ตัวระบุตำแหน่ง Echo แบบมัลติเพล็กซ์: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

คำแนะนำนี้อธิบายวิธีการสร้าง "การสแกน" ตัวระบุตำแหน่งเสียงสะท้อนโดยใช้ Arduino และเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกแบบมัลติเพล็กซ์สี่ตัว ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว

การก่อสร้างนั้นเรียบง่าย … สิ่งที่คุณต้องมีคือมีดคม สว่านสองดอก หัวแร้ง และเลื่อยเลือยตัดโลหะ

ตามทฤษฎีแล้ว สามารถระบุตำแหน่งของวัตถุได้มากถึงสี่ชิ้น ในทางปฏิบัติสิ่งที่ดีที่สุดที่ฉันมีคือสาม

วงจรและรหัสเป็นการทดลองล้วนๆ และเผยแพร่ด้วยความหวังว่าจะมีคนพบว่ามีประโยชน์

รูปภาพ

• ภาพที่ 1 แสดงตัวระบุตำแหน่งเสียงสะท้อนที่ประกอบเข้าด้วยกัน
• วิดีโอแสดงตัวระบุตำแหน่งเสียงสะท้อนที่ชี้ตำแหน่งสองวัตถุ

ขั้นตอนที่ 1: แผนภาพการเดินสายไฟ

ภาพที่ 1 แสดงแผนภาพการเดินสายไฟสำหรับ "quad sensor echo locator"

เซ็นเซอร์ B1 และ B2 แสดงผลเป็น "แบบพาสซีฟ" โดยวางเทปกาวหลายชั้นไว้เหนือทรานสดิวเซอร์ส่งสัญญาณ (T)

เทปนี้บล็อกเสียงอัลตราโซนิกที่อาจถูกปล่อยออกมา

ขั้นตอนที่ 2: รายการชิ้นส่วน

ภาพที่ 1 แสดงชิ้นส่วนสำหรับตัวระบุตำแหน่งเสียงสะท้อนแบบเซ็นเซอร์คู่ของฉัน ตัวระบุตำแหน่งเสียงสะท้อนของเซ็นเซอร์รูปสี่เหลี่ยมที่อธิบายไว้ในบทความนี้ต้องการเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกอีกสองตัว

ส่วนต่อไปนี้ได้มาจาก https://www.aliexpress.com/:

• 1 เพียง Arduino Uno R3 พร้อมสาย USB
• 4 เท่านั้น HY-SRF05 หรือ HC-SR04 ทรานสดิวเซอร์ล้ำเสียง

ได้รับชิ้นส่วนต่อไปนี้ในท้องถิ่น:

• 1 แถบส่วนหัวของ arduino ตัวผู้เท่านั้น
• 4 แถบส่วนหัวของ Arduino ตัวเมียเท่านั้น
• เศษอลูมิเนียม 2 ชิ้นเท่านั้น
• ไม้เล็กๆ 2 ชิ้นเท่านั้น
• 2 สกรูขนาดเล็กเท่านั้น
• เคเบิ้ลไทร์ 6 เส้นเท่านั้น
• ลวดเคลือบพลาสติกความยาวเพียง 12 เส้น (คละสี) [1]

หมายเหตุ

[1]

ความยาวทั้งหมดของสายไฟควรเท่ากับระยะห่างที่ต้องการระหว่างเซ็นเซอร์ บวกกับจำนวนเล็กน้อยสำหรับการบัดกรี ลวดจะถูกบิดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสายเคเบิล

ขั้นตอนที่ 3: ทฤษฎี

วงจรสร้างขึ้นจาก "Dual Sensor Echo Locator" ของฉัน [1]

ตัวระบุตำแหน่งเสียงสะท้อนแบบเซ็นเซอร์คู่

ภาพที่ 1 แสดง "พื้นที่การตรวจจับ" สำหรับตัวระบุตำแหน่งเสียงสะท้อนด้านบน

สมการสำหรับเซ็นเซอร์นี้แสดงไว้ใน ภาพที่ 2

ตัวระบุตำแหน่งเสียงสะท้อน "เซ็นเซอร์คู่" นี้ทำงานได้ดี แต่ต้องติดตั้งเซ็นเซอร์ทั้งสองตัวด้านล่างเส้นฐาน (เช่น ต้องมีออฟเซ็ต) เพื่อหลีกเลี่ยง "จุดบอด" ขนาดใหญ่ที่เกิดจากการใช้ทรานสดิวเซอร์ลำแสงแคบ

แต่ถ้าไม่สามารถชดเชยได้ล่ะ?

