Saskarnes ultraskaņas diapazona modulis HC-SR04 ar Arduino: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Hei, kas notiek, puiši! Akarsh šeit no CETech.

Šis mans projekts ir nedaudz vienkāršāks, bet tikpat jautrs kā citi projekti. Šajā projektā mēs sasaistīsim ultraskaņas attāluma sensora moduli HC-SR04. Šis modulis darbojas, ģenerējot ultraskaņas skaņas viļņus, kas ir ārpus cilvēka dzirdamā diapazona, un tiek aprēķināts attālums starp radīto viļņu pārraidi un uztveršanu.

Šeit mēs sasniegsim šo sensoru ar Arduino un mēģināsim atdarināt autostāvvietas palīga sistēmu, kas atkarībā no attāluma no aizšķērsotā rada dažādas skaņas un iedegas arī dažādas gaismas diodes atbilstoši attālumam.

Tāpēc tagad ķersimies pie jautrās daļas.

1. darbība. Iegūstiet PCB saviem projektiem

Lai lēti pasūtītu PCB tiešsaistē, jums jāpārbauda PCBWAY!

Jūs saņemat 10 labas kvalitātes PCB, kas tiek ražoti un piegādāti pie jūsu mājas sliekšņa par lētu cenu. Jūs saņemsiet arī atlaidi piegādei pirmajam pasūtījumam. Augšupielādējiet savus Gerber failus uz PCBWAY, lai tie tiktu ražoti ar labu kvalitāti un ātru apstrādes laiku. Pārbaudiet viņu tiešsaistes Gerber skatītāja funkciju. Izmantojot atlīdzības punktus, jūs varat saņemt bezmaksas preces no viņu dāvanu veikala.

2. darbība. Par HC-SR04 ultraskaņas diapazona moduli

Ultraskaņas sensors (vai devējs) darbojas pēc tādiem pašiem principiem kā radara sistēma. Ultraskaņas sensors var pārveidot elektroenerģiju akustiskos viļņos un otrādi. Akustiskais viļņu signāls ir ultraskaņas vilnis, kas pārvietojas ar frekvenci virs 18 kHz. Slavenais ultraskaņas sensors HC SR04 ģenerē ultraskaņas viļņus ar 40 kHz frekvenci. Šim modulim ir 4 tapas, kas ir Echo, Trigger, Vcc un GND

Parasti saziņai ar ultraskaņas sensoru izmanto mikrokontrolleru. Lai sāktu mērīt attālumu, mikrokontrolleris nosūta sprūda signālu uz ultraskaņas sensoru. Šī sprūda signāla darba cikls ir 10µS HC-SR04 ultraskaņas sensoram. Ieslēdzoties, ultraskaņas sensors ģenerē astoņus akustiskos (ultraskaņas) viļņu pārrāvumus un uzsāk laika skaitītāju. Tiklīdz tiek saņemts atspoguļotais (atbalss) signāls, taimeris apstājas. Ultraskaņas sensora izeja ir augsts impulss ar tādu pašu ilgumu kā laika starpība starp pārraidītajiem ultraskaņas pārrāvumiem un saņemto atbalss signālu.

Mikrokontrolleris laika signālu interpretē attālumā, izmantojot šādu funkciju:

Attālums (cm) = atbalss impulsa platums (mikrosekundes)/58

Teorētiski attālumu var aprēķināt, izmantojot TRD (laika/ātruma/attāluma) mērīšanas formulu. Tā kā aprēķinātais attālums ir attālums, kas nobraucams no ultraskaņas devēja līdz objektam un atpakaļ līdz devējam, tas ir divvirzienu brauciens. Sadalot šo attālumu ar 2, jūs varat noteikt faktisko attālumu no devēja līdz objektam. Ultraskaņas viļņi pārvietojas ar skaņas ātrumu (343 m/s pie 20 ° C). Attālums starp objektu un sensoru ir puse no skaņas viļņa nobrauktā attāluma, un to var aprēķināt, izmantojot tālāk norādīto funkciju.

