Dereva wa Echo Sensor Dual: Hatua 7 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Hii inaelezea jinsi ya kubainisha eneo la kitu ukitumia Arduino, sensorer mbili za ultrasonic, na fomula ya Heron ya pembetatu. Hakuna sehemu zinazohamia.

Fomula ya Heron hukuruhusu kuhesabu eneo la pembetatu yoyote ambayo pande zote zinajulikana. Mara tu unapojua eneo la pembetatu, basi unaweza kuhesabu nafasi ya kitu kimoja (kulingana na msingi uliojulikana) kwa kutumia trigonometry na Pythagoras.

Usahihi ni bora. Sehemu kubwa za kugundua zinawezekana kutumia HC-SR04 inayopatikana kawaida, au HY-SRF05, sensorer za ultrasonic.

Ujenzi ni rahisi… unachohitaji tu ni kisu kikali, kuchimba visima viwili, chuma cha kutengeneza, na msumeno wa kuni.

Picha

• Sehemu ya video inaonyesha kitengo kinachofanya kazi.
• Picha 1 inaonyesha "locator locator" iliyokusanyika
• Picha 2 inaonyesha onyesho la kawaida. Kitu hicho ni nukta nyekundu (inayoangaza).
• Picha 3 inaonyesha usanidi wa jaribio la video. Ilihitajika kuweka sensorer mbili za ultrasonic HY-SRF05 50cm chini ya msingi ili "kuangaza" eneo la kugundua na sauti.

Hatua ya 1: Mchoro wa Wiring

Picha 1 inaonyesha mchoro wa wiring kwa "locator echo echo locator".

Sensor B inatafsiriwa "passiv" kwa kuweka tabaka kadhaa za mkanda wa kuficha juu ya transducer ya kupitisha (T). Tepe hii inazuia sauti ya ultrasonic ambayo ingetolewa.

Hatua ya 2: Orodha ya Sehemu

Kama inavyoonyeshwa kwenye picha1, ni sehemu chache sana zinazohitajika kukamilisha mradi huu:

Sehemu zifuatazo zilipatikana kutoka

• 1 tu Arduino Uno R3 kamili na kebo ya USB
• 2 tu HY-SRF05, au HC-SR04, transducers za ultrasonic

Sehemu zifuatazo zilipatikana katika eneo lako:

• Ukanda 1 tu wa kichwa cha kiume arduino
• Vipande 2 tu vya vichwa vya kike vya arduino
• Vipande 2 tu vya aluminium chakavu
• Vipande 2 tu vya kuni
• 2 screws ndogo tu
• 3 tu uhusiano cable
• Waya 4 zilizotiwa waya (urefu uliotiwa rangi) [1]

Kumbuka

[1]

Urefu wa jumla wa kila waya unapaswa kuwa sawa na umbali unaotakiwa kati ya sensorer pamoja na kiwango kidogo cha kutengenezea. Waya kisha inaendelea pamoja na kuunda kebo.

Hatua ya 3: Nadharia

Sampuli za boriti

Picha 1 inaonyesha mifumo ya boriti iliyoingiliana kwa transducer A na transducer B.

Sensorer A itapokea mwangwi kutoka kwa kitu chochote katika "eneo nyekundu".

Sensor B itapokea tu mwangwi ikiwa kitu kiko katika "eneo la mauve". Nje ya eneo hili haiwezekani kuamua uratibu wa kitu. [1]

Sehemu kubwa za kugundua "mauve" zinawezekana ikiwa sensorer zina nafasi kubwa.

Mahesabu

Kwa kurejelea picha 2:

Eneo la pembetatu yoyote inaweza kuhesabiwa kutoka kwa fomula:

eneo = msingi * urefu / 2 ………………………………………………………………………………. (1)

Kupanga upya equation (1) hutupa urefu (Y-kuratibu):

urefu = eneo * 2 / msingi ……………………………………………………………………………. (2)

Hadi sasa ni nzuri sana … lakini tunahesabuje eneo hilo?

