Қос сенсорлы жаңғырық локаторы: 7 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл нұсқаулық Arduino, екі ультрадыбыстық датчик және үшбұрыштар үшін Герон формуласы арқылы объектінің орнын қалай анықтау керектігін түсіндіреді. Қозғалатын бөлшектер жоқ.

Герон формуласы барлық қабырғалары белгілі үшбұрыштың ауданын есептеуге мүмкіндік береді. Үшбұрыштың ауданын білгеннен кейін сіз тригонометрия мен Пифагорды қолдана отырып, бір объектінің орнын (белгілі бастапқы сызыққа қатысты) есептей аласыз.

Дәлдігі керемет. Үлкен анықтау аймақтары HC-SR04 немесе HY-SRF05 ультрадыбыстық сенсорларының көмегімен мүмкін болады.

Құрылыс қарапайым … сізге тек өткір пышақ, екі бұрғылау, дәнекерлеу темірі және ағаш ара қажет.

Суреттер

• Бейнеклипте құрылғы жұмыс істеп тұрғанын көрсетеді.
• 1 -суретте жиналған «эхо локатор» көрсетілген
• 2 -суретте әдеттегі дисплей көрсетілген. Нысан - қызыл (жыпылықтайтын) нүкте.
• Фото 3 бейне тестілеуді орнатуды көрсетеді. HY-SRF05 екі ультрадыбыстық сенсорды анықтау аймағын дыбыспен толық «жарықтандыру» үшін бастапқы сызықтан 50 см төмен орналастыру қажет болды.

1 -қадам: Сымдардың диаграммасы

1 -суретте «қос сенсорлы эхо -локатордың» қосылу схемасы көрсетілген.

Бергіш (Т) түрлендіргішінің үстіне маскировка таспасының бірнеше қабатын қою арқылы В сенсоры «пассивті» болады. Бұл таспа ультрадыбыстық дыбысты бөгейді, әйтпесе ол шығарылады.

2 -қадам: бөлшектер тізімі

1 -суретте көрсетілгендей, бұл жобаны аяқтау үшін өте аз бөліктер қажет:

Келесі бөліктер https://www.aliexpress.com/ сайтынан алынды:

• USB кабелі бар тек 1 Arduino Uno R3
• 2 тек HY-SRF05 немесе HC-SR04, ультрадыбыстық түрлендіргіштер

Келесі бөліктер жергілікті түрде алынды:

• 1 ерлерге арналған arduino жолағы
• Ардуиноға арналған тек 2 әйел жолағы
• Алюминий сынықтарының тек 2 бөлігі
• 2 кішкене ағаш кесектері
• Тек 2 кішкене бұрандалар
• 3 тек кабельдік байланыстар
• 4 ұзындығы пластикалық қапталған сым (әр түрлі түстер) [1]

Ескерту

[1]

Әрбір сымның жалпы ұзындығы датчиктер арасындағы қажетті қашықтыққа және дәнекерлеу үшін аз мөлшерге тең болуы керек. Содан кейін сымдар бұралып, кабельді құрайды.

3 -қадам: Теория

Сәуле үлгілері

1 -суретте А және В түрлендіргіштер үшін қабаттасқан сәуле үлгілері көрсетілген.

А сенсоры «қызыл аймақта» кез келген объектіден жаңғырық алады.

В сенсоры тек «күлгін аймақта» болған жағдайда ғана жаңғырық алады. Бұл аймақтың сыртында объектінің координатын анықтау мүмкін емес. [1]

Егер сенсорлар кең қашықтықта болса, үлкен «күлгін» анықтау аймақтары мүмкін.

Есептеулер

2 -суретке сілтеме жасай отырып:

Кез келген үшбұрыштың ауданын мына формуламен есептеуге болады:

аудан = негіз*биіктік/2 ……………………………………………………………… (1)

(1) теңдеу бізге биіктікті береді (Y-координаты):

биіктігі = ауданы*2/негізі ……………………………………………………………… (2)

Әзірге жақсы … бірақ біз ауданды қалай есептейміз?

