Návod na ultrazvukový diaľkomer s Arduino a LCD: 5 krokov

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

Mnoho ľudí vytvorilo návod, ako používať Arduino Uno s ultrazvukovým senzorom a niekedy aj s LCD obrazovkou. Vždy som však zistil, že tieto ďalšie pokyny často preskakujú kroky, ktoré nie sú pre začiatočníkov zrejmé. V dôsledku toho som sa pokúsil vytvoriť návod, ktorý bude obsahovať všetky možné detaily, aby sa z neho, dúfajme, mohli poučiť ostatní začiatočníci.

Najprv som použil Arduino UNO, ale zistil som, že je na tento účel trochu veľký. Potom som preskúmal Arduino Nano. Táto malá doska ponúka takmer všetko, čo robí UNO, ale s oveľa menšou stopou. S určitým manévrovaním som to dostal tak, aby sa zmestil na rovnakú dosku ako LCD, ultrazvukový senzor a rôzne káble, odpory a potenciometer.

Výsledná konštrukcia je úplne funkčná a je dobrým odrazovým mostíkom k trvalejšiemu nastaveniu. Rozhodol som sa vytvoriť svoj prvý pokyn na dokumentovanie tohto procesu a dúfajme, že pomôže iným, ktorí chcú urobiť to isté. Všade, kde to bolo možné, som uviedol, odkiaľ som získal svoje informácie, a taktiež som sa pokúsil vložiť do náčrtu čo najviac podporných dokumentov, aby každý, kto ho číta, porozumel tomu, čo sa deje.

Krok 1: Potrebné diely

Existuje iba niekoľko dielov, ktoré potrebujete, a našťastie sú veľmi lacné.

1 - Breadboard v plnej veľkosti (830 pinov)

1 - Arduino Nano (s kolíkovými hlavičkami nainštalovanými na oboch stranách)

1 - Ultrazvukový snímač HC -SRO4

1 - 16x2 LCD displej (s nainštalovaným jediným záhlavím). POZNÁMKA: nepotrebujete drahšiu verziu I2C tohto modulu. Môžeme pracovať priamo so 16 -kolíkovou „základnou“jednotkou

1 - 10 K potenciometer

1 - predradník na použitie s LED podsvietením pre 16x2 (normálne 100 ohm - 220 ohm, zistil som, že 48 ohmový rezistor funguje najlepšie pre mňa)

Rezistor obmedzujúci zaťaženie 1 -1K Ohm -na použitie s HC -SR04

Drôty na chleba v rôznych dĺžkach a farbách.

VOLITEĽNÉ - Napájanie na doske - napájací modul, ktorý sa pripája priamo na dosku, takže vám umožní byť prenosnejší, namiesto toho, aby ste zostali pripútaní k počítaču alebo napájali systém prostredníctvom Arduino Nano.

1 - PC/ prenosný počítač na naprogramovanie vášho Arduino Nano - Poznámka Budete tiež potrebovať ovládače CH340, aby sa váš počítač so systémom Windows mohol správne pripojiť k Arduino Nano. Stiahnite si ovládače TU

1 - Integrované vývojové prostredie Arduino (IDE) - stiahnite si IDE TU

Krok 2: Nainštalujte IDE a potom ovládače CH340

Ak ešte nemáte nainštalované ovládače IDE alebo CH340, pokračujte týmto krokom

1) Stiahnite si IDE z TU.

2) Podrobný návod, ako nainštalovať IDE, nájdete na webovej stránke Arduino TU

3) Stiahnite si sériové ovládače CH340 z TU.

4) Podrobný návod na inštaláciu ovládačov nájdete TU.

Vaše softvérové prostredie je teraz aktuálne

Krok 3: Umiestnenie komponentov

Dokonca aj doska na chlieb v plnej veľkosti má na sebe iba obmedzený priestor a tento projekt to maximálne vyčerpáva.

1) Ak používate napájací zdroj na chlebovú dosku, pripevnite ho najskôr na najviac kolíkoch na doske

2) Nainštalujte Arduino Nano s portom USB smerujúcim doprava

3) Nainštalujte LCD displej do „hornej časti“dosky (pozrite si obrázky)

4) Nainštalujte HC-SR04 a potenciometer. Nechajte priestor pre drôty a odpory, ktoré budú potrebovať.

5) Na základe Fritzingovho diagramu zapojte všetky vodiče na doske. Všimnite si tiež umiestnenia 2 rezistorov na doske. - V prípade záujmu som pridal súbor Fritzing FZZ, ktorý si môžete stiahnuť.

6) Ak NEPOUŽÍVATE napájací zdroj Breadboard, uistite sa, že máte prepojky spustené zo zeme a +V na spodnej časti dosky vedúce k zodpovedajúcim líniám na „vrchu“, aby ste zaistili, že všetko bude uzemnené a napájaný.

V tejto konfigurácii som sa pokúsil udržať piny z LCD a piny na Arduine v poradí, aby boli veci čo najjednoduchšie (D7-D4 na LCD sa pripája k D7-D4 na Nano). To mi tiež umožnilo použiť veľmi čistý diagram na zobrazenie zapojenia.

