HC -SR04 VS VL53L0X - Testi 1 - Käyttö robottiautosovelluksiin: 7 vaihetta

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-23 14:44

Tässä ohjeessa ehdotetaan yksinkertaista (vaikkakin mahdollisimman tieteellistä) kokeiluprosessia, jolla voidaan verrata karkeasti kahden yleisimmän etäisyysanturin, joiden fyysinen toiminta on täysin erilainen, tehokkuutta. HC-SR04 käyttää ultraääntä, tarkoittaa ääni (mekaanisia) aaltoja ja VL53L0X käyttää infrapuna-radioaaltoja, jotka ovat sähkömagneettisia hyvin lähellä (taajuudella) optista spektriä.

Mikä on tällaisen maaeron käytännön vaikutus?

Miten voimme päätellä, mikä anturi sopii parhaiten tarpeisiimme?

Tehtävät kokeet:

1. Etäisyysmittausten tarkkuuden vertailu. Sama kohde, kohteen taso pystysuoraan etäisyyteen nähden.
2. Kohdemateriaalin herkkyyden vertailu. Sama etäisyys, kohteen taso pystysuoraan etäisyyteen.
3. Kohdetason kulma etäisyyden vertailulinjaan nähden. Sama tavoite ja etäisyys.

Tietenkin on vielä paljon tehtävää, mutta näillä kokeilla joku voi saada mielenkiintoisen käsityksen antureiden arvioinnista.

Viimeisessä vaiheessa annetaan arduino -piirin koodi, joka mahdollistaa arvioinnin.

Vaihe 1: Materiaalit ja laitteet

1. puinen sauva 2cmX2cmX30cm, joka toimii pohjana

2. tappi 60 cm pitkä ja 3 mm paksu leikattu kahteen yhtä suureen osaan

   tapit on asetettava tiukasti ja pystysuoraan tikkuun 27 cm: n etäisyydelle toisistaan (tämä etäisyys ei ole todella tärkeä, mutta liittyy piirin mittoihin!)

3. neljä erityyppistä estettä, joiden koko on tyypillinen valokuva 15cmX10cm

   1. kovaa paperia
   2. kova paperi - punertava
   3. pleksilasi
   4. kovaa paperia, joka on päällystetty alumiinifoliolla
4. esteiden haltijoille tein kaksi putkea vanhoista lyijykynistä, jotka voivat pyöriä tapien ympäri

arduino -piirille:

1. arduino UNO
2. leipälauta
3. käynnistyskaapelit
4. yksi HC-SR04-ultraäänianturi
5. yksi VL53L0X -infrapuna -LASER -anturi

Vaihe 2: Joitakin tietoja antureista…

Ultraäänietäisyysanturi HC-SR04

Talousrobotiikan vanhat klassikot, erittäin halpoja, vaikkakin tappavia herkkiä väärän yhteyden tapauksessa. Sanoisin (vaikkei sillä ole merkitystä tämän ohjeen tavoitteen kannalta), mutta se ei ole ekologista energiatekijän kannalta!

Infrapunalaser -etäisyysanturi VLX53L0X

Käyttää sähkömagneettisia aaltoja mekaanisten ääniaaltojen sijasta. Suunnitelmassa annan siellä väärän liitännän, joka tarkoittaa, että taulukon (ja kokemukseni mukaan) pitäisi olla kytketty kaavion 5 voltin sijasta 3,3 volttiin.

Toimitan molempien antureiden tekniset tiedot.

Vaihe 3: Laitteisto vaikuttaa kokeeseen

Ennen kokeilujen aloittamista meidän on tarkistettava "laitteemme" vaikutus tuloksiin. Tätä varten yritämme tehdä joitakin mittauksia ilman kokeellisia kohteitamme. Joten jätämme tapit rauhaan, yritämme "nähdä" ne antureillamme. 18 cm: n ja 30 cm: n etäisyydellä tapit mittauksemme mukaan anturit antavat merkitystä tuloksia. Joten heillä ei näytä olevan mitään roolia tulevissa kokeissamme.

Vaihe 4: Etäisyyden tarkkuuden vertailu

Huomaa, että jos etäisyys on pienempi kuin 40 cm, infrapunatarkkuus on parempi pikemmien etäisyyksien sijaan, joissa ultraääni näyttää toimivan paremmin.

Vaihe 5: Materiaalista riippuvainen tarkkuus

Tässä kokeessa käytin erivärisiä kovapaperikohteita ilman eroja tuloksissa (molempien antureiden osalta). Ero oli odotetusti suuri plexiglass -läpinäkyvän kohteen ja klassisen kovapaperitavoitteen kanssa. Plexiglass näytti olevan näkymätön infrapunalle sen sijaan, että ultraääni ei ollut ero. Tämän osoittamiseksi esitän kokeen valokuvat ja niihin liittyvät mittaukset. Jos infrapuna -anturin tarkkuus hallitsee kilpailua, kyseessä on voimakkaasti heijastava pinta. Se on kovaa paperia, joka on päällystetty alumiinifoliolla.

Vaihe 6: Kulmiin liittyvän etäisyyden tarkkuuden vertailu

Mittausteni mukaan tarkkuuden riippuvuus kulmasta on paljon vahvempi ultraäänianturin tapauksessa infrapuna -anturin sijasta. Ultraäänianturin epätarkkuus kasvaa paljon enemmän kulman kasvaessa.

Vaihe 7: Arduinon arviointikoodi

Koodi on mahdollisimman yksinkertainen. Tavoitteena on näyttää tietokoneen näytöllä samanaikaisesti molempien anturien mittaukset, jotta niitä on helppo vertailla.

Pidä hauskaa!