ორმაგი სენსორი ექოს ლოკატორი: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ეს ინსტრუქცია განმარტავს, თუ როგორ უნდა დაადგინოთ ობიექტის მდებარეობა არდუინოს გამოყენებით, ორი ულტრაბგერითი სენსორი და ჰერონის სამკუთხედების ფორმულა. მოძრავი ნაწილები არ არის.

ჰერონის ფორმულა საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ნებისმიერი სამკუთხედის ფართობი, რომლისთვისაც ყველა მხარე ცნობილია. სამკუთხედის ფართობის გაცნობის შემდეგ თქვენ შეძლებთ გამოთვალოთ ერთი ობიექტის პოზიცია (ცნობილ საწყისთან შედარებით) ტრიგონომეტრიისა და პითაგორას გამოყენებით.

სიზუსტე შესანიშნავია. დიდი გამოვლენის ადგილები შესაძლებელია ფართოდ გავრცელებული HC-SR04, ან HY-SRF05, ულტრაბგერითი სენსორების გამოყენებით.

მშენებლობა მარტივია … ყველაფერი რაც თქვენ გჭირდებათ არის მკვეთრი დანა, ორი საბურღი, გასაყიდი რკინა და ხის ხერხი.

სურათები

• ვიდეო კლიპში ნაჩვენებია, თუ როგორ მუშაობს მოწყობილობა.
• ფოტო 1 გვიჩვენებს აწყობილი "ექოს ლოკატორი"
• ფოტო 2 გვიჩვენებს ტიპიურ ჩვენებას. ობიექტი არის წითელი (მოციმციმე) წერტილი.
• ფოტო 3 გვიჩვენებს ვიდეო ტესტის დაყენებას. აუცილებელი იყო ორი HY-SRF05 ულტრაბგერითი სენსორის განთავსება საწყის დონეზე 50 სმ ქვემოთ, რათა გამოვლენის ადგილი მთლიანად „განათებულიყო“ხმით.

ნაბიჯი 1: გაყვანილობის დიაგრამა

ფოტო 1 გვიჩვენებს გაყვანილობის დიაგრამას "ორმაგი სენსორის ექოს ლოკატორი".

სენსორი B ხდება "პასიური" გადაცემის (T) გადამცემზე გადასაფარებელი ლენტის რამდენიმე ფენის განთავსებით. ეს ფირზე იბლოკება ულტრაბგერითი ხმა, რომელიც სხვაგვარად იქნებოდა გამოსული.

ნაბიჯი 2: ნაწილების სია

როგორც ნაჩვენებია ფოტო 1 -ში, ძალიან ცოტა ნაწილია საჭირო ამ პროექტის დასასრულებლად:

შემდეგი ნაწილები იქნა მიღებული

• მხოლოდ 1 Arduino Uno R3 სრული USB კაბელით
• 2 მხოლოდ HY-SRF05, ან HC-SR04, ულტრაბგერითი გადამყვანები

შემდეგი ნაწილები იქნა მიღებული ადგილობრივად:

• მხოლოდ 1 მამრობითი არდუინოს სათაურის ზოლები
• მხოლოდ 2 ქალი არდუინოს სათაურის ზოლები
• მხოლოდ 2 ცალი ალუმინის ჯართი
• მხოლოდ 2 პატარა ხის ნაჭერი
• მხოლოდ 2 პატარა ხრახნი
• მხოლოდ 3 საკაბელო კავშირი
• მხოლოდ 4 სიგრძის პლასტიკური დაფარული მავთულები (ასორტი ფერები) [1]

შენიშვნა

[1]

თითოეული მავთულის მთლიანი სიგრძე უნდა იყოს ტოლი სასურველ მანძილს სენსორებს შორის, ასევე მცირე რაოდენობით შესადუღებლად. შემდეგ მავთულები ირევა ერთმანეთთან და ქმნის კაბელს.

ნაბიჯი 3: თეორია

სხივის შაბლონები

ფოტო 1 გვიჩვენებს გადაფარებული სხივის შაბლონებს გადამცემ A- სა და B გადამცემზე.

სენსორი A მიიღებს ექოს "წითელი ზონის" ნებისმიერი ობიექტისგან.

სენსორი B მიიღებს ექოს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ობიექტი არის "მოლურჯო არეში". ამ ტერიტორიის გარეთ შეუძლებელია ობიექტის კოორდინატის დადგენა. [1]

დიდი "მეწამულის" გამოვლენის ადგილები შესაძლებელია, თუ სენსორები ფართოდ არის დაშორებული.

გამოთვლები

ფოტოს მე -2 მითითებით:

ნებისმიერი სამკუთხედის ფართობი შეიძლება გამოითვალოს ფორმულით:

ფართობი = ბაზა*სიმაღლე/2 ……………………………………………………………………. (1)

განტოლების გადაკეთება (1) გვაძლევს სიმაღლეს (Y- კოორდინატი):

სიმაღლე = ფართობი*2/ფუძე ……………………………………………………………………. (2)

ჯერჯერობით ყველაფერი კარგად არის … მაგრამ როგორ გამოვთვალოთ ფართობი?

