Ultrasonic Radar โดยใช้ Arduino Nano และ Serial Plotter: 10 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ในคำแนะนำนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับพื้นฐานของไลบรารีเซอร์โวรวมถึงการตั้งค่าเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกและใช้เป็นเรดาร์ ผลลัพธ์ของโปรเจ็กต์นี้จะปรากฏบนมอนิเตอร์พล็อตเตอร์แบบอนุกรม

เสบียง

- อาร์ดูอิโน นาโน

-เขียงหั่นขนม

- ปืนกาว

- สายจัมเปอร์

-PC ไปยัง Arduino USB

ขั้นตอนที่ 1: เชื่อมต่อ Arduino กับเซ็นเซอร์และเซอร์โว

ทำตามรูปแบบการเชื่อมต่อตามที่อธิบายไว้

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

- ทริกเกอร์ไปที่ pin2 ของ Arduino

- echo to pin3 ของ arduino

- Vcc และ Gnd ถึง 5v และ Gnd ตามลำดับ

เซอร์โว:

- สายสีน้ำตาลลงกราวด์

- สายสีแดงเป็น vcc

- ลวดสีเหลือง/ส้มที่ขา 9 (การเชื่อมต่อที่แสดงในแผนภาพวงจรไม่เหมือนกับที่อธิบายไว้ตามคำอธิบายเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด)

ขั้นตอนที่ 2: การตั้งค่าเซนเซอร์

กาวเซอร์โวบนกระดาษแข็ง

เซอร์โวมาพร้อมกับอุปกรณ์ต่อพ่วงที่หลากหลายกับเพลา

ติดอันแบนและอันใหญ่บนเพลามอเตอร์แล้วหมุนไปด้านใดด้านหนึ่งจนสุด

คุณจะเห็นได้ว่าเซอร์โวสามารถหมุนได้ไม่เกิน 180 องศาในทิศทางใดทิศทางหนึ่งเท่านั้น

ตอนนี้ปรับสิ่งที่แนบมาให้เหมาะสมเพื่อให้อยู่ในมุม 180 องศาได้อย่างสมบูรณ์แบบ

จากนั้นติดเซ็นเซอร์ให้ร้อนกับสิ่งที่แนบมาดังแสดงในรูป

ตอนนี้เซอร์โวจะต้องสามารถหมุนเซ็นเซอร์ได้ตั้งแต่ 0 ถึง 180 องศา

ขั้นตอนที่ 3: การตั้งค่า Arduino

เมื่อการตั้งค่าทั้งหมดดูเหมือนในภาพ ให้เชื่อมต่อ Arduino กับคอมพิวเตอร์และเริ่มต้น Arduino IDE มีคำอธิบายทีละขั้นตอนของรหัสแต่ละบล็อกในขั้นตอนต่อไปนี้

ขั้นตอนที่ 4: การประกาศตัวแปร

#include เป็นไลบรารีที่จำเป็นในการรันเซอร์โวมอเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งต้องการสัญญาณ pwm

ทริกเกอร์, เสียงสะท้อน, ระยะเวลา, ระยะทางเป็นจำนวนเต็มทั้งหมด หมุดของทริกเกอร์และเสียงก้องถูกกำหนดตามลำดับ

ตัวแปร "เซอร์โว" ถูกสร้างขึ้นเพื่อระบุมอเตอร์ที่เราเชื่อมต่อ Arduino สามารถรองรับเซอร์โวหลายตัวได้ตราบเท่าที่สามารถจ่ายพลังงานให้กับพวกเขาได้และมีพินควบคุมเพียงพอ

ขั้นตอนที่ 5: ตั้งค่าและวนซ้ำ

ในฟังก์ชันการตั้งค่าเป็นโมฆะ ให้ประกาศโหมดพินดังในรูป

ในฟังก์ชัน void loop ให้เรียกใช้ฟังก์ชันอื่นๆ อีกสองฟังก์ชัน เช่น ซ้ายและขวา ฟังก์ชันเหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นในภายหลังเพื่อหมุนเพลามอเตอร์

ยังเริ่มต้นการสื่อสารแบบอนุกรมระหว่าง Arduino และพีซีด้วยอัตราบอด 9600 ซึ่งเพียงพอที่จะรองรับแอปพลิเคชันของเรา

ขั้นตอนที่ 6: ซ้ายและขวา

ไมโครเซอร์โวสามารถหมุนได้ระหว่าง 0 ถึง 180 องศา

เพื่อให้เกิดการเคลื่อนไหวนั้น เราต้องสร้างฟังก์ชันการเคลื่อนที่แบบกวาด

แม้ว่าจะสามารถทำได้โดยใช้ฟังก์ชันเดียว แต่นี่เป็นอีกวิธีหนึ่งในการทำ

ในแต่ละบล็อกของรหัส เราจะพบว่า "ระยะทาง" ของจำนวนเต็มจะได้รับค่าส่งคืนของฟังก์ชัน echoloop()

