Sensor i dyfishtë Echo Locator: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Ky udhëzues shpjegon se si të përcaktoni vendndodhjen e një objekti duke përdorur një Arduino, dy sensorë tejzanor dhe formulën e Heronit për trekëndëshat. Nuk ka pjesë lëvizëse.

Formula e Heronit ju lejon të llogaritni sipërfaqen e çdo trekëndëshi për të cilin të gjitha anët janë të njohura. Pasi të njihni sipërfaqen e një trekëndëshi, atëherë jeni në gjendje të llogaritni pozicionin e një objekti të vetëm (në krahasim me një bazë bazë të njohur) duke përdorur trigonometrinë dhe Pitagorën.

Saktësia është e shkëlqyeshme. Zona të mëdha zbulimi janë të mundshme duke përdorur sensorë tejzanor të disponueshëm HC-SR04, ose HY-SRF05.

Ndërtimi është i thjeshtë… gjithçka që ju nevojitet është një thikë e mprehtë, dy stërvitje, një hekur saldimi dhe një sharrë druri.

Imazhe

• Videoklipi tregon njësinë në punë.
• Fotografia 1 tregon "lokalizimin e jehonës" të mbledhur
• Fotografia 2 tregon një ekran tipik. Objekti është pika e kuqe (ndezje).
• Fotografia 3 tregon konfigurimin e testit të videos. Ishte e nevojshme të vendoseshin dy sensorët tejzanor HY-SRF05 50 cm nën vijën bazë për të "ndriçuar" plotësisht zonën e zbulimit me zë.

Hapi 1: Diagrami i telave

Fotografia 1 tregon diagramin e instalimeve elektrike për "lokalizuesin e jehonës me sensor të dyfishtë".

Sensori B jepet "pasiv" duke vendosur disa shtresa të shiritit maskues mbi dhënësin transmetues (T). Kjo kasetë bllokon tingullin tejzanor që përndryshe do të emetohej.

Hapi 2: Lista e Pjesëve

Siç tregohet në foton 1, shumë pak pjesë kërkohen për të përfunduar këtë projekt:

Pjesët e mëposhtme janë marrë nga

• 1 vetëm Arduino Uno R3 i kompletuar me kabllo USB
• 2 vetëm HY-SRF05, ose HC-SR04, dhënës tejzanor

Pjesët e mëposhtme janë marrë në vend:

• 1 shirit arduino vetëm për meshkuj
• 2 shirita vetëm femër të kokës arduino
• 2 vetëm copa alumini skrap
• 2 vetëm copa të vogla druri
• 2 vetëm vida të vogla
• 3 lidhëse vetëm kabllo
• 4 tela të vetëm të veshur me plastikë (ngjyra të ndryshme) [1]

shënim

[1]

Gjatësia totale e secilit tel duhet të jetë e barabartë me distancën e dëshiruar midis sensorëve plus një sasi të vogël për bashkim. Telat pastaj shtrembërohen së bashku për të formuar një kabllo.

Hapi 3: Teoria

Modelet e rrezeve

Fotografia 1 tregon modelet e rrezeve të mbivendosura për dhënësin A dhe dhënësin B.

Sensori A do të marrë një jehonë nga çdo objekt në "zonën e kuqe".

Sensori B do të marrë një jehonë vetëm nëse objekti është në "zonën e purpurt". Jashtë kësaj zone nuk është e mundur të përcaktohet koordinata e një objekti. [1]

Zona të mëdha të zbulimit "të purpurt" janë të mundshme nëse sensorët janë të distancuar gjerësisht.

Llogaritjet

Në lidhje me foton 2:

Sipërfaqja e çdo trekëndëshi mund të llogaritet nga formula:

zona = baza*lartësia/2 ……………………………………………………………………. (1)

Riorganizimi i ekuacionit (1) na jep lartësinë (koordinata Y):

lartësia = sipërfaqja*2/baza ……………………………………………………………………. (2)

Deri tani mirë … por si e llogarisim sipërfaqen?

Përgjigja është që të vendosni dy transduktorë tejzanor në një distancë të njohur (baza) dhe të matni distancën që secili sensor është nga objekti duke përdorur ultratinguj.

Fotografia 2 tregon se si është e mundur kjo.

Transduktori A dërgon një puls i cili kërcen nga objekti në të gjitha drejtimet. Ky puls dëgjohet si nga dhënësi A ashtu edhe nga transduktori B. Asnjë puls nuk dërgohet nga dhënësi B … ai vetëm dëgjon.

Rruga e kthimit te dhënësi A është treguar me të kuqe. Kur ndahet me dy dhe shpejtësia e tingullit llogaritet, ne mund të llogarisim distancën "d1" nga formula: [2]

d1 (cm) = kohë (mikrosekonda)/59 ……………………………………………… (3)

Rruga drejt dhënësit B është treguar me ngjyrë blu. Nëse zbresim distancën "d1" nga kjo gjatësi shtegu marrim distancën "d2". Formula për llogaritjen e "d2" është: [3]

d2 (cm) = kohë (mikrosekonda/29.5 - d1 …………………………………….. (4)

Tani kemi gjatësinë e të tre anëve të trekëndëshit ABC … futni "Heron"

Formula e Heronit

Formula e Heronit përdor diçka të quajtur "gjysmë-perimetër" në të cilën shtoni secilën nga tre anët e një trekëndëshi dhe ndani rezultatin me dy:

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

Zona tani mund të llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:

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

Pasi të dimë zonën mund të llogarisim lartësinë (koordinata Y) nga ekuacioni (2) më sipër.

