Хос мэдрэгчтэй цуурай илрүүлэгч: 7 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Энэхүү зааварчилгаа нь Arduino, хоёр хэт авианы мэдрэгч, Хероны гурвалжны томъёог ашиглан объектын байршлыг хэрхэн яаж тодорхойлохыг тайлбарласан болно. Хөдөлж буй хэсэг байхгүй байна.

Хероны томъёо нь бүх талыг нь мэддэг гурвалжингийн талбайг тооцоолох боломжийг танд олгоно. Гурвалжны талбайг мэдсэний дараа та тригонометр ба Пифагорыг ашиглан нэг объектын байрлалыг (мэдэгдэж буй суурь шугамтай харьцуулахад) тооцоолох боломжтой болно.

Нарийвчлал нь маш сайн. Их хэмжээгээр илрүүлдэг HC-SR04 эсвэл HY-SRF05 хэт авианы мэдрэгч ашиглан том хэмжээний илрүүлэх боломжтой.

Барилга барих нь маш энгийн … танд хурц хутга, хоёр өрөм, гагнуурын төмөр, модон хөрөө хэрэгтэй болно.

Зураг

• Видео клип нь уг төхөөрөмжийг ажиллуулж байгааг харуулж байна.
• Зураг 1 -т угсарсан "цуурай илрүүлэгч" -ийг харуулав.
• Фото 2 нь ердийн дэлгэцийг харуулав. Объект бол улаан (анивчсан) цэг юм.
• Фото 3 нь видео тестийн тохиргоог харуулж байна. HY-SRF05 гэсэн хоёр хэт авианы мэдрэгчийг илрүүлэх хэсгийг дуугаар бүрэн гэрэлтүүлэхийн тулд суурь шугамаас 50см доогуур байрлуулах шаардлагатай байв.

Алхам 1: Утасны диаграм

Зураг 1 -т "хос мэдрэгчтэй цуурай илрүүлэгч" -ийн холболтын диаграммыг үзүүлэв.

Б мэдрэгчийг дамжуулагч (T) хувиргагч дээр хэд хэдэн давхар маск хийх соронзон хальс байрлуулснаар "идэвхгүй" болгодог. Энэхүү соронзон хальс нь хэт авианы дуу чимээг хаадаг.

Алхам 2: эд ангиудын жагсаалт

1 -р зурагт үзүүлсэн шиг энэ төслийг дуусгахын тулд маш цөөн хэсэг шаардлагатай болно.

Дараах хэсгүүдийг https://www.aliexpress.com/ дээрээс авсан болно.

• USB кабелиар тоноглогдсон зөвхөн 1 Arduino Uno R3
• Зөвхөн 2 HY-SRF05, эсвэл HC-SR04, хэт авианы хувиргагч

Дараахь хэсгүүдийг орон нутгаас авсан болно.

• Зөвхөн 1 эрэгтэй arduino толгойн зурвас
• Зөвхөн 2 эмэгтэй arduino толгойн тууз
• 2 ширхэг хөнгөн цагаан хаягдал
• 2 жижиг мод
• Зөвхөн 2 жижиг шураг
• 3 зөвхөн кабелийн холболт
• Зөвхөн 4 урттай хуванцар бүрсэн утас (төрөл бүрийн өнгө) [1]

Тэмдэглэл

[1]

Утас бүрийн нийт урт нь мэдрэгчийн хоорондох хүссэн зай ба гагнуурын бага хэмжээтэй тэнцүү байх ёстой. Дараа нь утсыг хооронд нь мушгиж, кабель үүсгэдэг.

Алхам 3: Онол

Цацрагийн хэв маяг

Зураг 1 -т А ба В хувиргагчийн цацрагийн хэв маягийг харуулав.

А мэдрэгч нь "улаан хэсэг" дэх аливаа объектоос цуурай хүлээн авах болно.

Мэдрэгч В нь объект нь "ягаан өнгийн бүсэд" байгаа тохиолдолд л цуурай хүлээн авна. Энэ талбайн гадна объектын координатыг тодорхойлох боломжгүй юм. [1]

Мэдрэгчийг хооронд нь зайтай байрлуулсан тохиолдолд том “голт бор” илрүүлэх талбайг ашиглах боломжтой.

Тооцоолол

Зураг 2 -т дурдсанаар:

Аливаа гурвалжны талбайг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.