ฟังก์ชันนี้จะคำนวณระยะห่างของวัตถุจากเซ็นเซอร์

ฟังก์ชันประกอบด้วยเงื่อนไข serial.print() และ serial.println()

เพื่อให้ได้พล็อตเตอร์อนุกรมเพื่อพล็อตตัวแปรที่เราจำเป็นต้องพิมพ์ในรูปแบบนี้

Serial.print(ตัวแปร1);

Serial.print(" ");

Serial.println(ตัวแปร2);

ในกรณีของเรา ตัวแปร1 คือมุม และตัวแปร2 คือระยะทาง

ขั้นตอนที่ 7: การคำนวณระยะทาง

เซ็นเซอร์ต้องใช้พัลส์ 10 microsencond เพื่อส่งสัญญาณคลื่นอัลตราโซนิกซึ่งควรสะท้อนออกจากวัตถุและจะได้รับจากผู้รับ ดังที่แสดงใน omage โค้ดได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เป็นเช่นนั้น

เมื่อทราบระยะเวลาของการสะท้อนแล้ว ระยะทางของวัตถุสามารถคำนวณได้ง่าย

อัลตราซาวนด์เดินทางด้วยความเร็วเสียงในอากาศ 343 เมตร/วินาที

ระยะทางที่คำนวณได้จะถูกส่งกลับไปยังทุกที่ที่เรียกใช้ฟังก์ชัน

ขั้นตอนที่ 8: อัปโหลดรหัสและเริ่ม

เมื่อรหัสได้รับการยืนยันและอัปโหลดแล้ว ให้วางวัตถุบางอย่างไว้หน้าเซ็นเซอร์แล้วเรียกใช้

จำสิ่งของที่ฉันวางไว้

- มัลติมิเตอร์ทางด้านซ้ายของเซ็นเซอร์

- กล่องดำปิดหน้าเซนเซอร์

- กล่องสีน้ำเงินทางด้านขวาในระยะหนึ่ง

ขั้นตอนที่ 9: การตีความ Serial Plotter

เปิดพล็อตเตอร์แบบอนุกรมโดยไปที่เครื่องมือ

Arduino IDE ล่าสุดมีพล็อตเตอร์แบบอนุกรม ดังนั้นให้อัปเดต IDE

ในพล็อตเราจะพบคลื่นสามเหลี่ยมสีน้ำเงินซึ่งเป็นพล็อตของมุมของเซอร์โว

พล็อตสีแดงคือระยะทางที่เซ็นเซอร์คำนวณ

ยิ่งวัตถุใกล้วัตถุมากเท่าใด พล็อตสีแดงก็จะตกต่ำลงเท่านั้น

ยิ่งวัตถุอยู่ไกลเท่าไร พล็อตสีแดงก็จะยิ่งสูงขึ้นและเอาแน่เอานอนไม่ได้

คุณสามารถสังเกตเห็นความหดหู่ที่สำคัญสามประการในเนื้อเรื่อง

- ใกล้กับศูนย์องศาในพล็อตสีน้ำเงิน - มัลติมิเตอร์

- ตรงกลางของทางลาดขึ้นและทางลาดลง - กล่องดำ

- ที่จุดสูงสุดของพล็อตสีน้ำเงิน - ความหดหู่น้อยลงเนื่องจากวัตถุอยู่ไกล - กล่องสีน้ำเงินอยู่ทางด้านขวาสุด

ใช้พล็อตสีน้ำเงินเป็นค่าอ้างอิงของมุมซึ่งแปรผันตั้งแต่ 0 ถึง 180 องศา

ระยะห่างของวัตถุที่วัดได้จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 2 ถึง 200 ซม. ขึ้นอยู่กับความไวของวัตถุ

ขั้นตอนที่ 10: ข้อควรระวัง

อย่าวางสิ่งของที่ทำจากผ้า ผ้ากระจายอัลตราซาวนด์และทำให้โครงการอ้วกค่าในช่วง 2000 ซม.

เหมาะสำหรับวัตถุที่เป็นของแข็ง

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความสูงของวัตถุเพียงพอที่จะสกัดกั้นชีพจรอัลตราซาวนด์

ปรับการหน่วงเวลาในฟังก์ชัน right(), left(), เพื่อให้เซ็นเซอร์หมุนเร็วขึ้น