Ultrazvukový mobilný sonar Arduino: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Rozmýšľali ste niekedy nad tým, ako preskúmať vnútro pyramídy? Hlboká tmavá oblasť oceánu? Jaskyňa, ktorá bola práve objavená? Tieto miesta sú pre mužov považované za nebezpečné pre vstup, a preto je na takýto prieskum potrebný bezpilotný stroj, ako sú roboty, drony atď., Zvyčajne vybavené kamerami, infračervenými kamerami atď., Aby sa neznáma oblasť zobrazila a zmapovala naživo, ale tieto vyžaduje určitú intenzitu svetla a získané údaje sú relatívne veľké. Sonarový systém je preto považovaný za všeobecnú alternatívu.

Teraz môžeme pomocou ultrazvukového senzora postaviť jedno diaľkovo ovládané radarové vozidlo so sonarom. Táto metóda je lacná, relatívne ľahko sa získava komponenty a ľahko sa stavia, a čo je dôležitejšie, pomáha nám lepšie porozumieť základnému systému pokročilých leteckých skenovacích a mapovacích nástrojov.

Krok 1: Základná teória

A. Sonar

Ultrazvukový senzor HC-SR04 použitý v tomto projekte je schopný skenovať od 2 cm do 400 cm. Senzor pripevníme na servomotor, aby sme vytvorili funkčný sonar, ktorý sa otáča. Servo sme nastavili tak, aby sa otáčalo 0,1 sekundy a zastavovalo sa ďalších 0,1 sekundy, súčasne, kým nedosiahne 180 stupňov, a opakujeme návratom do počiatočnej polohy a pomocou Arduina získame údaje zo senzora v okamihu, keď sa servo zastaví. Kombináciou údajov načrtneme graf odčítaných vzdialeností pre polomer 400 cm v rozsahu 180 stupňov.

B. Akcelerometer

Senzor akcelerometra MPU-6050 sa používa na meranie veľkosti zrýchlení okolo osi x, y a z. Zo zmeny meraní s rýchlosťou zmeny 0,3 sekundy získame posuny okolo týchto osí, ktoré je možné kombinovať so sonarovými údajmi na určenie polohy každého skenovania. Údaje je možné prezerať zo sériového monitora v Arduino IDE.

C. RC 2WD Car

Modul používa 2 jednosmerné motory, ktoré sú riadené ovládačom motora L298N. Pohyb je v zásade riadený rýchlosťou otáčania (medzi vysokou a nízkou) každého motora a jeho smerom. V kóde sú ovládače pohybu (dopredu, dozadu, doľava, doprava) prevedené na príkazy na ovládanie rýchlosti a smeru každého motora a potom sú prenášané cez ovládač motora, ktorý ovláda motory. Modul HC-06 Bluetooth sa používa na zabezpečenie bezdrôtového pripojenia medzi Arduino a akýmikoľvek zariadeniami so systémom Android. Potom, čo je modul spojený s vysielacím a prijímacím kolíkom, je spojený so zariadením. Užívateľ si môže nainštalovať akúkoľvek aplikáciu na ovládanie Bluetooth a nastaviť 5 základných tlačidiel a priradiť k tlačidlu jednoduché príkazy (l, r, f, b a s), hneď ako sa vytvorí spojenie. (predvolený kód párovania je 0000) Potom sa dokončí riadiaci obvod.

D. Spojenie s počítačom a dátový výsledok

Získané údaje je potrebné odoslať späť do počítača, aby ich Arduino a MATLAB mohli prečítať a spracovať. Vhodnou metódou by bolo nastavenie bezdrôtového pripojenia pomocou modulu wifi, ako je ESP8266. Modul nastavuje bezdrôtovú sieť a na čítanie údajov je potrebné, aby sa k nemu pripojil počítač a prečítal ho cez port bezdrôtového pripojenia. V tomto prípade prototyp stále pripájame k počítaču dátovým káblom USB.

Krok 2: Časti a súčasti

Krok 3: Zostavenie a zapojenie

1. Pripevnite ultrazvukový snímač na mini breadboard a pripevnite mini breadboard na krídlo serva. Servo by malo byť pripevnené k prednej časti súpravy do auta.

2. Zostavte súpravu do auta podľa dodaných pokynov.

3. Pozíciu ostatných dielov je možné voľne usporiadať v závislosti od usporiadania zapojenia.

4. Zapojenie:

A. Výkon:

Okrem ovládača motora L298N ostatné časti vyžadujú iba 5V príkon, ktorý je možné získať z 5V výstupného portu Arduina, zatiaľ čo GND kolíky na GND port Arduina, takže výkon a GND je možné vyrovnať na doske. V prípade Arduina sa energia získava z kábla USB pripojeného k počítaču alebo powerbanke.

B. Ultrazvukový snímač HC-SR04

Spúšťací kolík - 7

Echo Pin - 4

C. Servo SG-90

Ovládací kolík - 13

D. Modul Bluetooth HC-06

Kolík Rx - 12

Tx Pin - 11

*Príkazy Bluetooth:

Predná strana - 'f'

Späť - 'b'

Vľavo - 'l'

Vpravo - 'r'

Zastaviť akýkoľvek pohyb -

E. Akcelerometer MPU-6050

Pin SCL - analógový 5

Pin SDA - analógový 4

PIN INT - 2

F. Ovládač motora L298N

Vcc - 9V batéria a 5V výstup Arduino

GND - Akákoľvek batéria GND a 9V

+5 - VIN vstup Arduino

INA - 5

INB - 6

INC - 9

IND - 10

OUTA - Pravý jednosmerný motor -

OUTB - Pravý jednosmerný motor +

OUTC - Ľavý jednosmerný motor -

OUTD - Ľavý jednosmerný motor +

ENA - Driver 5V (istič)

ENB - Driver 5V (istič)

Krok 4: Arduino kód

Kredity tvorcom pôvodných kódov zahrnutých v súbore a Satyavrat

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

Krok 5: Kód MATLAB

Zmeňte port COM podľa portu, ktorý používate.

Kód získa údaje prenášané z Arduina cez port. Akonáhle je spustený, zbiera údaje často podľa množstva cyklov vykonaných sonarom. Bežiaci kód MATLAB je potrebné zastaviť, aby sa získali údaje vo forme grafických diagramov oblúka. Vzdialenosť od stredového bodu k grafu je vzdialenosť meraná sonarom.

Krok 6: Výsledok

Krok 7: Záver

Pokiaľ ide o presné použitie, tento projekt nie je ani zďaleka dokonalý, a preto nie je vhodný na profesionálne meracie úlohy. Ale je to dobrý DIY projekt pre prieskumníkov, aby sa dostali do znalostí projektov sonaru a Arduina.