ตัวระบุตำแหน่งเสียงสะท้อนของเซ็นเซอร์สี่ตัว

ฉันคิดว่า "จุดบอด" และ "ออฟเซ็ต" เหล่านี้สามารถถูกกำจัดได้หากเราเพิ่มพื้นที่การตรวจจับเป็นสี่เท่าโดยเพิ่มจำนวนเซ็นเซอร์เป็นสองเท่าตามที่แสดงในภาพที่ 3

การสลับอย่างรวดเร็ว (มัลติเพล็กซ์) ระหว่างชุดเซ็นเซอร์สี่ตัวที่เป็นไปได้จะสร้างลำแสงหมุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ (ภาพที่ 3) ครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดและ "ออฟเซ็ต" ถูกกำจัด

ดียิ่งขึ้น … ใช้สมการเดียวกัน (ภาพที่ 2) ได้!

ตามทฤษฎีแล้วตัวระบุตำแหน่งสะท้อน "quad-sensor" นี้:

• สามารถตรวจจับวัตถุได้ถึงสี่ชิ้น [2]
• ไม่มี “จุดตาย”
• ไม่ต้องออฟเซ็ต

ผลลัพธ์

แนวคิดนี้ใช้งานได้ เนื่องจากสามารถตรวจจับวัตถุได้หลายชิ้น แต่ "จุดบอด" เล็กๆ ยังคงอยู่ เนื่องจากความกว้างของลำแสงที่แคบไม่ส่องสว่างพื้นที่เป้าหมายอย่างสมบูรณ์เมื่อค่าออฟเซ็ตเป็นศูนย์ [3]

หมายเหตุ

[1]

ดู https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… สำหรับคำอธิบายและสูตรที่สมบูรณ์

[2]

วัตถุสี่ชิ้นถือว่า:

• ความกว้างลำแสง 45 องศา
• ไม่มี "เงา" ของวัตถุหนึ่งโดยอีกวัตถุหนึ่ง

[3]

เซ็นเซอร์หกตัวที่ติดตั้งในช่วงเวลา 30 องศาควรกำจัด "จุดบอด" อย่างสมบูรณ์

ขั้นตอนที่ 4: การก่อสร้าง

รูปภาพ:

• ภาพที่ 1: ขายึด
• ภาพที่ 2: มุมมองด้านหน้า
• ภาพที่ 3: มุมมองด้านหลัง
• ภาพที่ 4: มุมมองด้านบน

ขายึด

ขายึดสองอันทำจากแผ่นอลูมิเนียม 18 เกจโดยใช้วิธีการที่อธิบายไว้ในคำแนะนำของฉัน

ใช้เลื่อยเลือยตัดโลหะหรือกรรไกรตัดเหล็กเส้นเพื่อตัด 30 มม. จากขอบด้านหนึ่งเป็นเส้นพับ 45 องศา ตอนนี้ "ให้คะแนน" ทั้งสองด้านของเส้นกึ่งกลางจากเลื่อยไปยังฐานแล้ว "กระดิก" ส่วนที่ไม่ต้องการจนกว่าจะหลุด

ขนาดสำหรับวงเล็บของฉันแสดงในภาพที่ 1

ซ็อกเก็ตเซนเซอร์

ซ็อกเก็ตเซ็นเซอร์ได้รับการออกแบบมาจากซ็อกเก็ตส่วนหัว Arduino มาตรฐาน

หมุดที่ไม่ต้องการทั้งหมดถูกดึงออกมาและเจาะรู 3 มม. ผ่านพลาสติก

เมื่อทำการบัดกรีการเชื่อมต่อ ระวังอย่าให้สายไฟสั้นเข้ากับโครงอะลูมิเนียม

บรรเทาความเครียด

ท่อหดความร้อนชิ้นเล็ก ๆ ที่ปลายแต่ละด้านของสายเคเบิลช่วยป้องกันไม่ให้สายไฟหลุด

สายรัดถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวของสายเคเบิลที่ไม่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 5: การติดตั้งซอฟต์แวร์

ติดตั้งรหัสต่อไปนี้ตามลำดับนี้:

Arduino IDE

ดาวน์โหลดและติดตั้ง Arduino IDE (สภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบบูรณาการ) จาก https://www.arduino.cc/en/main/software หากยังไม่ได้ติดตั้ง