талбай = суурь*өндөр/2 ……………………………………………………………. (1)

(1) тэгшитгэлийг дахин тохируулах нь бидэнд өндрийг (Y-координат) өгдөг.

өндөр = талбай*2/суурь ………………………………………………………………. (2)

Одоогийн байдлаар маш сайн … гэхдээ бид талбайг хэрхэн тооцоолох вэ?

Хариулт нь хоёр хэт авианы хувиргагчийг мэдэгдэж буй зайд (үндсэн шугам) байрлуулж, хэт авиан ашиглан мэдрэгч тус бүрийн объектоос хол байгаа зайг хэмжих явдал юм.

Фото 2 нь үүнийг хэрхэн боломжтой болохыг харуулж байна.

А хувиргагч нь импульс илгээдэг бөгөөд энэ нь объектоос бүх чиглэлд үсэрдэг. Энэ импульсыг А болон Б хувиргагч хоёуланг нь сонсдог.

А хувиргагч руу буцах замыг улаанаар харуулав. Хоёр хувааж дууны хурдыг тооцвол бид "d1" зайг томъёогоор тооцоолж болно: [2]

d1 (см) = цаг (микросекунд)/59 ………………………………………………

Б хувиргагч руу хүрэх замыг цэнхэр өнгөөр харуулав. Хэрэв бид энэ замын уртаас "d1" зайг хасвал "d2" зайг авна. "D2" тооцоолох томъёо нь: [3]

d2 (см) = цаг (микросекунд/29.5 - d1 ……………………………….. (4)

Бид одоо ABC гурвалжны бүх гурван талын урттай … "Heron" гэж оруулна уу.

Хероны томъёо

Хероны томъёо нь "хагас периметр" гэж нэрлэгддэг зүйлийг ашигладаг бөгөөд үүнд гурвалжны гурван тал тус бүрийг нэмж үр дүнг хоёр хуваадаг.

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

Одоо талбайг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.

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

Бид талбайг мэдмэгц дээрх тэгшитгэл (2) -ээс өндрийг (Y-координат) тооцоолж болно.

Пифагор

Х координатыг одоо гурвалжны орой дээрээс перпендикулярыг үндсэн шугам руу буулгаж, тэгш өнцөгт гурвалжин үүсгэх замаар тооцоолж болно. X координатыг одоо Пифагор ашиглан тооцоолж болно.

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

Тэмдэглэл

[1]

Мэдрэгчийг суурь шугамаас доош байрлуулснаар зорилтот хэсгийг дуугаар бүрэн "гэрэлтүүлж" болно.

[2]

Тогтмол утгын 59 -ийн утгыг дараах байдлаар гаргана.

Дууны хурд ойролцоогоор 340 м/сек бөгөөд энэ нь 0.034 см/uS (сантиметр/микросекунд) юм.

0.034cm/uS -ийн хариу нь 29.412uS/см бөгөөд буцах замыг зөвшөөрөхийн тулд 2 -оор үржүүлбэл 58.824 эсвэл 59 -тэй тэнцүү байна.

Энэ утгыг агаарын температур, чийгшил, даралтыг харгалзан дээш/доош тохируулж болно.

[3]

Тогтмол утгын 29.5 -ийн утгыг дараах байдлаар гаргана.

Буцах зам байхгүй тул бид 29.5 -ийг ашигладаг бөгөөд энэ нь дээрх [2] -д ашигласан утгын тал хувь юм.

Алхам 4: Барилга

Суулгах хаалт

Миний зааж өгсөн https://www.instructables.com/id/How-to-Cut-Fold-… -д заасан аргыг ашиглан 20 хэмжигч хөнгөн цагаан хуудаснаас хоёр бэхэлгээний хаалт хийсэн.

Миний хаалтны хэмжээсийг 1 -р зурагт үзүүлэв.

"Суурь шугам" гэж тэмдэглэгдсэн хоёр нүх нь мэдрэгч бүрт утас холбох зориулалттай. Тохиргоог хялбар болгохын тулд утсыг шаардлагатай зайнд уя.

Мэдрэгчийн залгуур

Мэдрэгчийн залгуурыг (зураг 2) стандарт Arduino толгойн углуураар хийсэн болно.

Бүх хүсээгүй зүүг сугалж, хуванцараар 3 мм -ийн нүх гаргажээ.

