Ультразвуковой радар с использованием Arduino Nano и последовательного плоттера: 10 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-13 06:58

В этом руководстве мы узнаем об основах серво-библиотеки, а также о настройке ультразвукового датчика и его использовании в качестве радара. выходные данные этого проекта будут видны на мониторе последовательного плоттера.

Запасы

-Arduino Nano.

- Макетная плата.

-Клей-пистолет.

-Проводы перемычки.

-PC к Arduino USB.

Шаг 1. Подключите Arduino к датчику и сервоприводу

следуйте схеме подключения, как описано.

ультразвуковой датчик

- триггер на pin2 Arduino

- эхо на вывод 3 Arduino

- Vcc и Gnd на 5v и Gnd соответственно

сервопривод:

- коричневый провод на массу

- красный провод к vcc

- желто-оранжевый провод к контакту 9 (соединения, показанные на принципиальной схеме, не такие, как описано, следуйте описанию для наилучшего результата)

Шаг 2: Настройка датчика

горячий клей приклеить сервопривод на кусок картона.

сервопривод поставляется с рядом приспособлений к валу.

прикрепите плоский и большой к валу двигателя и полностью поверните его в одну сторону.

вы можете видеть, что сервопривод может вращаться только до предела 180 градусов в любом направлении.

теперь отрегулируйте приспособление соответствующим образом, чтобы оно сидело идеально ровно под углом 180 градусов.

затем приклейте датчик к насадке горячим способом, как показано на рисунке.

сервопривод должен теперь иметь возможность поворачивать датчик от 0 до 180 градусов.

Шаг 3: настройка Arduino

когда вся установка будет выглядеть так, как на картинке, подключите Arduino к компьютеру и запустите Arduino IDE. в следующих шагах приводится пошаговое объяснение каждого блока кода.

Шаг 4: Объявление переменных

#include - это библиотека, необходимая для эффективной работы серводвигателя, которому требуется сигнал ШИМ.

триггер, эхо, продолжительность, расстояние - все целые числа. контакты триггера и эха определяются соответственно.

переменная «сервопривод» создается для адресации двигателя, к которому мы подключили. Arduino может поддерживать несколько сервоприводов, если он может подавать на них питание и у него достаточно этих управляющих контактов.

Шаг 5: настройка и цикл

в функции настройки void объявите режимы вывода, как показано на рисунке.

при вызове функции пустого цикла две другие функции, такие как left и right, позже будут построены для вращения вала двигателя.

также начните последовательную связь между Arduino и ПК со скоростью 9600 бод, которой достаточно для поддержки нашего приложения.

Шаг 6: влево и вправо

Микро сервопривод может вращаться от 0 до 180 градусов.

чтобы добиться этого движения, мы должны построить функцию движения развертки.

хотя это можно сделать с помощью одной функции, это еще один способ сделать это.

в каждом блоке кода мы находим целое число «расстояние», которому дается возвращаемое значение функции echoloop ().

эта функция вычисляет расстояние от объекта до датчика.

функции содержат термины serial.print () и serial.println ().

чтобы заставить последовательный плоттер отобразить переменные, нам нужно распечатать их в этом формате.

Serial.print (переменная1);

Serial.print ("");

Serial.println (переменная2);

в нашем случае переменная1 - это угол, а переменная2 - расстояние.

Шаг 7: Расчет расстояния

датчику требуется импульс 10 микросекунд для отправки ультразвукового сигнала, который затем должен отражаться от объекта и приниматься приемником. как показано на рисунке, код предназначен именно для этого.

если известна продолжительность отражения, расстояние до объекта можно легко вычислить.

Ультразвук тоже распространяется со скоростью звука в воздухе 343 м / с.

вычисленное расстояние теперь возвращается туда, где вызывается функция.

Шаг 8: Загрузите код и начните

после проверки и загрузки кода просто поместите несколько объектов перед датчиком и запустите его.

помните предметы, которые я разместил

- мультиметр слева от датчика

- черный ящик рядом с датчиком

- синий прямоугольник справа на некотором расстоянии

Шаг 9: интерпретация последовательного плоттера

откройте серийный плоттер, перейдя в инструменты.

последняя версия Arduino IDE имеет серийный плоттер, поэтому обновите IDE.

на графике мы находим синюю треугольную волну, которая является графиком угла сервопривода.

красный график - это расстояние, рассчитанное датчиком.

чем ближе объект, тем ниже опускается красный график.

чем дальше объект, тем выше и немного хаотичнее становится красный график.

вы можете заметить три основных углубления в сюжете

- близко к нулю градусов на синем графике - мультиметр.

- в середине восходящего и нисходящего склона - черный ящик

- на пике синего графика - меньшее углубление, потому что объект находится дальше - синий прямоугольник расположен далеко справа.

используйте синий график в качестве ориентира для угла, который варьируется от 0 до 180 градусов.

расстояние до измеряемых объектов варьируется от 2 до 200 см в зависимости от чувствительности объекта.

Шаг 10: меры предосторожности

не кладите предметы из ткани. ткань рассеивает ультразвук и вызывает рвоту в пределах 2000 см.

он хорош для твердых предметов.

убедитесь, что высота объекта достаточна для перехвата ультразвукового импульса.

отрегулируйте задержку в правой (), левой () функции, чтобы датчик вращался быстрее.