Pitagora

Koordinata X tani mund të llogaritet duke ulur një pingul nga kulmi i trekëndëshit në vijën bazë për të krijuar një trekëndësh me kënd të drejtë. Koordinata X tani mund të llogaritet duke përdorur Pitagorën:

c1 = sqrt (b2 - h2) ……………………………………………………………….. (7)

Shënime

[1]

Zona e synuar mund të "ndriçohet" plotësisht me zë duke i vendosur sensorët nën vijën bazë.

[2]

Vlera 59 për konstantën rrjedh si më poshtë:

Shpejtësia e zërit është afërsisht 340m/S që është 0.034cm/uS (centimetra/mikroskondë).

Reciproku i 0.034cm/uS është 29.412uS/cm i cili, kur shumëzohet me 2 për të lejuar rrugën e kthimit, është i barabartë me 58.824 ose 59 kur rrumbullakohet.

Kjo vlerë mund të rregullohet lart/poshtë për të marrë parasysh temperaturën e ajrit, lagështinë dhe presionin.

[3]

Vlera 29.5 për konstantën rrjedh si më poshtë:

Nuk ka rrugë kthimi kështu që ne përdorim 29.5 që është gjysma e vlerës së përdorur në [2] më sipër.

Hapi 4: Ndërtimi

Kllapat e montimit

Dy kllapa montimi janë bërë nga fletë alumini me 20 matës duke përdorur metodën e përshkruar në udhëzuesin tim

Dimensionet për kllapat e mia janë treguar në foton 1.

Dy vrimat e shënuara "bazë" janë për bashkimin e një vargu në secilin sensor. Thjesht lidhni vargun në distancën e kërkuar për konfigurim të lehtë.

Prizat e sensorit

Prizat e sensorit (foto 2) janë krijuar nga bazat standarde të kokës Arduino.

Të gjitha kunjat e padëshiruar janë nxjerrë jashtë dhe një vrimë 3 mm është shpuar përmes plastikës.

Kur lidhni lidhjet, bëni kujdes që të mos shkurtoni telat në kllapën e aluminit.

Lehtësimet e tendosjes

Një pjesë e vogël e tubit të tkurrjes së nxehtësisë në secilin skaj të kabllit parandalon që telat të shpërbëhen.

Lidhësit e kabllove janë përdorur për të parandaluar lëvizjen e padëshiruar të kabllove.

Hapi 5: Instalimi i softuerit

Instaloni kodin e mëposhtëm në këtë mënyrë:

Arduino IDE

Shkarkoni dhe instaloni Arduino IDE (mjedisi i integruar i zhvillimit) nga https://www.arduino.cc/en/main/software nëse nuk është instaluar tashmë.

Përpunimi 3

Shkarkoni dhe instaloni Processing 3 nga

Skicë Arduino

Kopjoni përmbajtjen e skedarit të bashkangjitur, "dual_sensor _echo_locator.ino", në një "skicë" të Arduino, ruani, pastaj ngarkojeni atë në Arduino Uno R3.

Mbyllni Ardino IDE por lini kabllon USB të lidhur.

Skica e përpunimit

Kopjoni përmbajtjen e skedarit të bashkangjitur, "dual_sensor_echo_locator.pde" në një "Skicë" të përpunimit.

Tani klikoni butonin "Run" në pjesën e sipërme të majtë … një ekran grafik duhet të shfaqet në ekranin tuaj.

Hapi 6: Testimi

Lidhni kabllon USB Arduino me kompjuterin tuaj

Drejtoni "dual_sensor_echo_locator.pde" duke klikuar butonin "lart-majtas" në procesorin tuaj 3 IDE (mjedisi i integruar i zhvillimit).

Numrat, të ndarë me presje duhet të fillojnë të transmetojnë poshtë ekranit tuaj siç tregohet në foton 1.

Mesazh gabimi gjatë fillimit

Mund të merrni një mesazh gabimi gjatë fillimit.

Nëse është kështu, ndryshoni [0] në rreshtin 88 të fotografisë 1 që të përputhet me numrin e lidhur me portën tuaj "COM".

Disa porte "COM" mund të listohen në varësi të sistemit tuaj. Një nga numrat do të funksionojë.

Në foton 1 numri [0] shoqërohet me "COM4" tim.

Pozicionimi i sensorëve tuaj

Hapni sensorët tuaj 100 cm larg me objektin 100 cm përpara.

Rrotulloni të dy sensorët ngadalë drejt këndit diagonalisht të kundërt të një katrori imagjinar 1 metër.

Ndërsa rrotulloni sensorët, do të gjeni një pozicion ku shfaqet një pikë e kuqe që ndizet në ekranin grafik.

Të dhëna shtesë do të shfaqen gjithashtu (foto 2) pasi sensorët të kenë gjetur objektin tuaj:

• distanca 1
• distanca 2
• bazë
• kompensuar
• gjysmë perimetri
• zonë
• Koordinata X
• Koordinata Y

Hapi 7: Shfaqja

Ekrani është shkruar duke përdorur Processing 3… tregohet një bazë bazë 100 cm.

Ndryshimi i bazës bazë

Le ta ndryshojmë bazën tonë nga 100cm në 200cm:

Ndryshoni "float Baseline = 100;" në kokën Processing për të lexuar "float Baseline = 200;"

Ndryshoni etiketat "50" dhe "100" në rutinën e përpunimit "draw_grid ()" për të lexuar "100" dhe "200".

Ndryshimi i kompensimit

Zona më të mëdha të synuara mund të monitorohen nëse i vendosim sensorët poshtë vijës bazë.

Një ndryshore "Offset" në kokën e Përpunimit duhet të ndryshohet nëse zgjidhni ta bëni këtë.

Klikoni këtu për të parë udhëzimet e mia të tjera udhëzuese.