Jibu ni nafasi ya transducers mbili za ultrasonic umbali unaojulikana (msingi) na kupima umbali kila sensorer ni kutoka kwa kitu kinachotumia ultrasound.

Picha 2 inaonyesha jinsi hii inawezekana.

Transducer A hutuma kunde ambayo huondoa kitu kwa pande zote. Mapigo haya husikilizwa na transducer A na transducer B. Hakuna pigo inayotumwa kutoka kwa transducer B… inasikiliza tu.

Njia ya kurudi kwa transducer A imeonyeshwa kwa rangi nyekundu. Unapogawanywa na mbili na kasi ya sauti imeingizwa, tunaweza kuhesabu umbali "d1" kutoka kwa fomula: [2]

d1 (cm) = wakati (microseconds) / 59 ………………………………………………………

Njia ya transducer B imeonyeshwa kwa samawati. Ikiwa tunaondoa umbali "d1" kutoka kwa urefu wa njia hii tunapata umbali "d2". Fomula ya kuhesabu "d2" ni: [3]

d2 (cm) = wakati (microseconds / 29.5 - d1 ……………………………….. (4)

Sasa tuna urefu wa pande zote tatu za pembetatu ABC… ingiza "Heron"

Mfumo wa Heron

Fomula ya Heron hutumia kitu kinachoitwa "nusu-mzunguko" ambayo unaongeza kila pande tatu za pembetatu na ugawanye matokeo na mbili:

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

Eneo hilo sasa linaweza kuhesabiwa kwa kutumia fomula ifuatayo:

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

Mara tu tunapojua eneo hilo tunaweza kuhesabu urefu (Y-kuratibu) kutoka kwa equation (2) hapo juu.

Pythagoras

Uratibu wa X sasa unaweza kuhesabiwa kwa kuacha pembezoni kutoka kwa vertex ya pembetatu hadi kwenye msingi ili kuunda pembetatu iliyo na pembe ya kulia. Uratibu wa X sasa unaweza kuhesabiwa kwa kutumia Pythagoras:

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

Vidokezo

[1]

Eneo lengwa linaweza "kuangazwa" kabisa na sauti kwa kuweka sensorer chini ya msingi.

[2]

Thamani ya 59 kwa mara kwa mara imechukuliwa kama ifuatavyo:

Kasi ya sauti ni takriban 340m / S ambayo ni 0.034cm / uS (sentimita / microsceond).

Kurudishiwa kwa 0.034cm / uS ni 29.412uS / cm ambayo, ikizidishwa na 2 kuruhusu njia ya kurudi, ni sawa na 58.824 au 59 ikizungushwa.

Thamani hii inaweza kubadilishwa juu / chini kwa akaunti ya joto la hewa, unyevu, na shinikizo.

[3]

Thamani ya 29.5 kwa mara kwa mara imechukuliwa kama ifuatavyo:

Hakuna njia ya kurudi kwa hivyo tunatumia 29.5 ambayo ni nusu ya thamani iliyotumika katika [2] hapo juu.

Hatua ya 4: Ujenzi

Kuweka mabano

Mabano mawili yaliyowekwa yalitengenezwa kutoka kwa karatasi ya alumini ya gaji 20 kwa kutumia njia iliyoelezewa katika maelezo yangu

Vipimo vya mabano yangu vinaonyeshwa kwenye picha 1.

Mashimo mawili yaliyowekwa alama ya "msingi" ni ya kushikamana na kamba kwa kila sensorer. Funga tu kamba kwenye nafasi inayohitajika kwa usanidi rahisi.

Soketi za sensorer

Soketi za sensorer (picha 2) zimetengenezwa kutoka kwa soketi za kawaida za kichwa cha Arduino.

Pini zote zisizohitajika zimetolewa nje na shimo la 3mm likatobolewa kupitia plastiki.