Attālums (cm) = (laiks x skaņas ātrums)/2

3. darbība. Savienojumu izveide

Šim solim nepieciešamie materiāli ir - Arduino UNO, HC -SR04 ultraskaņas attāluma sensora modulis, gaismas diodes, pjezo skaņas signāls, džemperu kabeļi

Savienojumi jāveic šādās darbībās:

1) Pievienojiet sensora atbalss tapu Arduino GPIO tapai 11, sensora sprūda tapu pie sensora līdz Arduino UNO GPIO tapai 12 un sensora Vcc un GND tapām pie Arduino 5V un GND.

2) Paņemiet 3 gaismas diodes un savienojiet gaismas diožu katodus (parasti garāko kāju) ar Arduino GPIO tapām attiecīgi 9, 8 un 7. Pievienojiet šo gaismas diožu anodu (parasti īsāko kāju) GND.

3) Paņemiet pjezo skaņas signālu. Pievienojiet tā pozitīvo tapu Arduino GPIO tapai 10 un negatīvo tapu pie GND.

Un šādā veidā tiek veikti projekta savienojumi. Tagad pievienojiet Arduino datoram un pārejiet pie nākamajām darbībām.

4. solis: Arduino UNO moduļa kodēšana

Šajā solī mēs augšupielādēsim kodu savā Arduino UNO, lai izmērītu jebkura tuvumā esoša šķēršļa attālumu un atbilstoši šim attālumam atskanētu skaņas signāls un iedegtos gaismas diodes. Mēs varam redzēt attāluma rādījumus arī sērijas monitorā. Sekojamie soļi ir šādi:

1) No šejienes pārejiet uz projekta GitHub krātuvi.

2) Github krātuvē redzēsit failu ar nosaukumu "sketch_sep03a.ino". Šis ir projekta kods. Atveriet šo failu un nokopējiet tajā ierakstīto kodu.

3) Atveriet Arduino IDE un izvēlieties pareizo tāfeles un COM portu.

4) Ielīmējiet kodu savā Arduino IDE un augšupielādējiet to Arduino UNO panelī.

Un šādā veidā tiek veikta arī šī projekta kodēšanas daļa.

5. solis: laiks spēlēt

Tiklīdz kods tiek augšupielādēts, varat atvērt seriālo monitoru, lai redzētu attāluma rādījumus no ultraskaņas sensora moduļa, rādījumi tiek atjaunināti pēc noteikta intervāla. Jūs varat likt šķēršļus ultraskaņas moduļa priekšā un novērot tur redzamās izmaiņas. Papildus seriālā monitora rādījumiem gaismas diodes un skaņas signāls, kas pievienoti skaņas signālam, arī norāda uz šķērsli dažādos diapazonos:

1) Ja tuvākā šķēršļa attālums ir lielāks par 50 cm. Visas gaismas diodes būtu IZSLĒGTĀ stāvoklī, un arī zvans neskanēs.

2) Ja attālums līdz tuvākajam šķērslim ir mazāks vai vienāds ar 50 cm, bet lielāks par 25 cm. Tad iedegsies pirmā gaismas diode un skaņas signāls radīs pīkstienu ar 250 ms aizkavi.

3) Ja tuvākā šķēršļa attālums ir mazāks vai vienāds ar 25 cm, bet lielāks par 10 cm. Tad iedegsies pirmā un otrā gaismas diode, un skaņas signāls radīs pīkstienu ar 50 ms aizkavi.

4) Un ja tuvākā šķēršļa attālums ir mazāks par 10 cm. Pēc tam iedegas visas trīs gaismas diodes un skaņas signāls izdos nepārtrauktu skaņu.

Tādā veidā šis projekts uztvers attālumu un sniegs dažādas norādes atbilstoši attāluma diapazonam.

Ceru, ka jums patika apmācība.