Жауап - екі ультрадыбыстық түрлендіргішті белгілі қашықтықта орналастыру (базалық) және ультрадыбысты қолдана отырып, әр сенсордың объектіден қашықтығын өлшеу.

Фото 2 мұның қалай мүмкін екенін көрсетеді.

А түрлендіргіші импульсті жібереді, ол объектіден барлық бағытта шығады. Бұл импульсті А түрлендіргіші де, В түрлендіргіші де естиді, В түрлендіргіштен импульс жіберілмейді, ол тек тыңдайды.

А түрлендіргішке қайту жолы қызыл түспен көрсетілген. Екіге бөлінгенде және дыбыс жылдамдығы есептелгенде, біз «d1» қашықтығын мына формуладан есептей аламыз: [2]

d1 (см) = уақыт (микросекундтар)/59 …………………………………………… (3)

В түрлендіргішке баратын жол көк түспен көрсетілген. Егер біз осы жол ұзындығынан «d1» қашықтықты алып тастасақ, онда «d2» қашықтығын аламыз. «D2» есептеу формуласы: [3]

d2 (см) = уақыт (микросекунд/29,5 - d1 …………………………………. (4)

Бізде ABC үшбұрышының барлық үш қабырғасының ұзындығы бар … «Геронға» кіріңіз.

Герон формуласы

Герон формуласында үшбұрыштың үш қабырғасының әрқайсысын қосатын және нәтижені екіге бөлетін «жартылай периметр» деп аталатын нәрсе қолданылады:

s = (a+b+c)/2 ……………………………………………………………………………. (5)

Енді ауданды келесі формула бойынша есептеуге болады:

ауданы = sqrt (s*(s-a)*(s-b)*(s-c)) ……………………………………………………. (6)

Ауданды білгеннен кейін биіктікті (Y-координатасы) жоғарыдағы (2) теңдіктен есептей аламыз.

Пифагор

Тік бұрышты үшбұрыш құру үшін енді X координатасын үшбұрыш шыңынан негізгі сызыққа перпендикуляр тастау арқылы есептеуге болады. Енді X координатасын Пифагор көмегімен есептеуге болады:

c1 = шаршы (b2 - h2) ……………………………………………………………………………… (7)

Ескертулер

[1]

Датчиктерді бастапқы сызықтың астына орналастыру арқылы мақсатты аймақты дыбыспен толығымен «жарықтандыруға» болады.

[2]

Тұрақтылық үшін 59 мәні келесі түрде шығарылады:

Дыбыс жылдамдығы шамамен 340 м/с құрайды, бұл 0,034 см/uS (сантиметр/микросекунд).

0.034см/АҚШ -тың кері қатынасы 29.412uS/см құрайды, ол 2 -ге көбейтілгенде, қайту жолына рұқсат береді, 58.824 немесе 59 -ға тең.

Бұл мән ауа температурасы, ылғалдылық және қысымды ескере отырып жоғары/төмен реттелуі мүмкін.

[3]

Тұрақты үшін 29,5 мәні келесі түрде шығарылады:

Қайтару жолы жоқ, сондықтан біз 29.5 қолданамыз, бұл жоғарыдағы [2] мәннің жартысына тең.

4 -қадам: құрылыс

Монтаж кронштейндері

Алюминийден жасалған 20 калибрлі табақшадан менің екі нұсқаулық

Менің жақшаларымның өлшемдері 1 -суретте көрсетілген.

«Негізгі» деп белгіленген екі тесік әр сенсорға жіпті бекітуге арналған. Оңай орнату үшін жіпті қажетті аралыққа байлаңыз.

Сенсорлық розеткалар

Датчик розеткалары (2 -сурет) стандартты Arduino розеткасынан жасалған.

Барлық қажет емес түйреуіштер шығарылды және пластмассадан 3 мм тесік бұрғыланды.

