Arduino Ultrasonic Mobile Sonar: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าการสำรวจภายในพีระมิดเป็นอย่างไร? พื้นที่มืดลึกของมหาสมุทร? ถ้ำที่เพิ่งถูกค้นพบ? สถานที่เหล่านี้ถือว่าไม่ปลอดภัยสำหรับบุรุษที่จะเข้าไป จึงต้องใช้เครื่องจักรไร้คนขับในการสำรวจดังกล่าว เช่น หุ่นยนต์ โดรน เป็นต้น ซึ่งปกติจะมีกล้องติดตัว กล้องอินฟราเรด ฯลฯ เพื่อดูและทำแผนที่พื้นที่ที่ไม่รู้จักอยู่ แต่สิ่งเหล่านี้ ต้องการความเข้มของแสงที่แน่นอน และข้อมูลที่ได้รับค่อนข้างมาก ดังนั้นระบบโซนาร์จึงถือเป็นทางเลือกทั่วไป

ตอนนี้ เราสามารถสร้างยานพาหนะเรดาร์โซนาร์ที่ควบคุมจากระยะไกลได้หนึ่งคันโดยใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก วิธีการนี้มีราคาไม่แพง หาส่วนประกอบได้ง่ายและประกอบง่าย และที่สำคัญกว่านั้นคือช่วยให้เราเข้าใจระบบพื้นฐานของเครื่องมือสแกนและแผนที่ทางอากาศขั้นสูงได้ดีขึ้น

ขั้นตอนที่ 1: ทฤษฎีพื้นฐาน

ก. โซนาร์

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก HC-SR04 ที่ใช้ในโครงการนี้สามารถสแกนได้ตั้งแต่ 2 ซม. ถึง 400 ซม. เราติดเซ็นเซอร์บนเซอร์โวมอเตอร์เพื่อสร้างโซนาร์ที่ใช้งานได้ซึ่งจะหมุน เราตั้งค่าเซอร์โวให้หมุนเป็นเวลา 0.1 วินาทีและหยุดอีก 0.1 วินาทีพร้อมกันจนกระทั่งถึง 180 องศา และทำซ้ำโดยกลับไปที่ตำแหน่งเริ่มต้น และเมื่อใช้ Arduino เราจะได้รับค่าการอ่านของเซ็นเซอร์ทุกครั้งที่เซอร์โวหยุด เมื่อรวมข้อมูลแล้ว เราร่างกราฟของการอ่านระยะทางสำหรับรัศมี 400 ซม. ในช่วง 180 องศา

ข. มาตรความเร่ง

เซ็นเซอร์มาตรความเร่ง MPU-6050 ใช้ในการวัดปริมาณความเร่งเกี่ยวกับแกน x, y และ z จากการเปลี่ยนแปลงของการวัดที่มีอัตราการเปลี่ยนแปลง 0.3 วินาที เราได้การกระจัดรอบๆ แกนเหล่านี้ ซึ่งสามารถใช้ร่วมกับข้อมูลโซนาร์เพื่อระบุตำแหน่งของการสแกนทุกครั้ง สามารถดูข้อมูลได้จากมอนิเตอร์แบบอนุกรมใน Arduino IDE

C. รถ RC 2WD

โมดูลนี้ใช้มอเตอร์กระแสตรง 2 ตัวซึ่งควบคุมโดยตัวขับมอเตอร์ L298N โดยพื้นฐานแล้วการเคลื่อนไหวจะถูกควบคุมโดยความเร็วในการหมุน (ระหว่างสูงและต่ำ) ของมอเตอร์แต่ละตัวและทิศทางของมัน ในโค้ดนี้ การควบคุมการเคลื่อนที่ (ไปข้างหน้า ถอยหลัง ซ้าย ขวา) จะถูกแปลงเป็นคำสั่งเพื่อควบคุมความเร็วและทิศทางของมอเตอร์แต่ละตัว จากนั้นส่งผ่านไดรเวอร์มอเตอร์ที่ควบคุมมอเตอร์ โมดูลบลูทูธ HC-06 ใช้เพื่อเชื่อมต่อแบบไร้สายระหว่าง Arduino และอุปกรณ์ที่ใช้ Android หลังจากที่โมดูลเชื่อมต่อกับขาส่งและรับแล้ว โมดูลจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ ผู้ใช้สามารถติดตั้งแอปควบคุม Bluetooth และตั้งค่าปุ่มพื้นฐาน 5 ปุ่ม และกำหนดคำสั่งง่ายๆ ของ (l, r, f, b และ s) ให้กับปุ่มเมื่อทำการเชื่อมต่อแล้ว (รหัสการจับคู่เริ่มต้นคือ 0000) จากนั้นวงจรควบคุมก็เสร็จสิ้น

