HC-SR04 VS VL53L0X - การทดสอบ 1 - การใช้งานสำหรับแอปพลิเคชันหุ่นยนต์รถ: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

คำแนะนำนี้เสนอกระบวนการทดลองที่เรียบง่าย (แม้ว่าจะเป็นทางวิทยาศาสตร์เท่าที่เป็นไปได้) เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพโดยประมาณของเซ็นเซอร์วัดระยะทางทั่วไปสองตัว ซึ่งมีการทำงานทางกายภาพที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง HC-SR04 ใช้อัลตราซาวนด์ หมายถึงคลื่นเสียง (เครื่องกล) และ VL53L0X ใช้คลื่นวิทยุอินฟราเรด ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ใกล้มาก (ในความถี่) กับสเปกตรัมแสง

อะไรคือผลกระทบในทางปฏิบัติของความแตกต่างพื้นฐานดังกล่าว?

เราจะสรุปได้อย่างไรว่าเซ็นเซอร์ใดเหมาะกับความต้องการของเรามากที่สุด

การทดลองที่ต้องทำ:

1. การเปรียบเทียบความแม่นยำในการวัดระยะทาง เป้าหมายเดียวกัน ระนาบของเป้าหมายในแนวตั้งไปยังระยะทาง
2. การเปรียบเทียบความไวของวัสดุเป้าหมาย ระยะทางเท่ากัน ระนาบของเป้าหมายในแนวตั้งกับระยะทาง
3. มุมระนาบเป้าหมายกับเส้นเปรียบเทียบระยะทาง เป้าหมายและระยะทางเท่ากัน

แน่นอนว่ายังมีอีกมากที่ต้องทำ แต่ด้วยการทดลองเหล่านี้ อาจมีผู้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่น่าสนใจในการประเมินเซ็นเซอร์

ในขั้นตอนสุดท้ายจะได้รับรหัสสำหรับวงจร Arduino ที่ทำให้การประเมินเป็นไปได้

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุและอุปกรณ์

1. แท่งไม้ 2cmX2cmX30cm ซึ่งทำหน้าที่เป็นฐาน

2. หมุด ยาว 60 ซม. หนา 3 มม. ตัดเป็นสองชิ้นเท่ากัน

   ต้องวางหมุดให้แน่นในแนวตั้งโดยเว้นระยะห่าง 27 ซม. (ระยะห่างนี้ไม่สำคัญจริงๆ แต่สัมพันธ์กับขนาดวงจรของเรา!)

3. สิ่งกีดขวางสี่ประเภท ขนาดเท่าภาพถ่ายทั่วไป 15cmX10cm

   1. กระดาษแข็ง
   2. กระดาษแข็ง - สีแดง
   3. ลูกแก้ว
   4. กระดาษแข็งหุ้มด้วยฟอยล์อลูมิเนียม
4. สำหรับผู้ถือสิ่งกีดขวาง ฉันทำดินสอเก่าสองหลอดซึ่งสามารถหมุนได้รอบหมุด

สำหรับวงจร Arduino:

1. Arduino UNO
2. เขียงหั่นขนม
3. สายจัมเปอร์
4. HC-SR04 เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกหนึ่งตัว
5. เซ็นเซอร์เลเซอร์อินฟราเรด VL53L0X หนึ่งตัว

ขั้นตอนที่ 2: ข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับเซ็นเซอร์…

เซ็นเซอร์วัดระยะอัลตราซาวนด์ HC-SR04

หุ่นยนต์ราคาประหยัดสุดคลาสสิกราคาถูกมาก แม้ว่าจะละเอียดอ่อนถึงตายในกรณีที่มีการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้อง ฉันจะบอกว่า (แม้ว่าจะไม่เกี่ยวข้องกับเป้าหมายของคำแนะนำนี้) ไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับปัจจัยด้านพลังงาน!