პასუხი არის ორი ულტრაბგერითი გადამცემის დაშორება ცნობილი მანძილით (საწყისი) და გაზომეთ მანძილი თითოეული სენსორი ობიექტიდან ულტრაბგერითი გამოყენებით.

ფოტო 2 გვიჩვენებს, თუ როგორ არის ეს შესაძლებელი.

გადამყვანი A აგზავნის პულსს, რომელიც ობიექტიდან ყველა მიმართულებით ბრუნდება. ეს პულსი ისმის როგორც გადამცემი A, ასევე გადამცემი B.

გადამყვან A- ში დაბრუნების გზა ნაჩვენებია წითლად. როდესაც ორად იყოფა და ხმის სიჩქარე გათვალისწინებულია, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ მანძილი "d1" ფორმულისგან: [2]

d1 (სმ) = დრო (მიკრო წამი)/59 ……………………………………………… (3)

გადამყვანი B– ის გზა ნაჩვენებია ლურჯ ფერში. თუ ჩვენ გამოვაკლებთ მანძილს "d1" ამ ბილიკის სიგრძიდან მივიღებთ მანძილს "d2". "D2" - ის გამოთვლის ფორმულა არის: [3]

d2 (სმ) = დრო (მიკრო წამი/29.5 - d1 …………………………………….. (4)

ახლა ჩვენ გვაქვს ABC სამკუთხედის სამივე გვერდის სიგრძე … შეიყვანეთ "ჰერონი"

ჰერონის ფორმულა

ჰერონის ფორმულა იყენებს რაღაცას სახელწოდებით "ნახევრად პერიმეტრი", რომელშიც თქვენ დაამატებთ სამკუთხედის სამ მხარეს თითოეულს და შედეგს ყოფთ ორზე:

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

ახლა ფართობი შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:

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

მას შემდეგ რაც ვიცით ფართობი შეგვიძლია გამოვთვალოთ სიმაღლე (Y- კოორდინატი) განტოლებიდან (2) ზემოთ.

პითაგორა

X- კოორდინატი ახლა შეიძლება გამოითვალოს სამკუთხედის წვერიდან პერპენდიკულარულად ჩაშვებით საწყისზე მართკუთხა სამკუთხედის შესაქმნელად. X- კოორდინატი ახლა შეიძლება გამოითვალოს პითაგორას გამოყენებით:

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

შენიშვნები

[1]

სამიზნე არე შეიძლება სრულად იყოს „განათებული“ხმით სენსორების საწყისი ხაზის ქვემოთ მდებარეობით.

[2]

59 -ის მნიშვნელობა მუდმივისთვის მიიღება შემდეგნაირად:

ხმის სიჩქარეა დაახლოებით 340 მ/წმ, რაც არის 0.034 სმ/წმ (სანტიმეტრი/მიკროწამი).

0.034cm/uS საპასუხოა 29.412uS/cm, რომელიც, გამრავლებით 2 -ზე დასაბრუნებელი ბილიკის დასაშვებად, უდრის 58.824 -ს ან 59 -ს მომრგვალებისას.

ეს მნიშვნელობა შეიძლება მორგებული იყოს ზემოთ/ქვემოთ ჰაერის ტემპერატურის, ტენიანობის და წნევის გათვალისწინებით.

[3]

მუდმივისთვის 29.5 მნიშვნელობა მიიღება შემდეგნაირად:

დასაბრუნებელი გზა არ არსებობს, ამიტომ ჩვენ ვიყენებთ 29.5 – ს, რაც არის [2] –ში გამოყენებული მნიშვნელობის ნახევარი.

ნაბიჯი 4: მშენებლობა

სამაგრი ფრჩხილები

ორი სამონტაჟო ფრჩხილი დამზადდა 20 გოჯიანი ალუმინის ფურცლისგან, ჩემს ინსტრუქციებში აღწერილი მეთოდის გამოყენებით

ჩემი ფრჩხილების ზომები ნაჩვენებია ფოტო 1 -ში.

ორი ხვრელი, რომელიც აღინიშნება "საბაზისო" არის თითოეული სენსორისთვის სიმების დასამაგრებლად. უბრალოდ მიამაგრეთ სტრიქონი საჭირო მანძილზე ადვილი დასაყენებლად.

სენსორული სოკეტები

სენსორის ბუდეები (ფოტო 2) დამზადებულია სტანდარტული არდუინოს სათაურის ბუდეებიდან.

ყველა არასასურველი ქინძისთავები ამოღებულია და პლასტმასის მეშვეობით გაბურღულია 3 მმ ხვრელი.

კავშირების შედუღებისას ყურადღება მიაქციეთ, რომ მავთულები არ შეუმცირდეს ალუმინის სამაგრს.

