Bộ định vị tiếng vọng đa kênh: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Tài liệu hướng dẫn này mô tả cách tạo bộ định vị tiếng vọng "quét" bằng cách sử dụng Arduino và bốn cảm biến siêu âm ghép kênh. Không có bộ phận chuyển động.

Việc xây dựng rất đơn giản… tất cả những gì bạn cần là một con dao sắc, hai mũi khoan, một mỏ hàn và một cái cưa sắt.

Về lý thuyết, vị trí của tối đa bốn đối tượng có thể được định vị. Trong thực tế, điều tốt nhất tôi đã quản lý là ba.

Mạch và mã hoàn toàn là thử nghiệm và được xuất bản với hy vọng rằng ai đó sẽ thấy chúng hữu ích.

Hình ảnh

• Ảnh 1 cho thấy bộ định vị tiếng vọng đã lắp ráp.
• Video cho thấy bộ định vị tiếng vang đang chỉ định vị trí hai đối tượng

Bước 1: Sơ đồ đấu dây

Ảnh 1 cho thấy sơ đồ đấu dây cho “bộ định vị tiếng vọng cảm biến tứ”.

Cảm biến B1 và B2 được kết xuất "thụ động" bằng cách đặt một số lớp băng che trên các đầu dò truyền (T).

Băng này chặn âm thanh siêu âm nếu không sẽ được phát ra.

Bước 2: Danh sách bộ phận

Ảnh 1 cho thấy các bộ phận của bộ định vị tiếng vọng cảm biến kép của tôi. Bộ định vị tiếng vọng cảm biến quad được mô tả trong bài viết này yêu cầu thêm hai cảm biến siêu âm.

Các phần sau được lấy từ

• 1 duy nhất Arduino Uno R3 hoàn chỉnh với cáp USB
• 4 đầu dò siêu âm chỉ HY-SRF05 hoặc HC-SR04

Các bộ phận sau được lấy tại địa phương:

• 1 dải tiêu đề arduino nam duy nhất
• 4 dải tiêu đề arduino chỉ dành cho nữ
• 2 mảnh nhôm vụn
• 2 miếng gỗ nhỏ
• 2 ốc vít nhỏ
• 6 chỉ quan hệ cáp
• 12 chiều dài chỉ của dây bọc nhựa (các loại màu) [1]

Ghi chú

[1]

Tổng chiều dài của các dây phải bằng khoảng cách mong muốn giữa các cảm biến cộng với một lượng nhỏ để hàn. Sau đó, các dây được xoắn lại với nhau để tạo thành một sợi cáp.

Bước 3: Lý thuyết

Mạch được xây dựng dựa trên “Bộ định vị tiếng vọng cảm biến kép” của tôi. [1]

Bộ định vị tiếng vọng cảm biến kép

Ảnh 1 cho thấy "khu vực phát hiện" cho bộ định vị tiếng vọng ở trên.

Các phương trình cho cảm biến này được hiển thị trong ảnh 2.

Bộ định vị tiếng vọng “cảm biến kép” này hoạt động tốt nhưng yêu cầu cả hai cảm biến phải được gắn bên dưới đường cơ bản (tức là cần có độ lệch) để tránh các "điểm chết" lớn phát sinh do sử dụng đầu dò chùm tia hẹp..

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu một sự bù đắp như vậy là không thể?

Bộ định vị tiếng vọng cảm biến bốn

Tôi chợt nhận ra rằng những “điểm chết” và “phần bù” này có thể bị loại bỏ nếu chúng ta tăng gấp bốn lần số vùng phát hiện bằng cách tăng gấp đôi số lượng cảm biến như trong ảnh 3.

Chuyển đổi nhanh chóng (ghép kênh) giữa bốn tổ hợp cảm biến có thể có sẽ tạo ra một chùm tia xoay (ảnh 3) một cách hiệu quả. Toàn bộ khu vực được bao phủ và "bù đắp" đã được loại bỏ.

Thậm chí tốt hơn… các phương trình tương tự (ảnh 2) có thể được sử dụng!

Về lý thuyết, bộ định vị tiếng vọng “bốn cảm biến” này:

• có thể phát hiện tối đa bốn đối tượng. [2]
• không có "điểm chết"
• không yêu cầu bù đắp

Kết quả

Khái niệm này hoạt động, vì nhiều đối tượng có thể được phát hiện, nhưng "điểm chết" nhỏ vẫn còn do độ rộng chùm tia hẹp không chiếu sáng hoàn toàn khu vực mục tiêu khi độ lệch bằng không. [3]

Ghi chú

[1]

Xem https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… để biết giải thích và công thức đầy đủ.

[2]

Bốn đối tượng giả định:

• chiều rộng chùm là 45 độ.
• không "che bóng" của một đối tượng này bởi một đối tượng khác

[3]

Sáu cảm biến được gắn ở các khoảng cách nhau 30 độ sẽ loại bỏ hoàn toàn các “điểm chết”

Bước 4: Thi công

Hình ảnh:

• ảnh 1: giá đỡ
• ảnh 2: mặt trước
• ảnh 3: nhìn từ phía sau
• ảnh 4: nhìn từ trên xuống

Dấu ngoặc vuông

Hai giá đỡ được làm từ tấm nhôm 18 khổ bằng phương pháp được mô tả trong https://www.instructables.com/id/How-to-Cut-Fold-… có thể hướng dẫn của tôi

Sử dụng cưa sắt hoặc mảnh thiếc để tạo một đường cắt 30mm từ một cạnh đến đường gấp 45 độ. Bây giờ “ghi điểm” cả hai mặt của đường tâm từ vết cưa đến gốc, sau đó “lắc lư” phần không mong muốn cho đến khi nó tự do.