กำลังดำเนินการ 3

ดาวน์โหลดและติดตั้งการประมวลผล 3 จาก

Quad เซนเซอร์ Echo Locator

คัดลอกเนื้อหาของไฟล์ที่แนบมา “quad_sensor _echo_locator.ino” ลงใน Arduino “sketch” บันทึกแล้วอัปโหลดไปยัง Arduino Uno R3 ของคุณ

ปิด Ardino IDE แต่ปล่อยให้สาย USB เชื่อมต่ออยู่

จอแสดงผล Quad Sensor

คัดลอกเนื้อหาของไฟล์ที่แนบมา “quad_sensor_echo_locator.pde” ลงในการประมวลผล “Sketch”

ตอนนี้คลิกปุ่ม "เรียกใช้" ด้านบนซ้าย … หน้าจอกราฟิกควรปรากฏบนหน้าจอของคุณ

การแก้ไขปัญหา

การประมวลผลจะบ่นว่าต้องเปลี่ยน [หมายเลข] ที่เกี่ยวข้องกับพอร์ต COM ของคุณ แต่ก่อนที่จะดำเนินการดังกล่าว จะแสดงรายการพอร์ต "COM" ที่พร้อมใช้งานซึ่งแต่ละพอร์ตมี [หมายเลข] ในวงเล็บเหลี่ยม

เพียงแทนที่ [0] ในบรรทัดโค้ดต่อไปนี้ด้วยหนึ่งในตัวเลขเหล่านี้:

myPort = อนุกรมใหม่ (นี่, Serial.list () [0], Baud_rate);

ลองสลับกัน … อย่างใดอย่างหนึ่งจะได้ผล

ขั้นตอนที่ 6: การทดสอบ

เชื่อมต่อสายเคเบิล Arduino USB กับพีซีของคุณและเรียกใช้ "dual_sensor_echo_locator.pde" โดยคลิกปุ่มเรียกใช้ "บนซ้าย" บน Processing 3 IDE ของคุณ (สภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบรวม)

ตัวเลขที่คั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาคควรเริ่มสตรีมลงหน้าจอของคุณดังแสดงในภาพที่ 1

ตัวเลขสุดท้ายคือโซน … อีกสองตัวเลขคือเซ็นเซอร์ A1/A2 และระยะเซ็นเซอร์ B1/B2

จุดสีแดง (กะพริบ) จะปรากฏขึ้นบนจอแสดงผลทุกครั้งที่ตรวจพบวัตถุภายในพื้นที่เป้าหมาย ข้อมูลเพิ่มเติมจะปรากฏขึ้นเมื่อเซ็นเซอร์พบวัตถุ (ภาพที่ 2)

ข้อความแสดงข้อผิดพลาดเมื่อเริ่มต้น

คุณอาจได้รับข้อความแสดงข้อผิดพลาดเมื่อเริ่มต้น

หากเป็นเช่นนั้น ให้เปลี่ยน [0] ในบรรทัดที่ 85 ของรูปภาพ 1 เพื่อให้ตรงกับหมายเลขที่เกี่ยวข้องกับพอร์ต "COM" ของคุณ

อาจมีรายการพอร์ต “COM” หลายพอร์ต ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระบบของคุณ ตัวเลขตัวใดตัวหนึ่งจะทำงาน

ในรูปที่ 1 หมายเลข [0] เชื่อมโยงกับ “COM4” ของฉัน

การจัดตำแหน่งเซ็นเซอร์ของคุณ

เว้นระยะเซ็นเซอร์ของคุณห่างกัน 100 ซม. โดยมีเป้าหมายด้านหน้า 80 ซม.. 100 ซม.

หมุนเซ็นเซอร์ทั้งสองอย่างช้าๆ ไปทางมุมตรงข้ามแนวทแยงมุมของสี่เหลี่ยมจตุรัสขนาด 1 เมตรในจินตนาการ

ขณะที่คุณหมุนเซ็นเซอร์ คุณจะพบตำแหน่งที่มีจุดสีแดงกะพริบปรากฏขึ้นบนหน้าจอกราฟิก

ข้อมูลต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นเมื่อตรวจพบวัตถุ:

• โซน
• ระยะทาง1
• ระยะทาง2
• พื้นฐาน
• กึ่งปริมณฑล
• พื้นที่
• X พิกัด
• พิกัด

รูปภาพ

ภาพที่ 1: ไม่มีวัตถุ … ทุกระยะตกนอกพื้นที่ตรวจจับ

ภาพที่ 2: พบวัตถุใน "โซน 3"

คลิกที่นี่เพื่อดูคำแนะนำอื่น ๆ ของฉัน