დაძაბულობის რელიეფები

კაბელის თითოეულ ბოლოში გათბობის შემცირების პატარა ნაჭერი ხელს უშლის მავთულის გაშლას.

საკაბელო კავშირები გამოყენებულია საკაბელო არასასურველი გადაადგილების თავიდან ასაცილებლად.

ნაბიჯი 5: პროგრამული უზრუნველყოფის ინსტალაცია

დააინსტალირეთ შემდეგი კოდი ამ თანმიმდევრობით:

Arduino IDE

ჩამოტვირთეთ და დააინსტალირეთ Arduino IDE (ინტეგრირებული განვითარების გარემო) https://www.arduino.cc/en/main/software– დან, თუ უკვე არ არის დაინსტალირებული.

დამუშავება 3

ჩამოტვირთეთ და დააინსტალირეთ Processing 3 https://processing.org/download/– დან

არდუინოს ესკიზი

დააკოპირეთ თანდართული ფაილის შინაარსი, „dual_sensor _echo_locator.ino“, Arduino– ს „ესკიზში“, შეინახეთ და შემდეგ ატვირთეთ თქვენს Arduino Uno R3– ში.

დახურეთ Ardino IDE, მაგრამ დატოვეთ USB კაბელი დაკავშირებული.

დამუშავების ესკიზი

დააკოპირეთ თანდართული ფაილის შინაარსი, "dual_sensor_echo_locator.pde" დამუშავების "ესკიზში".

ახლა დააწკაპუნეთ ღილაკზე "გაშვება" ზედა მარცხენა … თქვენს ეკრანზე უნდა გამოჩნდეს გრაფიკული ეკრანი.

ნაბიჯი 6: ტესტირება

შეაერთეთ Arduino USB კაბელი თქვენს კომპიუტერთან

გაუშვით "dual_sensor_echo_locator.pde" დაწკაპვით "ზედა მარცხენა" ღილაკზე თქვენს Processing 3 IDE (ინტეგრირებული განვითარების გარემო).

ციფრებმა, რომლებიც გამოყოფილია მძიმით, უნდა დაიწყონ თქვენი ეკრანის სტრიმინგი, როგორც ნაჩვენებია ფოტოში 1.

შეცდომის შეტყობინება გაშვებისას

გაშვებისას შეიძლება მიიღოთ შეცდომის შეტყობინება.

თუ ასეა, შეცვალეთ [0] ფოტოს 1 -ის 88 -ე სტრიქონი, რათა შეესაბამებოდეს თქვენს "COM" პორტთან დაკავშირებულ ნომერს.

რამდენიმე "COM" პორტი შეიძლება იყოს ჩამოთვლილი თქვენი სისტემის მიხედვით. ერთ -ერთი ნომერი იმუშავებს.

ფოტო 1 -ში ნომერი [0] ასოცირდება ჩემს "COM4" - თან.

თქვენი სენსორების განთავსება

განათავსეთ თქვენი სენსორები ერთმანეთისგან 100 სმ მანძილზე, ხოლო ობიექტი 100 სმ წინ.

ორივე სენსორი ნელა გადაატრიალეთ წარმოსახვითი 1 მეტრის კვადრატის დიაგონალურად საპირისპირო კუთხისკენ.

სენსორების ბრუნვისას თქვენ ნახავთ პოზიციას, სადაც გრაფიკული ეკრანზე გამოჩნდება წითელი მოციმციმე წერტილი.

დამატებითი მონაცემები ასევე გამოჩნდება (ფოტო 2) მას შემდეგ, რაც სენსორებმა აღმოაჩინეს თქვენი ობიექტი:

• მანძილი 1
• მანძილი 2
• საწყისი
• ოფსეტური
• ნახევრად პერიმეტრი
• ფართობი
• X კოორდინატი
• Y კოორდინაცია

ნაბიჯი 7: ჩვენება

ეკრანი დაწერილია დამუშავების 3 – ის გამოყენებით … ნაჩვენებია 100 სმ – ის საწყისი.

იცვლება საბაზისო

მოდით შევცვალოთ ჩვენი საწყისი ხაზი 100 სმ -დან 200 სმ -მდე:

შეცვალეთ "float Baseline = 100;" დამუშავების სათაურში წაიკითხეთ "float Baseline = 200;"

შეცვალეთ ლეიბლები "50" და "100" დამუშავების "draw_grid ()" რუტინაში, რომ წაიკითხოთ "100" და "200".

ოფსეტის შეცვლა

უფრო დიდი სამიზნე ტერიტორიების მონიტორინგი შეიძლება მოხდეს, თუ სენსორებს განვათავსებთ საბაზისო ხაზის ქვემოთ.

ცვლადი "ოფსეტური" დამუშავების სათაურში უნდა შეიცვალოს, თუ ამას გადაწყვეტთ.

დააწკაპუნეთ აქ, რომ ნახოთ ჩემი სხვა ინსტრუქციები.