Multiplexed Echo Locator: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tässä oppaassa kuvataan, kuinka tehdä "skannaava" kaiun paikannin Arduinon ja neljän multipleksoidun ultraäänianturin avulla. Liikkuvia osia ei ole.

Rakenne on yksinkertainen… tarvitset vain terävän veitsen, kaksi poraa, juotosraudan ja rautasahan.

Teoriassa enintään neljän kohteen sijainti voidaan osoittaa nastalla. Käytännössä paras olen onnistunut kolme.

Piiri ja koodi ovat puhtaasti kokeellisia ja ne julkaistaan siinä toivossa, että joku pitää niitä hyödyllisinä.

Kuvat

• Kuva 1 näyttää kootun kaiun paikantimen.
• Videossa näkyy kaiun paikannin, joka osoittaa kahden kohteen sijainnin

Vaihe 1: Kytkentäkaavio

Kuva 1 esittää "nelianturisen kaiun paikantimen" kytkentäkaaviota.

Anturit B1 ja B2 tehdään "passiivisiksi" asettamalla useita kerroksia maalarinteippiä lähetys (T) -anturien päälle.

Tämä nauha estää ultraäänen, joka muuten lähetettäisiin.

Vaihe 2: Osaluettelo

Kuva 1 näyttää kaksoisanturisen kaiun paikantimen osat. Tässä artikkelissa kuvattu nelianturinen kaiun paikannin vaatii vielä kaksi ultraäänianturia.

Seuraavat osat on hankittu osoitteesta

• 1 vain Arduino Uno R3 USB -kaapelilla
• 4 vain HY-SRF05 tai HC-SR04, ultraäänianturit

Seuraavat osat on hankittu paikallisesti:

• 1 vain uros arduino otsikkolista
• Vain 4 naaraspuolista arduino -otsakeliuskaa
• 2 kappaletta alumiiniromua
• 2 vain pieniä puukappaleita
• 2 vain pieniä ruuveja
• 6 vain nippusiteet
• Vain 12 muovipinnoitettua lankaa (eri värejä) [1]

Huomautuksia

[1]

Johtojen kokonaispituuden tulisi olla sama kuin haluttu etäisyys antureiden välillä ja pieni määrä juotosta varten. Johdot kierretään sitten yhteen kaapelin muodostamiseksi.

Vaihe 3: Teoria

Piiri perustuu "Dual Sensor Echo Locator" -laitteeseeni. [1]

Kaksi anturin kaiun paikanninta

Kuva 1 esittää edellä mainitun kaiun paikantimen "havaintoalueen".

Tämän anturin yhtälöt on esitetty kuvassa 2.

Tämä "kaksianturinen" kaiun paikannin toimii hyvin, mutta vaatii, että molemmat anturit on asennettu perusviivan alapuolelle (eli tarvitaan poikkeama), jotta vältetään suuret "kuolleet kohdat", jotka syntyvät kapeakeilaisten kaikuanturien käytöstä.

Mutta entä jos tällainen siirto ei ole mahdollista?

Quad -anturin kaiun paikannin

Minulle tuli mieleen, että nämä "kuolleet kohdat" ja "siirtymä" voitaisiin poistaa, jos nelinkertaistamme havaintoalueiden määrän kaksinkertaistamalla antureiden määrän, kuten kuvassa 3.

Nopea vaihtaminen (multipleksointi) neljän mahdollisen anturiyhdistelmän välillä luo tehokkaasti pyörivän säteen (kuva 3). Koko alue on peitetty ja "offset" on eliminoitu.

Vielä parempi… samat yhtälöt (kuva 2) voidaan käyttää!

Teoriassa tämä "nelianturinen" kaiun paikannin:

• voi tunnistaa jopa neljä kohdetta. [2]
• ei ole "kuolleita kohtia"
• ei vaadi siirtymistä

Tulokset

Konsepti toimii, koska useita kohteita voidaan havaita, mutta pieniä "kuolleita pisteitä" on edelleen jäljellä, koska kapeat säteen leveydet eivät valaise kohdealuetta kokonaan, kun siirtymä on nolla. [3]

Huomautuksia

[1]

Katso täydellinen selitys ja kaavat osoitteesta

[2]

Neljä kohdetta olettaa:

• säteen leveys 45 astetta.
• ei "varjota" yhtä esinettä toisella

[3]

Kuuden 30 asteen välein asennetun anturin pitäisi poistaa”kuolleet paikat” kokonaan

Vaihe 4: Rakentaminen

Kuvat:

• kuva 1: kiinnikkeet
• kuva 2: edestä
• kuva 3: näkymä takaa
• kuva 4: ylhäältä katsottuna

Asennuskiinnikkeet

Kaksi asennuskiinnikettä tehtiin 18-kokoisesta alumiinilevystä ohjeessa https://www.instructables.com/id/How-to-Cut-Fold-… kuvatulla menetelmällä

Käytä rautasahaa tai tinaleikkeitä 30 mm: n leikkaamiseksi yhdestä reunasta 45 asteen taittoviivaan. Nyt "pisteytä" keskiviivan molemmat puolet sahauksesta pohjaan ja "heiluta" ei-toivottua osaa, kunnes se irtoaa.