Қосылымдарды дәнекерлеу кезінде сымдарды алюминий кронштейнге қысқартпауға тырысыңыз.

Штаммды жеңілдету

Кәбілдің әр ұшындағы кішкене жылу өткізгіш түтік сымдардың ашылуына жол бермейді.

Кабель байланысы кабельдің қажетсіз қозғалысын болдыртпау үшін қолданылған.

5 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз етуді орнату

Келесі кодты осы ретпен орнатыңыз:

Arduino IDE

Arduino IDE (интеграцияланған даму ортасы) https://www.arduino.cc/en/main/software сайтынан жүктеліп, орнатыңыз.

Өңдеу 3

Https://processing.org/download/ сайтынан Processing 3 жүктеп алыңыз және орнатыңыз.

Ардуино эскизі

Қосылған «dual_sensor _echo_locator.ino» файлының мазмұнын Arduino «нобайына» көшіріп, сақтаңыз, содан кейін оны Arduino Uno R3 -ке жүктеңіз.

Ardino IDE жабыңыз, бірақ USB кабелін қосулы қалдырыңыз.

Эскизді өңдеу

«Dual_sensor_echo_locator.pde» қоса берілген файлдың мазмұнын өңдеудің «Эскизіне» көшіріңіз.

Енді жоғарғы сол жақтағы «Іске қосу» түймесін басыңыз … экранда графикалық экран пайда болуы керек.

6 -қадам: тестілеу

Arduino USB кабелін компьютерге қосыңыз

Processing 3 IDE (біріктірілген әзірлеу ортасы) «сол жақ жоғарғы» іске қосу түймесін басу арқылы «dual_sensor_echo_locator.pde» іске қосыңыз.

Үтірмен бөлінген сандар экранда 1 -суретте көрсетілгендей ағып кетуі керек.

Іске қосылған кезде қате туралы хабар

Сіз іске қосу кезінде қате туралы хабарды ала аласыз.

Олай болса, 1 -суреттің 88 -жолындағы [0] мәнін “COM” портымен байланысты нөмірге сәйкес өзгертіңіз.

Жүйеге байланысты бірнеше «COM» порттары тізімделуі мүмкін. Сандардың бірі жұмыс істейді.

1 -суретте [0] нөмірі менің «COM4» -пен байланысты.

Сенсорлардың орналасуы

Датчиктерді бір -бірінен 100 см қашықтықта объекті 100 см қашықтықта орналастырыңыз.

Екі сенсорды ақырын 1 метрлік шаршы бұрыштың диагональ бойынша қарама -қарсы бұрышына қарай бұрыңыз.

Сенсорларды айналдыра отырып, сіз графикалық дисплейде жыпылықтайтын қызыл нүкте пайда болатын орынды табасыз.

Сенсорлар сіздің объектіңізді анықтағаннан кейін қосымша деректер де пайда болады (2 -сурет):

• қашықтық 1
• қашықтық2
• бастапқы көрсеткіш
• офсеттік
• жартылай периметрі
• аймақ
• X координаты
• Y координаты

7 -қадам: Дисплей

Дисплей Processing 3 көмегімен жазылды … 100 см бастапқы сызық көрсетіледі.

Негізгі сызықты өзгерту

Негізгі сызықты 100см -ден 200см -ге өзгертейік:

«Float Baseline = 100;» өзгерту өңдеу тақырыбында «float Baseline = 200;» мәнін оқыңыз.

«Draw_grid ()» процедурасындағы «50» мен «100» белгілерін «100» мен «200» деп оқу үшін өзгертіңіз.

Есепті ауыстыру

Егер сенсорларды бастапқы сызықтан төмен орналастырсақ, үлкен мақсатты аймақтарды бақылауға болады.

Егер сіз мұны таңдасаңыз, өңдеу тақырыбындағы айнымалы «Офсет» өзгертілуі керек.

Менің басқа нұсқауларды көру үшін мына жерді басыңыз.