Aj keď mnoho stránok požaduje na ochranu podsvietenia LCD na displeji 2x20 odpor 220 ohmov, v mojom prípade sa mi to zdá príliš vysoké. Skúšal som niekoľko postupne menších hodnôt, kým som našiel takú, ktorá mi dobre sadla. V tomto prípade to funguje na odpor 48 ohmov (to je to, čo ukazuje ako na mojom ohmmetri). Mali by ste začať s 220 ohmami a znižovať napätie iba vtedy, ak LCD displej nie je dostatočne jasný.

Potenciometer slúži na úpravu kontrastu na displeji LCD, takže možno budete musieť pomocou malého skrutkovača otočiť vnútornú zásuvku do polohy, ktorá vám najlepšie vyhovuje.

Krok 4: Skica Arduino

Ako inšpiráciu pre svoju skicu som použil niekoľko zdrojov, ale všetky vyžadovali výraznú úpravu. Tiež som sa pokúsil kód úplne komentovať, aby bolo jasné, prečo je každý krok vykonaný tak, ako je. Verím, že komentáre prevyšujú skutočne kódujúce pokyny o slušné percento !!!

Najzaujímavejšia časť tejto skice sa pre mňa točí okolo ultrazvukového senzora. HC-SR04 je veľmi lacný (menej ako 1 americký alebo kanadský dolár na Ali Express). Je to tiež celkom presné pre tento typ projektu.

Na senzore sú 2 okrúhle „oči“, ale každé z nich má iný účel. Jeden je vysielač zvuku a druhý je prijímač. Keď je kolík TRIG nastavený na HIGH, vyšle sa impulz. Pin ECHO vráti hodnotu v milisekundách, čo je celkové oneskorenie medzi odoslaním impulzu a jeho prijatím. V skripte je niekoľko jednoduchých vzorcov, ktoré vám pomôžu previesť milisekundy na centimetre alebo palce. Nezabudnite, že vrátený čas je potrebné skrátiť na polovicu, pretože impulz smeruje k predmetu a potom sa NÁVRATÍ, pričom vzdialenosť prejde dvakrát.

Ak chcete získať ďalšie podrobnosti o tom, ako funguje ultrazvukový senzor, dôrazne odporúčam návod Dejana Nedelkovského na Howtomechatronics. Má vynikajúce video a schémy vysvetľujúce koncept oveľa lepšie, ako by som mohol!

POZNÁMKA: Rýchlosť zvuku nie je konštantná. Líši sa v závislosti od teploty a tlaku. Veľmi zaujímavé rozšírenie tohto projektu by pridalo snímač teploty a tlaku na kompenzáciu „driftu“. Ako východiskový bod som uviedol niekoľko vzoriek na alternatívne teploty, ak chcete urobiť ďalší krok!

S týmito hodnotami prišiel internetový zdroj, ktorý strávil veľa času skúmaním týchto senzorov. Odporúčam kanál You Tube Andreasa Spiessa pre množstvo zaujímavých videí. Z jednej z nich som vytiahol tieto hodnoty.

// 340 M/s je rýchlosť zvuku pri 15 ° C (0,034 CM/s) // 331,5 M/s je rýchlosť zvuku pri 0 ° C (0,0331,5 CM/s)

// 343 M/s je rýchlosť zvuku pri 20 ° C (0,0343 cm/s)

// 346 M/s je rýchlosť zvuku pri 25 ° C (0,0346 cm/s)

LCD displej je trochu výzva, už len preto, že na jeho ovládanie je potrebných toľko pinov (6!). Horšou stránkou veci je, že táto základná verzia LCD je tiež veľmi lacná. Ľahko ho nájdem na Aliexpresse za menej ako 2 doláre v Kanade.

Našťastie, akonáhle to máte zapojené, ovládanie je veľmi jednoduché. Vymažte ho, potom nastavte, kam chcete odoslať text, a potom zadajte sériu príkazov LCD. PRINT, ktoré vytlačia text a čísla na obrazovku. Našiel som na to skvelý návod od Vasca Ferraza na vascoferraz.com. Zmenil som jeho rozloženie pinov, aby bolo pre začiatočníka (ako som ja!) Jasnejšie.

Krok 5: Záver

Nepredstieram, že som buď elektrotechnik, alebo profesionálny kodér. (Programovanie som sa pôvodne naučil už v 70. rokoch minulého storočia!). Z tohto dôvodu považujem celý priestor Arduina za veľmi oslobodzujúci. Ja, iba so základnými znalosťami, môžem začať so zmysluplnými experimentmi. Vytváranie vecí, ktoré skutočne fungujú a ukazujú dostatočnú užitočnosť v skutočnom svete, že dokonca aj moja žena hovorí „Cool!“.

Ako všetci robíme, využívam zdroje, ktoré mám k dispozícii na internete, aby som sa naučil veci robiť, a potom ich spojím, aby sme, dúfajme, urobili niečo užitočné. Urobil som všetko, čo je v mojich silách, aby som tieto zdroje uvítal v rámci tohto textu a v mojom náčrte.

Na tejto ceste verím, že môžem pomôcť druhým, ktorí tiež začínajú svoju vzdelávaciu cestu. Dúfam, že to považujete za užitočný návod a uvítam akékoľvek otázky alebo pripomienky.