ง. การเชื่อมต่อกับพีซีและผลลัพธ์ข้อมูล

ข้อมูลที่ได้รับจะต้องถูกส่งกลับไปยังพีซีเพื่ออ่านโดย Arduino และ MATLAB เพื่อประมวลผล วิธีที่เหมาะสมคือการตั้งค่าการเชื่อมต่อไร้สายโดยใช้โมดูล wifi เช่น ESP8266 โมดูลตั้งค่าเครือข่ายไร้สาย และพีซีจำเป็นต้องเชื่อมต่อและอ่านผ่านพอร์ตการเชื่อมต่อไร้สายเพื่ออ่านข้อมูล ในกรณีนี้ เรายังคงใช้สายเคเบิลข้อมูล USB เพื่อเชื่อมต่อกับพีซีสำหรับต้นแบบ

ขั้นตอนที่ 2: ชิ้นส่วนและส่วนประกอบ

ขั้นตอนที่ 3: การประกอบและการเดินสายไฟ

1. ติดเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกบนเขียงหั่นขนมขนาดเล็ก และติดเขียงหั่นขนมขนาดเล็กเข้ากับปีกของเซอร์โว ควรติดเซอร์โวไว้ที่ด้านหน้าของชุดอุปกรณ์ในรถ

2. การประกอบชุดอุปกรณ์ในรถโดยปฏิบัติตามคำแนะนำที่ให้มา

3. ตำแหน่งที่เหลือของชิ้นส่วนสามารถจัดวางได้อย่างอิสระตามรูปแบบการเดินสาย

4. การเดินสายไฟ:

ก. อำนาจ:

ยกเว้นไดรเวอร์มอเตอร์ L298N ส่วนที่เหลือต้องการเพียงอินพุตไฟ 5V ที่สามารถรับได้จากพอร์ตเอาต์พุต 5V ของ Arduino ในขณะที่พิน GND กับพอร์ต GND ของ Arduino ดังนั้นพลังงานและ GND สามารถจัดตำแหน่งได้ที่เขียงหั่นขนม สำหรับ Arduino จะรับพลังงานจากสาย USB ที่ต่ออยู่กับพีซีหรือพาวเวอร์แบงค์

B. HC-SR04 อัลตราโซนิกเซนเซอร์

ทริกเกอร์พิน - 7

Echo Pin - 4

C. SG-90 เซอร์โว

พินควบคุม - 13

D. HC-06 โมดูลบลูทูธ

Rx Pin - 12

Tx Pin - 11

*คำสั่งบลูทูธ:

ด้านหน้า - 'f'

กลับ - 'b'

ซ้าย - 'l'

ขวา - 'r'

หยุดการเคลื่อนไหวใด ๆ - 's'

E. MPU-6050 มาตรความเร่ง

SCL Pin - อนาล็อก 5

SDA Pin - อนาล็อก 4

INT Pin - 2

F. L298N ตัวขับมอเตอร์

Vcc - แบตเตอรี่ 9V และเอาต์พุต Arduino 5V

GND - แบตเตอรี่ GND และ 9V ใดๆ

+5 - อินพุต Arduino VIN

INA - 5

INB - 6

INC - 9

IND - 10

OUTA - มอเตอร์กระแสตรงด้านขวา -

OUTB - มอเตอร์กระแสตรงขวา +

OUTC - มอเตอร์กระแสตรงด้านซ้าย -

OUTD - มอเตอร์กระแสตรงด้านซ้าย +

ENA - ไดร์เวอร์ 5V (เซอร์กิตเบรกเกอร์)

ENB - ไดร์เวอร์ 5V (เซอร์กิตเบรกเกอร์)

ขั้นตอนที่ 4: รหัส Arduino

มอบเครดิตให้กับผู้สร้างรหัสดั้งเดิมที่รวมอยู่ในไฟล์และ Satyavrat

www.instructables.com/id/Ultrasonic-Mapmake…

ขั้นตอนที่ 5: รหัส MATLAB

โปรดเปลี่ยนพอร์ต COM ตามพอร์ตที่คุณใช้

รหัสจะได้รับข้อมูลที่ส่งจาก Arduino ผ่านพอร์ต เมื่อรันแล้ว จะรวบรวมข้อมูลบ่อยครั้งตามจำนวนการกวาดที่โซนาร์ทำ ต้องหยุดโค้ด MATLAB ที่ทำงานอยู่เพื่อรับข้อมูลในรูปแบบของกราฟกราฟของส่วนโค้ง ระยะทางจากจุดศูนย์กลางถึงกราฟคือระยะทางที่โซนาร์วัดได้

ขั้นตอนที่ 6: ผลลัพธ์

ขั้นตอนที่ 7: บทสรุป

สำหรับการใช้งานที่แม่นยำ โปรเจ็กต์นี้ยังห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบ จึงไม่เหมาะสำหรับงานวัดระดับมืออาชีพ แต่นี่เป็นโครงการ DIY ที่ดีสำหรับนักสำรวจเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับโซนาร์และโครงการ Arduino