Kannattimien mitat on esitetty kuvassa 1.

Anturipistokkeet

Anturipistokkeet on valmistettu Arduinon tavallisista pistorasioista.

Kaikki ei -toivotut nastat on vedetty ulos ja 3 mm reikä on porattu muovin läpi.

Varo liitoksia juotettaessa, ettet oikosulje johtoja alumiinikannattimeen.

Vedonpoistajat

Pieni pala kutisteputkea kaapelin molemmissa päissä estää johtojen purkautumisen.

Nippusiteitä on käytetty estämään kaapelien ei -toivotut liikkeet.

Vaihe 5: Ohjelmiston asennus

Asenna seuraava koodi tässä järjestyksessä:

Arduino IDE

Lataa ja asenna Arduino IDE (integroitu kehitysympäristö) osoitteesta https://www.arduino.cc/en/main/software, jos sitä ei ole jo asennettu.

Käsittely 3

Lataa ja asenna Processing 3 osoitteesta

Quad Sensor Echo Locator

Kopioi liitetiedoston "quad_sensor _echo_locator.ino" sisältö Arduino -luonnokseen, tallenna ja lataa se sitten Arduino Uno R3 -laitteeseesi.

Sulje Ardino IDE, mutta jätä USB -kaapeli liitetyksi.

Quad -anturin näyttö

Kopioi liitteenä olevan tiedoston quad_sensor_echo_locator.pde sisältö käsittelyluonnokseen.

Napsauta nyt vasemman yläkulman "Suorita" -painiketta … grafiikkanäytön pitäisi näkyä näytölläsi.

Ongelmien karttoittaminen

Käsittely valittaa, jos COM -porttiin liittyvä [numero] on muutettava, mutta ennen sitä se näyttää luettelon käytettävissä olevista COM -porteista, joissa kussakin on [numero] hakasulkeissa.

Korvaa [0] seuraavassa koodirivissä jollakin seuraavista numeroista:

myPort = uusi sarja (tämä, Serial.list () [0], Baud_rate);

Kokeile jokaista vuorotellen… yksi niistä toimii.

Vaihe 6: Testaus

Liitä Arduino-USB-kaapeli tietokoneeseen ja suorita”dual_sensor_echo_locator.pde” napsauttamalla Processing 3 IDE: n (integroitu kehitysympäristö)”vasemman yläkulman” -painiketta.

Pilkuilla erotettujen numeroiden pitäisi alkaa suoratoistaa näyttöäsi kuvan 1 mukaisesti.

Viimeinen numero on vyöhyke… kaksi muuta numeroa ovat anturin A1/A2 ja anturin B1/B2 etäisyydet.

Näyttöön tulee punainen (vilkkuva) piste aina, kun kohdealueella havaitaan esine. Lisätiedot näkyvät myös, kun anturit ovat löytäneet kohteen (kuva 2).

Virheilmoitus käynnistyksen yhteydessä

Saatat saada virheilmoituksen käynnistyksen yhteydessä.

Jos näin on, muuta kuvan 1 rivillä 85 oleva [0] vastaamaan COM -porttiin liittyvää numeroa.

Järjestelmästä riippuen luettelossa voi olla useita COM -portteja. Yksi numeroista toimii.

Kuvassa 1 numero [0] liittyy "COM4" -laitteeseeni.

Anturien sijoittaminen

Aseta anturit 100 cm: n päähän toisistaan ja tavoite 80 cm … 100 cm edessä.

Kierrä molempia antureita hitaasti kohti kuvitteellisen 1 metrin neliön vastakkaista kulmaa.

Kun pyörität antureita, löydät kohdan, jossa näytön vilkkuvat punaiset pisteet näkyvät.

Seuraavat tiedot tulevat näkyviin, kun kohde havaitaan:

• vyöhyke
• etäisyys 1
• etäisyys 2
• perusviiva
• puoliympyrä
• alueella
• X -koordinaatti
• Ykoordinaatti

Kuvat

Kuva 1: Ei esineitä … kaikki etäisyydet jäävät havaintoalueen ulkopuolelle.

Kuva 2: "Vyöhykkeestä 3" on löydetty esine

Napsauta tätä nähdäksesi muut ohjeeni.