) nie je ekologické pre energetický faktor!

Infračervený laserový senzor vzdialenosti VLX53L0X

Namiesto mechanických zvukových vĺn používa elektromagnetické vlny. V pláne, ktorý tam dodávam, je nesprávne pripojenie, to znamená, že podľa technického listu (a mojich skúseností!) By malo byť v schéme zapojené na 3,3 V namiesto 5 V.

K obom senzorom dodávam technické listy.

Krok 3: Vplyv zariadenia na experiment

Pred začatím experimentov musíme skontrolovať vplyv nášho „zariadenia“na naše výsledky. Aby sme to urobili, vyskúšame niekoľko meraní bez našich experimentálnych cieľov. Takže keď nechávame kolíky na pokoji, pokúšame sa ich „vidieť“pomocou našich senzorov. Podľa našich meraní na 18 cm a vo vzdialenosti 30 cm od kolíkov senzory poskytujú irelevantné výsledky. Zdá sa, že v našich nadchádzajúcich experimentoch nehrá žiadnu rolu.

Krok 4: Porovnanie presnosti vzdialenosti

Všimli sme si, že v prípade vzdialeností menších ako 40 cm je presnosť infračerveného žiarenia lepšia ako pri dlhších vzdialenostiach, kde sa zdá, že ultrazvuk funguje lepšie.

Krok 5: Presnosť závislá od materiálu

Na tento experiment som použil rôznofarebné terče z tvrdého papiera bez rozdielu vo výsledkoch (pre oba senzory). Veľký rozdiel, ako sa očakávalo, bol s plexisklovým priehľadným terčom a klasickým terčom z tvrdého papiera. Plexisklo sa zdalo byť pre infračervené žiarenie neviditeľné, namiesto ultrazvuku, v ktorom nebol žiadny rozdiel. Aby som to ukázal, uvádzam fotografie experimentu spolu so súvisiacimi meraniami. Tam, kde dominuje presnosť infračerveného senzora, je konkurencia v prípade silne reflexného povrchu. Ide o tvrdý papier potiahnutý hliníkovou fóliou.

Krok 6: Porovnanie presnosti vzdialenosti súvisiacej s uhlom

Podľa mojich meraní je oveľa väčšia závislosť presnosti na uhle v prípade ultrazvukového senzora, namiesto infračerveného senzora. Nepresnosť ultrazvukového senzora sa s nárastom uhla oveľa viac zvyšuje.

Krok 7: Arduino kód na vyhodnotenie

Kód je čo najjednoduchší. Cieľom je súčasne zobraziť na obrazovke počítača merania z oboch senzorov, aby bolo možné ich ľahko porovnávať.

Bavte sa!