Wakati wa kuuza unganisho angalia usifupishe waya kwenye bracket ya alumini.

Msaada wa shida

Kipande kidogo cha neli inayopunguza joto kila mwisho wa kebo huzuia waya kutofunguka.

Vifungo vya kebo vimetumika kuzuia harakati zisizohitajika za kebo.

Hatua ya 5: Ufungaji wa Programu

Sakinisha nambari ifuatayo kwa mpangilio huu:

Arduino IDE

Pakua na usakinishe Arduino IDE (mazingira jumuishi ya maendeleo) kutoka https://www.arduino.cc/en/main/software ikiwa haijawekwa tayari.

Inasindika 3

Pakua na usakinishe Usindikaji 3 kutoka

Mchoro wa Arduino

Nakili yaliyomo kwenye faili iliyoambatishwa, "dual_sensor _echo_locator.ino", kwenye "mchoro" wa Arduino, ila, kisha upakie kwenye Arduino Uno R3 yako.

Funga Ardino IDE lakini acha kebo ya USB imeunganishwa.

Mchakato wa Usindikaji

Nakili yaliyomo kwenye faili iliyoambatishwa, "dual_sensor_echo_locator.pde" kwenye "Mchoro" wa Usindikaji.

Sasa bonyeza kitufe cha kushoto cha "Run" … skrini ya picha inapaswa kuonekana kwenye skrini yako.

Hatua ya 6: Upimaji

Unganisha kebo ya USB ya Arduino kwenye PC yako

Endesha "dual_sensor_echo_locator.pde" kwa kubofya kitufe cha kukimbia "kushoto-juu" kwenye Usindikaji wako 3 IDE (mazingira jumuishi ya maendeleo).

Nambari, zilizotengwa na koma zinapaswa kuanza kutiririka chini ya skrini yako kama inavyoonekana kwenye picha1.

Ujumbe wa hitilafu wakati wa kuanza

Unaweza kupata ujumbe wa hitilafu wakati wa kuanza.

Ikiwa ndivyo badilisha [0] katika mstari wa 88 wa picha 1 ili ilingane na nambari inayohusishwa na bandari yako ya "COM".

Bandari kadhaa za "COM" zinaweza kuorodheshwa kulingana na mfumo wako. Nambari moja itafanya kazi.

Katika picha 1 nambari [0] inahusishwa na "COM4" yangu.

Kuweka sensorer yako

Nafasi ya sensorer zako 100cm mbali na kitu 100cm mbele.

Zungusha sensorer zote polepole kuelekea kona inayopingana ya mraba wa mraba wa kufikirika.

Unapozungusha sensorer, utapata nafasi ambapo nukta nyekundu yenye kung'aa inaonekana kwenye onyesho la picha.

Takwimu za ziada pia zitaonekana (picha 2) mara tu sensorer zitakapopata kitu chako:

• umbali1
• umbali2
• msingi
• kukabiliana
• nusu ya mzunguko
• eneo
• X kuratibu
• Y kuratibu

Hatua ya 7: Onyesha

Onyesho limeandikwa kwa kutumia Usindikaji 3… msingi wa 100cm umeonyeshwa.

Kubadilisha msingi

Wacha tubadilishe msingi wetu kutoka 100cm hadi 200cm:

Badilisha "Msingi wa kuelea = 100;" katika kichwa cha Usindikaji kusoma "Baseline ya kuelea = 200;"

Badilisha lebo "50" na "100" katika Utaratibu wa "Draw_grid ()" ya Usindikaji kusoma "100" na "200".

Kubadilisha kukabiliana

Sehemu kubwa zinazolengwa zinaweza kufuatiliwa ikiwa tutaweka sensorer chini ya msingi.

"Offset" inayobadilika katika kichwa cha Usindikaji lazima ibadilishwe ikiwa unachagua kufanya hivyo.

Bonyeza hapa kuona maelekezo yangu mengine.