Localizzatore di eco multiplex: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questa istruzione descrive come creare un localizzatore di eco "a scansione" utilizzando un Arduino e quattro sensori a ultrasuoni multiplexati. Non ci sono parti in movimento.

La costruzione è semplice… tutto ciò di cui hai bisogno è un coltello affilato, due trapani, un saldatore e un seghetto.

In teoria è possibile individuare la posizione di un massimo di quattro oggetti. In pratica il meglio che sono riuscito a fare è tre.

Il circuito e il codice sono puramente sperimentali e vengono pubblicati nella speranza che qualcuno li trovi utili.

immagini

• La foto 1 mostra l'eco localizzatore assemblato.
• Il video mostra l'eco localizzatore che individua la posizione di due oggetti

Passaggio 1: schema elettrico

La foto 1 mostra lo schema elettrico per il “rilevatore di eco a sensore quad”.

I sensori B1 e B2 vengono resi "passivi" posizionando diversi strati di nastro adesivo sui trasduttori di trasmissione (T).

Questo nastro blocca il suono ultrasonico che altrimenti verrebbe emesso.

Passaggio 2: elenco delle parti

La foto 1 mostra le parti per il mio localizzatore di eco a doppio sensore. Il localizzatore di eco a quattro sensori descritto in questo articolo richiede altri due sensori a ultrasuoni.

Le seguenti parti sono state ottenute da

• 1 solo Arduino Uno R3 completo di cavo USB
• 4 solo HY-SRF05, o HC-SR04, trasduttori a ultrasuoni

Le seguenti parti sono state ottenute localmente:

• 1 solo striscia di intestazione arduino maschio
• 4 solo strisce di intestazione arduino femmina
• 2 solo pezzi di scarto di alluminio
• 2 solo piccoli pezzi di legno
• 2 solo piccole viti
• 6 solo fascette
• 12 solo lunghezze di filo plastificato (colori assortiti) [1]

Appunti

[1]

La lunghezza totale dei fili dovrebbe essere uguale alla distanza desiderata tra i sensori più una piccola quantità per la saldatura. I fili vengono poi attorcigliati insieme per formare un cavo.

Passaggio 3: teoria

Il circuito si basa sul mio "Dual Sensor Echo Locator". [1]

Localizzatore eco a doppio sensore

La foto 1 mostra l'"area di rilevamento" per il localizzatore di eco sopra.

Le equazioni per questo sensore sono mostrate nella foto 2.

Questo localizzatore di eco a "doppio sensore" funziona bene ma richiede che entrambi i sensori siano montati al di sotto della linea di base (ovvero è necessario un offset) per evitare ampi "punti morti" che derivano dall'uso di trasduttori a fascio stretto.

Ma cosa succede se un tale offset non è possibile?

Localizzatore di eco con sensore quadruplo

Mi è venuto in mente che questi "punti morti", e l'"offset", potrebbero essere eliminati quadruplicando il numero di aree di rilevamento raddoppiando il numero di sensori come mostrato nella foto 3.

Il passaggio rapido (multiplexing) tra le quattro possibili combinazioni di sensori crea effettivamente un raggio rotante (foto 3). L'intera area è coperta e l'“offset” è stato eliminato.

Ancora meglio… si possono usare le stesse equazioni (foto 2)!

In teoria questo eco localizzatore "quad-sensor":

• può rilevare fino a quattro oggetti. [2]
• non ha "punti morti"
• non richiede offset

Risultati

Il concetto funziona, poiché è possibile rilevare più oggetti, ma rimangono ancora piccoli "punti morti" poiché le larghezze di fascio strette non illuminano completamente l'area di destinazione quando l'offset è zero. [3]

Appunti

[1]

Vedi https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… per una spiegazione completa e formule.

[2]

Quattro oggetti presuppongono:

• una larghezza del fascio di 45 gradi.
• nessuna "ombra" di un oggetto da parte di un altro

[3]

Sei sensori montati a intervalli di 30 gradi dovrebbero eliminare completamente i "punti morti"

Fase 4: Costruzione

Immagini:

• foto 1: staffe di montaggio
• foto 2: vista frontale
• foto 3: vista posteriore
• foto 4: vista dall'alto

Staffe di montaggio

Due staffe di montaggio sono state realizzate con un foglio di alluminio calibro 18 utilizzando il metodo descritto nel mio

Usa un seghetto o delle cesoie per latta per fare un taglio di 30 mm da un bordo alla linea di piegatura a 45 gradi. Ora "segna" entrambi i lati della linea centrale dal taglio della sega alla base, quindi "muovi" la sezione indesiderata finché non si libera.