เซ็นเซอร์ระยะเลเซอร์อินฟราเรด VLX53L0X

ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแทนคลื่นเสียงเชิงกล ในแผนฉันจัดหาการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องซึ่งหมายความว่าตามแผ่นข้อมูล (และประสบการณ์ของฉัน!) ควรเชื่อมต่อกับ 3.3V แทนที่จะเป็น 5V ในไดอะแกรม

สำหรับเซ็นเซอร์ทั้งสองฉันจัดหาแผ่นข้อมูล

ขั้นตอนที่ 3: เครื่องมือมีผลต่อการทดลอง

ก่อนเริ่มการทดลอง เราต้องตรวจสอบอิทธิพลของ "อุปกรณ์" ที่มีต่อผลลัพธ์ของเรา ในการทำเช่นนี้ เราลองใช้การวัดบางอย่างโดยไม่ใช้เป้าหมายในการทดลองของเรา ดังนั้นหลังจากปล่อยหมุดไว้เพียงอย่างเดียว เราจึงพยายาม "ดู" หมุดเหล่านี้ด้วยเซ็นเซอร์ของเรา ตามการวัดของเราที่ 18 ซม. และระยะห่างจากหมุด 30 ซม. เซ็นเซอร์ไม่เกี่ยวข้อง ผลลัพธ์. ดูเหมือนว่าพวกมันจะไม่มีบทบาทต่อการทดลองที่กำลังจะเกิดขึ้นของเรา

ขั้นตอนที่ 4: การเปรียบเทียบความแม่นยำของระยะทาง

เราสังเกตว่าในกรณีที่ระยะทางน้อยกว่า 40 ซม. ความแม่นยำของอินฟราเรดจะดีกว่า แทนที่จะเป็นระยะทางที่ไกลกว่าซึ่งดูเหมือนว่าอัลตราซาวนด์จะทำงานได้ดีกว่า

ขั้นตอนที่ 5: ความแม่นยำขึ้นอยู่กับวัสดุ

สำหรับการทดลองนั้น ฉันใช้เป้าหมายกระดาษแข็งที่มีสีต่างกันโดยไม่มีความแตกต่างในผลลัพธ์ (สำหรับเซ็นเซอร์ทั้งสอง) ความแตกต่างใหญ่อย่างที่คาดไว้คือกับเป้าหมายแบบโปร่งใสของลูกแก้วและเป้าหมายกระดาษแข็งแบบคลาสสิก ลูกแก้วดูเหมือนจะมองไม่เห็นด้วยอินฟราเรด แทนที่จะเป็นอัลตราซาวนด์ที่ไม่มีความแตกต่าง เพื่อแสดงสิ่งนี้ ฉันนำเสนอภาพถ่ายของการทดลองพร้อมกับการวัดที่เกี่ยวข้อง ซึ่งความแม่นยำของเซ็นเซอร์อินฟราเรดครองการแข่งขันในกรณีของพื้นผิวสะท้อนแสงอย่างแรง นั่นคือกระดาษแข็งที่หุ้มด้วยฟอยล์อลูมิเนียม

ขั้นตอนที่ 6: การเปรียบเทียบความแม่นยำในระยะทางที่เกี่ยวข้องกับมุม

จากการวัดของฉัน การพึ่งพาความแม่นยำในมุมในกรณีของเซ็นเซอร์อัลตราซาวนด์นั้นแข็งแกร่งกว่ามาก แทนที่จะเป็นเซ็นเซอร์อินฟราเรด ความไม่ถูกต้องของเซ็นเซอร์อัลตราซาวนด์เพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อมุมเพิ่มขึ้น

ขั้นตอนที่ 7: รหัส Arduino สำหรับการประเมิน

รหัสนั้นง่ายที่สุด จุดมุ่งหมายคือการแสดงที่หน้าจอคอมพิวเตอร์พร้อมกันการวัดจากเซ็นเซอร์ทั้งสองเพื่อให้ง่ายต่อการเปรียบเทียบ

มีความสุข!