Холболтыг гагнахдаа утсыг хөнгөн цагаан хаалтанд богиносгохоос болгоомжлох хэрэгтэй.

Омог тайлах

Кабелийн үзүүр бүрт дулааныг багасгадаг жижиг хоолой нь утаснуудыг салгахаас сэргийлдэг.

Кабелийн холбоосыг хүсээгүй кабелийн хөдөлгөөнөөс урьдчилан сэргийлэх зорилгоор ашиглаж ирсэн.

Алхам 5: Програм хангамж суурилуулах

Дараах кодыг энэ дарааллаар суулгана уу.

Arduino IDE

Хэрэв суулгаагүй бол https://www.arduino.cc/en/main/software дээрээс Arduino IDE (нэгдсэн хөгжлийн орчин) татаж аваад суулгаарай.

Боловсруулах 3

Processing 3 -ийг https://processing.org/download/ дээрээс татаж суулгаарай.

Ардуино эскиз

Хавсаргасан "dual_sensor _echo_locator.ino" файлын агуулгыг Arduino -ийн "ноорог" руу хуулж хадгалаад дараа нь Arduino Uno R3 дээрээ байршуулна уу.

Ardino IDE -г хааж, USB кабелийг холбосон байдлаар үлдээгээрэй.

Ноорог боловсруулж байна

Хавсаргасан "dual_sensor_echo_locator.pde" файлын агуулгыг боловсруулах "Ноорог" болгон хуулж ав.

Одоо зүүн дээд буланд байрлах "Ажиллуулах" товчийг дарна уу … таны дэлгэц дээр график дэлгэц гарч ирнэ.

Алхам 6: Туршилт

Arduino USB кабелийг компьютерт холбоно уу

"Dual_sensor_echo_locator.pde" -ийг ажиллуулахын тулд Processing 3 IDE (хөгжүүлэлтийн нэгдсэн орчин) дээрх "зүүн дээд" товчлуур дээр дарна уу.

Таслалаар тусгаарлагдсан тоонууд зураг1 -д үзүүлсэн шиг таны дэлгэцийг доош урсгаж эхлэх ёстой.

Эхлэх үед гарсан алдааны мэдэгдэл

Эхлэх үед танд алдааны мэдэгдэл ирж магадгүй юм.

Хэрэв тийм бол 1 -р зургийн 88 -р мөрөнд байгаа [0] -г өөрийн "COM" порттой холбоотой дугаартай тааруулан өөрчилнө үү.

Таны системээс хамааран хэд хэдэн "COM" портуудыг жагсааж болно. Тоонуудын нэг нь ажиллах болно.

1 -р зураг дээр [0] дугаар нь миний "COM4" -тэй холбоотой.

Мэдрэгчээ байрлуулж байна

Мэдрэгчийг 100 см зайтай, урд нь 100 см зайтай объект байрлуул.

1 метр квадратын диагональ эсрэг талын өнцөг рүү хоёр мэдрэгчийг аажмаар эргүүлээрэй.

Мэдрэгчийг эргүүлэх үед график дэлгэц дээр анивчсан улаан цэг гарч ирэх байрлалыг олох болно.

Мэдрэгчүүд таны объектыг олсны дараа нэмэлт мэдээлэл гарч ирнэ (зураг 2).

• зай1
• зай2
• суурь үзүүлэлт
• офсет
• хагас периметр
• талбай
• X координат
• Y координат

Алхам 7: Дэлгэц

Дэлгэцийг боловсруулах 3 -ийг ашиглан бичсэн … 100см -ийн үндсэн шугамыг харуулна.

Үндсэн шугамыг өөрчлөх

Суурь шугамаа 100см -ээс 200см болгон өөрчилье.

"Float Baseline = 100;" өөрчлөх Боловсруулах толгой хэсэгт "float Baseline = 200;"

Processing "draw_grid ()" горимын "50" ба "100" шошгыг өөрчилж "100" ба "200" гэж уншаарай.

Офсетыг өөрчлөх

Хэрэв бид мэдрэгчийг үндсэн шугамаас доогуур байрлуулсан бол том зорилтот хэсгүүдийг хянаж болно.

Хэрэв та үүнийг хийхээр шийдсэн бол боловсруулах толгой дээрх "Офсет" хувьсагчийг өөрчлөх шаардлагатай.

Миний бусад зааварчилгааг үзэх бол энд дарна уу.