Le dimensioni delle mie staffe sono mostrate nella foto 1.

Prese per sensori

Le prese del sensore sono state modellate dalle prese standard di Arduino.

Tutti i perni indesiderati sono stati estratti ed è stato praticato un foro di 3 mm attraverso la plastica.

Quando si saldano i collegamenti, fare attenzione a non cortocircuitare i fili sulla staffa in alluminio.

Antistrappo

Un piccolo pezzo di tubo termoretraibile a ciascuna estremità del cavo impedisce che i fili si srotolino.

Le fascette per cavi sono state utilizzate per impedire il movimento indesiderato del cavo.

Passaggio 5: installazione del software

Installa il seguente codice in questo ordine:

Arduino IDE

Scarica e installa l'IDE Arduino (ambiente di sviluppo integrato) da https://www.arduino.cc/en/main/software se non è già installato.

Elaborazione 3

Scarica e installa Processing 3 da

Localizzatore di eco con sensore quadruplo

Copia il contenuto del file allegato, "quad_sensor _echo_locator.ino", in uno "schizzo" di Arduino, salvalo, quindi caricalo sul tuo Arduino Uno R3.

Chiudi l'IDE di Ardino ma lascia collegato il cavo USB.

Display con sensore quadruplo

Copia il contenuto del file allegato, "quad_sensor_echo_locator.pde" in uno "Sketch" di elaborazione.

Ora fai clic sul pulsante "Esegui" in alto a sinistra… una schermata grafica dovrebbe apparire sullo schermo.

Risoluzione dei problemi

L'elaborazione si lamenterà se il [numero] associato alla porta COM deve essere modificato, ma prima di farlo visualizzerà un elenco di porte "COM" disponibili ciascuna con un [numero] tra parentesi quadre.

Sostituisci semplicemente [0] nella seguente riga di codice con uno di questi numeri:

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

Provali uno alla volta… uno funzionerà.

Passaggio 6: test

Collega il cavo USB Arduino al PC ed esegui "dual_sensor_echo_locator.pde" facendo clic sul pulsante di esecuzione "in alto a sinistra" sul tuo Processing 3 IDE (ambiente di sviluppo integrato).

I numeri, separati da una virgola, dovrebbero iniziare a scorrere sullo schermo come mostrato nella foto1.

L'ultimo numero è la zona… gli altri due numeri sono le distanze del sensore A1/A2 e del sensore B1/B2.

Un punto rosso (lampeggiante) apparirà sul display ogni volta che viene rilevato un oggetto all'interno dell'area di destinazione. Ulteriori dati appariranno anche una volta che i sensori avranno localizzato un oggetto (foto 2).

Messaggio di errore all'avvio

Potresti ricevere un messaggio di errore all'avvio.

In tal caso, modifica lo [0] nella riga 85 della foto 1 in modo che corrisponda al numero associato alla tua porta "COM".

Diverse porte "COM" possono essere elencate a seconda del sistema. Uno dei numeri funzionerà.

Nella foto 1 il numero [0] è associato alla mia “COM4”.

Posizionamento dei sensori

Distanzia i tuoi sensori di 100 cm l'uno dall'altro con il target di 80 cm..100 cm davanti.

Ruotare entrambi i sensori lentamente verso l'angolo diagonalmente opposto di un quadrato immaginario di 1 metro.

Mentre ruoti i sensori troverai una posizione in cui un punto rosso lampeggiante appare sul display grafico.

Le seguenti informazioni appariranno una volta rilevato un oggetto:

• zona
• distanza1
• distanza2
• linea di base
• semiperimetro
• la zona
• coordinata X
• Ycoordinate

immagini

Foto 1: Nessun oggetto … tutte le distanze ricadono all'esterno dell'area di rilevamento.

Foto 2: Un oggetto è stato trovato nella "Zona 3"

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