Kích thước cho dấu ngoặc của tôi được hiển thị trong ảnh 1.

Ổ cắm cảm biến

Các ổ cắm cảm biến đã được tạo kiểu từ các ổ cắm tiêu đề Arduino tiêu chuẩn.

Tất cả các chốt không mong muốn đã được rút ra và khoan một lỗ 3mm xuyên qua lớp nhựa.

Khi hàn các kết nối, hãy cẩn thận không làm ngắn dây vào khung nhôm.

Phù điêu căng thẳng

Một đoạn ống co nhiệt nhỏ ở mỗi đầu cáp giúp dây không bị bung ra.

Các dây buộc cáp đã được sử dụng để ngăn cáp chuyển động không mong muốn.

Bước 5: Cài đặt phần mềm

Cài đặt mã sau theo thứ tự này:

Arduino IDE

Tải xuống và cài đặt Arduino IDE (môi trường phát triển tích hợp) từ https://www.arduino.cc/en/main/software nếu chưa được cài đặt.

Xử lý 3

Tải xuống và cài đặt Xử lý 3 từ

Bộ định vị tiếng vọng cảm biến bốn

Sao chép nội dung của tệp đính kèm, “quad_sensor _echo_locator.ino”, vào một “bản phác thảo” Arduino, lưu, sau đó tải nó lên Arduino Uno R3 của bạn.

Đóng Ardino IDE nhưng vẫn để cáp USB được kết nối.

Màn hình cảm biến bốn

Sao chép nội dung của tệp đính kèm, “quad_sensor_echo_locator.pde” vào một “Phác thảo” đang xử lý.

Bây giờ hãy nhấp vào nút “Chạy” trên cùng bên trái… màn hình đồ họa sẽ xuất hiện trên màn hình của bạn.

Xử lý sự cố

Quá trình xử lý sẽ phàn nàn nếu [số] liên kết với cổng COM của bạn cần thay đổi, nhưng trước khi làm như vậy, nó sẽ hiển thị danh sách các cổng “COM” khả dụng, mỗi cổng có một [số] trong dấu ngoặc vuông.

Chỉ cần thay thế [0] trong dòng mã sau bằng một trong các số sau:

myPort = new Serial (this, Serial.list () [0], Baud_rate);

Hãy thử lần lượt… một trong số chúng sẽ hiệu quả.

Bước 6: Kiểm tra

Kết nối cáp Arduino USB với PC của bạn và chạy “dual_sensor_echo_locator.pde” bằng cách nhấp vào nút chạy “trên cùng bên trái” trên IDE Xử lý 3 của bạn (môi trường phát triển tích hợp).

Các số, được phân tách bằng dấu phẩy sẽ bắt đầu truyền xuống màn hình của bạn như được hiển thị trong ảnh 1.

Số cuối cùng là vùng… hai số còn lại là khoảng cách cảm biến A1 / A2 và cảm biến B1 / B2.

Một chấm màu đỏ (nhấp nháy) sẽ xuất hiện trên màn hình bất cứ khi nào một đối tượng được phát hiện bên trong khu vực mục tiêu. Dữ liệu bổ sung cũng sẽ xuất hiện khi các cảm biến xác định được vị trí của một đối tượng (ảnh 2).

Thông báo lỗi khi khởi động

Bạn có thể nhận được thông báo lỗi khi khởi động.

Nếu vậy, hãy thay đổi [0] ở dòng 85 của ảnh 1 để khớp với số được liên kết với cổng “COM” của bạn.

Một số cổng “COM” có thể được liệt kê tùy thuộc vào hệ thống của bạn. Một trong những số sẽ hoạt động.

Trong ảnh 1, số [0] được liên kết với “COM4” của tôi.

Định vị cảm biến của bạn

Đặt cảm biến của bạn cách nhau 100 cm với mục tiêu 80 cm..100 cm phía trước.

Xoay từ từ cả hai cảm biến về phía góc đối diện theo đường chéo của một hình vuông 1 mét vuông tưởng tượng.

Khi xoay các cảm biến, bạn sẽ tìm thấy vị trí nơi (các) chấm đỏ nhấp nháy xuất hiện trên màn hình đồ họa.

Thông tin sau sẽ xuất hiện khi một đối tượng được phát hiện:

• vùng
• khoảng cách1
• khoảng cách2
• đường cơ sở
• bán chu vi
• khu vực
• Tọa độ X
• Thuộc hạ

Hình ảnh

Ảnh 1: Không có vật thể nào… mọi khoảng cách đều nằm ngoài vùng phát hiện.

Ảnh 2: Một vật thể đã được tìm thấy ở "Vùng 3"

Nhấn vào đây để xem các tài liệu hướng dẫn khác của tôi.